OKSIDACIJA ALUMINIJA: ALI ALUMINIJ RJA?

Kako odporen je aluminij proti koroziji? Ali je aluminij odporen proti koroziji?

Na splošno imajo aluminij in njegove zlitine odlično odpornost proti koroziji. Aluminij v svojem naravnem stanju, komercialno čist ali 1xxx aluminij, ima najboljšo odpornost proti koroziji, vendar je ta kakovost ogrožena zaradi dodajanja zlitin, zlasti bakra in železa, pa tudi magnezija ali cinka. Legirni elementi, ki se uporabljajo za doseganje želenih lastnosti večine komercialnih skupin aluminijevih zlitin, so navedeni spodaj.

Ti elementi, dodani v majhnih odstotkih, so dodani, da kovini dajo želene lastnosti trdnosti, duktilnosti, varljivosti, obdelovalnosti, odpornosti proti koroziji in drugih. Zaradi določene stopnje predvidljivosti pri spremembah lastnosti med različnimi skupinami zlitin se običajno uporabljajo na različnih trgih. Za namen te objave v spletnem dnevniku bomo razpravljali predvsem o odpornosti proti koroziji, vendar pri odločanju o zlitini nobene lastnosti ne bi smeli obravnavati ločeno.

Kakšno je razmerje med aluminijevo oksidacijo in odpornostjo proti koroziji?

Paradoksalno je, da je oksidacija aluminija osrednji del njegove odpornosti proti koroziji. Aluminij ima zelo visoko afiniteto do kisika. Ko je nova aluminijasta površina izpostavljena zraku ali kateremu koli drugemu oksidantu, hitro razvije tanek, trd film aluminijevega oksida (ali hidriranega oksida v nestoječi vodi). Prav ta oksidacija aluminija naredi aluminij tako odporen proti koroziji.

Ta film je kemično relativno inerten. Odpornost aluminija proti koroziji je odvisna od neaktivnosti tega površinskega filma aluminija ali hidratiziranega oksida. Ko se ta površinski film raztopi, pride do korozije; ko film utrpi lokalno poškodbo in ne more priti do samozdravljenja, sledi lokalizirana korozija.

Ta površinski film je na splošno stabilen v območju pH od približno 4,5 do 8. Film lahko ostane stabilen tudi v drugih primerih, odvisno od okolja, na primer dušikova kislina pri pH 0, ledocetna kislina pri pH3 ali amonij hidroksid pri pH 13. Oksidni film se lahko raztopi v večini močnih kislin in baz, v tem primeru bo korozija aluminija hitra.

Kot pri vseh običajnih arhitekturnih in konstrukcijskih delih bo tudi aluminij pod določenimi pogoji korodiral. Do tega je večja verjetnost, če je za projekte ali aplikacije izbrana napačna zlitina. Za dobre rezultate z aluminijem je nujno vedeti naslednje:

pogoji, pod katerimi bo prišlo do korozije

obliko, ki jo bo imela korozija

hitrost korozije

kakršne koli preventivne ukrepe, ki jih je mogoče sprejeti

Ali aluminij rjavi? Je aluminij odporen proti rji?

Rja je oblika korozije, ki je značilna za železo in jeklo (ker vsebuje železo). Pravzaprav je rja splošno ime za železov oksid, ko se železo ali jeklo poveže s kisikom in je podvrženo oksidaciji. Zato aluminij ne more rjaveti.

Ali aluminijeva zlitina rjavi?

Aluminij in njegove zlitine so odporne proti koroziji. Čeprav je aluminij naravno prožen, se njegova odpornost zmanjša z dodajanjem več zlitin. Odpornost aluminija proti koroziji je posledica oksidacije. Ko nove aluminijaste površine pridejo v stik z zrakom ali drugimi oksidanti, nastane tanek, trd film aluminijevega oksida, ki jo ščiti pred korozijo. Vendar je pomembno upoštevati, da aluminij ni popolnoma odporen na korozijo in lahko pod določenimi pogoji korodira.

Katere zlitine imajo najboljšo odpornost proti koroziji?

1xxx

Zlitina 1100: Aluminij stopnje 1100 je komercialno čisti aluminij. Ima odlično odpornost proti koroziji in je pogost v kemični in živilsko predelovalni industriji. Sicer pa je mehka in duktilna kovina z odlično obdelovalnostjo. Zlitino 1100 boste pogosto našli v aplikacijah, ki zahtevajo oblikovanje. Varimo ga lahko na katerikoli način, vendar ga ni mogoče toplotno obdelovati.

3xxx

Zlitina 3003: Zlitina 3003 je najpogostejša med aluminijevimi zlitinami. Je čisti aluminij komercialne kakovosti z 20-odstotnim povečanjem trdnosti zaradi dodatka mangana in bakra. Ima tudi odlično odpornost proti koroziji, obdelovalnost in ga je mogoče variti ali spajkati, vlečeti ali vrteti.

5xxx

Zlitina 5052:5052 je tudi zelo priljubljena zlitina, ker ima najvišjo trdnost med vsemi vrstami, ki jih ni mogoče toplotno obdelati. Zaradi svoje odpornosti proti koroziji je še posebej pogost v morski atmosferi in atmosferi s slano vodo. Ima odlično obdelovalnost in se zlahka vleče ali oblikuje v kompleksne oblike.

6xxx

Zlitina 6061:6061 je najbolj vsestranska med toplotno obdelanimi zlitinami, vključno z odpornostjo proti koroziji, obdelovalnostjo pri žarjenju in varljivostjo. Zlitino 6061 boste našli v izdelkih in aplikacijah, ki zahtevajo trifekto dobrega videza, boljšo odpornost proti koroziji in dobro trdnost.

Zlitina 6063: 6063 je običajno znana kot arhitekturna zlitina zaradi svoje visoke natezne trdnosti, odlične končne obdelave in visoke odpornosti proti koroziji. 6063 boste našli v notranjih in zunanjih arhitekturnih nastavitvah in oblogah. Pogosto je eloksiran.

Letalska in vesoljska industrija (2xxx in 7xxx)

V vesoljski industriji obstaja potreba po visoki trdnosti in visoki odpornosti proti koroziji. Zaradi tega je vesoljska industrija na splošno omejena na aluminijasto serijo 2xxx in 7xxx. Zmanjšano korozijsko odpornost legiranega aluminija v teh serijah se izognemo z obloženimi oblogami, ki so iz čistega aluminija in legirane z močnejšo aluminijevo zlitino pod njimi. Čisti aluminij daje letalu potrebno odpornost proti koroziji brez ogrožanja trdnosti strukturnega aluminija.

Alloy 2011: Alloy 2011, sicer znana kot Free Machining Alloy (FMA), je znana po visoki mehanski trdnosti in odlični strojni obdelavi, zato jo vidite v kompleksnih in podrobnih delih. Če se ta zlitina strojno obdeluje pri visoki hitrosti, bodo nastali drobni ostružki, ki pa jih je enostavno odstraniti.

Alloy 2014: Alloy 2014 je na osnovi bakra z zelo visoko trdnostjo in odlično strojno obdelavo. Zaradi visoke odpornosti proti koroziji ga boste našli v številnih konstrukcijskih aplikacijah v vesolju.

Zlitina 2024: Zlitina 2024 se zelo pogosto uporablja zaradi svoje kombinacije visoke trdnosti in odlične odpornosti proti utrujenosti. Našli ga boste povsod, kjer izdelki zahtevajo dobro razmerje med močjo in težo. Toda njegova odpornost proti koroziji je precej nizka, zato ga boste pogosto videli bodisi z anodizirano površino (glejte spodaj) ali z Alclad.

Zlitina 7075: Od vseh aluminijevih zlitin je 7075 ena najmočnejših zlitin. Tako kot 2024 ima odlično razmerje med močjo in težo in se uporablja v delih, ki bodo izpostavljeni velikim obremenitvam. 7075 se lahko oblikuje, ko se žari in nato po potrebi toplotno obdela.

Kako hitro pride do oksidacije aluminija?

Oksidacija aluminija poteka hitreje kot oksidacija jekla, ker ima aluminij močno afiniteto do kisika. Ko se vsi atomi aluminija vežejo s kisikom, se proces oksidacije ustavi.