קורוזיה של אלומיניום וסגסוגותיו. שיטות לחימה והגנה על אלומיניום מפני קורוזיה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

למרות שאלומיניום הוא מתכת לא ברזלית, ובהשוואה לפלדה רגילה, הוא יקר יחסית, הוא נמצא בשימוש נרחב על ידי האדם. ניתן להשתמש בחומר עמיד וקל משקל זה בחיי היומיום, בבנייה ובייצור. הנוסחה הכימית של אלומיניום בטבלה המחזורית נראית כך: Al.

האם הוא חלוד

חליד אלומיניום, כידוע, לאט מאוד. לפחות, ברזל ופלדה לא ניתן להשוות אליו בהקשר זה. העמידות של אלומיניום בפני קורוזיה מוסברת בעיקר על ידי העובדה שבתנאים רגילים נוצר סרט מגן דק תחמוצת על פני השטח שלו. כתוצאה מכך, הפעילות הכימית של האלומיניום מופחתת בחדות.

גורמים המשפיעים על עמידות בפני חלודה

אלומיניום עמיד בפני קורוזיה, אך במקרים מסוימים הוא עדיין יכול להתחיל להתפרק די מהר עקב חמצון. זה קורה בדרך כלל כשהסרט פגום מסיבה כלשהי או שאי אפשר ליצור אותו.

לרוב, האלומיניום מאבד את הגנת הדק החיצונית שלו בהשפעת חומצותאו אלקליות. נזק מכני רגיל יכול גם לגרום להרס של הסרט.

סוגי קורוזיה

לאחר הרס הסרט, אל וסגסוגותיו מתחילות להחליד, כלומר, הרס עצמי, כמו מתכות רבות אחרות. זה יכול לחשוף אלומיניום וקורוזיה:

1. כימיקל. במקרה זה חלודה מתרחשת בסביבה גזי ללא מים. במקרה זה, פני השטח של מוצר האלומיניום נהרסים באופן שווה על פני כל השטח.
2. אלקטרוכימי. קורוזיה של אלומיניום במקרה זה מתרחשת בסביבה לחה.
3. גז. סוג זה של קורוזיה מתרחש כאשר אלומיניום נמצא במגע ישיר עם גז אגרסיבי מבחינה כימית.

המשוואה עבור קורוזית אלומיניום (חימצון חמצן) באוויר היא כדלקמן: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

הנוסחה הכימית של סרט ההגנה של תחמוצת היא AL₂O_3.

סגסוגות

הזן הכי עמיד בפני קורוזיה הוא אלומיניום טכני. כלומר, כמעט טהור 90% מתכת. סגסוגות אלומיניום, למרבה הצער, נוטות הרבה יותר להחליד. מאמינים כי זיהומי מגנזיום מפחיתים את העמידות בפני קורוזיה של מתכת זו לפחות מכל, וזיהומי נחושת יותר מכל.

Mg-Al alloys

חומרים כאלה נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות הבנייה, המזון והכימיקלים. הם משמשים לעתים קרובות מאוד גם בהנדסת מכונות. הוא האמין כי חומרים כאלה מתאימים היטב לבניית מבנים,חשוף למי ים.

במקרה שמגנזיום אינו עולה על 3% בהרכב הסגסוגת, יהיו לו כמעט אותן תכונות נגד קורוזיה כמו אלומיניום טכני. מגנזיום בסגסוגת כזו נמצא בתמיסה מוצקה ובצורה של חלקיקי Al8Mg5 המופצים באופן אחיד בכל המטריצה.

אם הסגסוגת מכילה יותר מ-3% מהמתכת הזו, חלקיקי Al8Mg5 מתחילים ליפול החוצה, לרוב, לא בתוך הגרגרים, אלא לאורך גבולותיהם. וזה, בתורו, יש השפעה שלילית ביותר על תכונות אנטי קורוזיה של החומר. כלומר, המוצר נעשה הרבה פחות עמיד בפני חלודה.

מגנזיום וסגסוגות סיליקון

חומרים כאלה משמשים לרוב בהנדסה ובבנייה. Mg2Si מייצרים סגסוגות מהזן הזה חזקות מאוד. לפעמים נחושת היא גם מרכיב של אלמנטים כאלה. הוא מוכנס גם לסגסוגת לצורך התקשות. עם זאת, נחושת מתווספת לחומרים כאלה בכמויות קטנות מאוד. אחרת, התכונות נגד קורוזיה של סגסוגת האלומיניום עשויות להיות מופחתות מאוד. חלודה בין-גבישית בהם מתחילה כבר בתוספת של יותר מ-0.5% נחושת.

כמו כן, הרגישות לקורוזיה של חומרים כאלה עלולה לעלות עם עלייה לא מוצדקת בכמות הסיליקון הכלול בהרכבם. חומר זה מתווסף לסגסוגות אלומיניום, בדרך כלל בפרופורציות כאלה שלאחר היווצרות Mg2Si לא נשאר דבר. סיליקון בצורתו הטהורה מכיל רק כמה חומרים מהזן הזה.

קורוזיה של אלומיניום וסגסוגות האבץ שלו

אל מחליד, כפי שכבר הוזכר, לאט יותר מהסגסוגות שלו. זה חל גם על חומרים של קבוצת אלזן. סגסוגות כאלה מבוקשות מאוד, למשל, בתעשיית המטוסים. זנים מסוימים עשויים להכיל נחושת, אחרים לא. במקרה זה, הסוג הראשון של סגסוגות, כמובן, עמיד יותר בפני קורוזיה. בהקשר זה, חומרי Al-Zn דומים למגנזיום-אלומיניום.

סגסוגות מזן זה בתוספת נחושת מראים סימנים של חוסר יציבות מסוימת לחלודה. אבל יחד עם זאת, הם נהרסים בגלל קורוזיה, הם עדיין איטיים יותר מאלה שנעשו באמצעות מגנזיום ו-Cu.

דרכים בסיסיות להתמודדות עם חלודה

כמובן, ניתן להפחית באופן מלאכותי את קצב הקורוזיה של אלומיניום וסגסוגותיו. יש רק כמה דרכים להגן על חומרים כאלה מפני חלודה.

לדוגמה, ניתן לשלול את המגע של מתכת זו וסגסוגותיה עם הסביבה על ידי צביעת חומרי צבע. כמו כן, לרוב משתמשים בשיטה אלקטרוכימית להגנה על אלומיניום מפני חלודה. במקרה זה, החומר מכוסה בנוסף בשכבה של מתכת פעילה יותר.

דרך נוספת להגן על אל מפני חלודה היא חמצון במתח גבוה. ניתן להשתמש בטכניקת ציפוי אבקה גם כדי למנוע קורוזיה של אלומיניום. משמש להגנה עליו, כמובן, ולמעכבי חלודה.

איך מתבצע החמצון

באמצעות טכניקה זו, אלומיניום וסגסוגותיו מוגנים לעתים קרובות מפני קורוזיה. לְבַצֵעַחמצון במתח של 250 וולט. בטכניקה זו נוצר סרט תחמוצת חזק על פני המתכת או הסגסוגת שלה.

השפעה על החומר על ידי זרם במקרה זה מתבצעת באמצעות קירור מים. בטמפרטורות נמוכות, עקב מתח, סרט על פני השטח של אלומיניום נוצר חזק מאוד וצפוף. אם ההליך מבוצע בטמפרטורות גבוהות, מתברר שהוא די רופף. אלומיניום המעובד בסביבה כזו זקוק להגנה נוספת ממגע עם אוויר (ציור).

בעת שימוש בטכנולוגיה זו, המוצר מסולק תחילה בתמיסה של חומצה אוקסלית. לאחר מכן טובלים את האלומיניום או הסגסוגת לתוך אלקלי. לאחר מכן, המתכת מושפעת מזרם. בשלב הסופי, אם החמצון בוצע בטמפרטורה גבוהה מספיק, החומר נצבע בנוסף על ידי טבילה בתמיסות מלח, ולאחר מכן מטופל בקיטור.

Using LMB

שיטה זו, כמו חמצון, משמשת להגנה על אלומיניום מפני חלודה לעתים קרובות למדי. חומר כזה יכול להיות צבוע בשיטת יבש, רטוב או אבקה. במקרה הראשון, אלומיניום מטופל תחילה בהרכב המכיל אבץ וסטרונציום. יתר על כן, ה-LKM עצמו מוחל על המתכת.

בעת שימוש בשיטת האבקה, משטח העבודה מסולק מראש על ידי טבילה בתמיסות אלקליות או חומצות. בנוסף, תרכובות כרומט, זירקוניום, פוספט או טיטניום מורחים על המוצר.

השתמשמבודדים

לעתים קרובות מאוד, מתכות אחרות הופכות לממריצים לתחילת תהליכי קורוזיה באלומיניום ובסגסוגות שלו. זה קורה בדרך כלל עם מגע ישיר של מוצרים או חלקים שלהם. על מנת למנוע חלודה מאלומיניום, משתמשים במקרה זה במבודדים מיוחדים. אטמים כאלה יכולים להיות עשויים מגומי, פארוניט, ביטומן. גם במקרה זה, לכות וצבעים ניתן להשתמש. דרך נוספת להגן על אלומיניום מפני קורוזיה במגע עם חומרים אחרים היא ציפוי פני השטח שלו בקדמיום.

חשוב במיוחד לוודא שחלקי אלומיניום במנגנונים ומכלולים שונים מבודדים ממגע ישיר עם נחושת. כמו כן, מאמינים כי לא רק חלקים העשויים מאל צריכים להיות מוגנים ממגע עם מתכות אחרות. מבחינת עמידות בפני קורוזיה, ברזל נחות בהרבה מאלומיניום, כמו פלדה, למשל. לכן, מתכות כאלה וכמה אחרות מוגנות לעתים קרובות בצורה מיוחדת. החומרים פשוט מכוסים בשכבת אלומיניום מגן. כמובן, מוצרים כאלה חייבים להיות מוגנים גם ממגע עם נחושת או מתכות אחרות.