Korózia hliníka a jeho zliatin. Metódy boja proti korózii a ochrany hliníka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 14:02

Hoci je hliník neželezný kov a v porovnaní s bežnou oceľou je pomerne drahý, človek ho vo veľkej miere využíva. Tento odolný a ľahký materiál je možné použiť v každodennom živote, v stavebníctve a vo výrobe. Chemický vzorec hliníka v periodickej tabuľke vyzerá takto: Al.

Je to skorodované

Hliník korózi, ako viete, veľmi pomaly. Minimálne železo a oceľ sa s ním v tomto smere porovnávať nemôžu. Odolnosť hliníka voči korózii sa vysvetľuje predovšetkým tým, že za normálnych podmienok sa na jeho povrchu vytvára tenký oxidový ochranný film. V dôsledku toho je chemická aktivita hliníka výrazne znížená.

Faktory ovplyvňujúce odolnosť proti hrdzi

Hliník je odolný voči korózii, no v niektorých prípadoch sa stále môže pomerne rýchlo rozkladať v dôsledku oxidácie. To sa zvyčajne stáva, keď je fólia z nejakého dôvodu poškodená alebo nie je možné ju vytvoriť.

Hliník najčastejšie stráca svoju vonkajšiu tenkú ochranu pod vplyvom kyselínalebo alkálie. Zničenie fólie môže spôsobiť aj bežné mechanické poškodenie.

Typy korózie

Po zničení filmu Al a jeho zliatiny začnú hrdzavieť, teda samodeštruovať, ako mnohé iné kovy. To môže odhaliť hliník a koróziu:

1. Chemický. V tomto prípade dochádza k hrdzaveniu v plynnom prostredí bez vody. V tomto prípade je povrch hliníkového produktu zničený rovnomerne po celej ploche.
2. Elektrochemické. Ku korózii hliníka v tomto prípade dochádza vo vlhkom prostredí.
3. Plyn. Tento typ korózie nastáva, keď je hliník v priamom kontakte s nejakým chemicky agresívnym plynom.

Rovnica pre koróziu hliníka (oxidáciu kyslíka) vo vzduchu je nasledovná: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Chemický vzorec oxidového ochranného filmu je AL₂O_3.

Zliatiny

Najodolnejší voči korózii je technický hliník. Teda takmer čistý kov 90%. Zliatiny hliníka sú, žiaľ, oveľa náchylnejšie na hrdzavenie. Predpokladá sa, že nečistoty horčíka znižujú odolnosť tohto kovu voči korózii najmenej zo všetkých a nečistoty medi najviac zo všetkých.

Mg-Al zliatiny

Takéto materiály sú široko používané v stavebníctve, potravinárskom a chemickom priemysle. Veľmi často sa využívajú aj v strojárstve. Predpokladá sa, že takéto materiály sú vhodné na stavbu konštrukcií,vystavený morskej vode.

V prípade, že horčík nie je v zložení viac ako 3%, bude mať takmer rovnaké antikorózne vlastnosti ako technický hliník. Horčík v takejto zliatine je v tuhom roztoku a vo forme častíc Al8Mg5 rovnomerne rozložený v celej matrici.

Ak zliatina obsahuje viac ako 3 % tohto kovu, častice Al8Mg5 začnú vypadávať väčšinou nie vo vnútri zŕn, ale pozdĺž ich hraníc. A to má zase mimoriadne negatívny vplyv na antikorózne vlastnosti materiálu. To znamená, že produkt sa stáva oveľa menej odolným voči hrdzi.

Zliatiny horčíka a kremíka

Takéto materiály sa najčastejšie používajú v strojárstve a stavebníctve. Mg2Si robí zliatiny tejto odrody veľmi pevnými. Niekedy je súčasťou takýchto prvkov aj meď. Tiež sa zavádza do zliatiny na kalenie. Meď sa však do takýchto materiálov pridáva vo veľmi malých množstvách. V opačnom prípade môžu byť antikorózne vlastnosti hliníkovej zliatiny značne znížené. Medzikryštalická hrdzavenie v nich začína už po pridaní viac ako 0,5 % medi.

Náchylnosť na koróziu takýchto materiálov sa môže zvýšiť aj s neodôvodneným zvýšením množstva kremíka obsiahnutého v ich zložení. Táto látka sa pridáva do hliníkových zliatin zvyčajne v takých pomeroch, že po vytvorení Mg2Si nezostane nič. Kremík vo svojej čistej forme obsahuje iba niektoré materiály tejto odrody.

Korózia hliníka ajeho zliatiny zinku

Al hrdzavie, ako už bolo spomenuté, pomalšie ako jeho zliatiny. To platí aj pre materiály skupiny Al-Zn. Takéto zliatiny sú veľmi žiadané napríklad v leteckom priemysle. Niektoré odrody môžu obsahovať meď, iné nie. V tomto prípade je prvý typ zliatin, samozrejme, odolnejší voči korózii. V tomto ohľade sú Al-Zn materiály porovnateľné s horčíkovo-hliníkovými.

Zliatiny tejto odrody s prídavkom medi vykazujú známky určitej nestability voči hrdzi. Zároveň sa však ničia koróziou, stále sú pomalšie ako tie, ktoré sa vyrábajú s použitím horčíka a Cu.

Základné spôsoby, ako sa vysporiadať s hrdzou

Samozrejme, rýchlosť korózie hliníka a jeho zliatin sa dá znížiť aj umelo. Existuje len niekoľko spôsobov, ako ochrániť takéto materiály pred hrdzavením.

Kontakt tohto kovu a jeho zliatin s okolím je možné napríklad vylúčiť natieraním náterových materiálov. Na ochranu hliníka pred hrdzavením sa často používa aj elektrochemická metóda. V tomto prípade je materiál navyše pokrytý vrstvou aktívnejšieho kovu.

Ďalším spôsobom ochrany Al pred hrdzavením je vysokonapäťová oxidácia. Na zabránenie korózii hliníka možno použiť aj techniku práškového lakovania. Používa sa na ochranu, samozrejme, a na inhibítory hrdze.

Ako prebieha oxidácia

Pomocou tejto techniky sú hliník a jeho zliatiny často chránené pred koróziou. Hraťoxidácia pod napätím 250 V. Pomocou tejto techniky sa na povrchu kovu alebo jeho zliatiny vytvorí silný oxidový film.

Ovplyvnenie materiálu prúdom sa v tomto prípade uskutočňuje pomocou vodného chladenia. Pri nízkych teplotách v dôsledku napätia sa na povrchu hliníka vytvorí veľmi pevný a hustý film. Ak sa postup vykonáva pri vysokých teplotách, ukáže sa, že je dosť voľný. Hliník spracovaný v takomto prostredí potrebuje dodatočnú ochranu pred kontaktom so vzduchom (náter).

Pri použití tejto technológie sa produkt najskôr odmastí v roztoku kyseliny šťaveľovej. Hliník alebo zliatina sa potom ponorí do alkálie. Ďalej je kov ovplyvnený prúdom. V záverečnej fáze, ak bola oxidácia vykonaná pri dostatočne vysokej teplote, sa materiál dodatočne zafarbí ponorením do soľných roztokov a potom sa spracuje parou.

Používanie LMB

Táto metóda, podobne ako oxidácia, sa používa na ochranu hliníka pred hrdzavením pomerne často. Takýto materiál je možné natierať suchou, mokrou alebo práškovou metódou. V prvom prípade sa hliník najskôr ošetrí kompozíciou obsahujúcou zinok a stroncium. Ďalej sa na kov aplikuje samotný LKM.

Pri použití práškovej metódy sa pracovná plocha vopred odmastí ponorením do alkalických alebo kyslých roztokov. Ďalej sú na produkt aplikované zlúčeniny chrómu, zirkónu, fosfátu alebo titánu.

Použiťizolátory

Veľmi často sa iné kovy stávajú stimulantmi pre začiatok koróznych procesov v hliníku a jeho zliatinách. Zvyčajne sa to deje pri priamom kontakte produktov alebo ich častí. Aby hliník nehrdzavel, v tomto prípade sa používajú špeciálne izolátory. Takéto tesnenia môžu byť vyrobené z gumy, paronitu, bitúmenu. Aj v tomto prípade je možné použiť laky a farby. Ďalším spôsobom ochrany hliníka pred koróziou v kontakte s inými materiálmi je potiahnutie jeho povrchu kadmiom.

Je obzvlášť dôležité zabezpečiť, aby hliníkové diely v rôznych mechanizmoch a zostavách boli izolované pred priamym kontaktom s meďou. Tiež sa verí, že nielen časti vyrobené z Al by mali byť chránené pred kontaktom s inými kovmi. Z hľadiska odolnosti proti korózii je železo oveľa horšie ako hliník, ako napríklad oceľ. Preto sú takéto kovy a niektoré ďalšie často chránené špeciálnym spôsobom. Materiály sú jednoducho pokryté ochrannou hliníkovou vrstvou. Samozrejme, takéto výrobky musia byť chránené aj pred kontaktom s meďou alebo inými kovmi.