Hliníková fólia a plech odolávajú korózii, pretože kompaktný oxidový film s hrúbkou niekoľkých nanometrov sa re-vytvorí v priebehu milisekúnd po vystavení vzduchu. Tento samoobnovujúci sa film vysvetľuje, prečo holá fólia prežije roky prevádzky v interiéri, a jeho limity vysvetľujú, prečo ten istý materiál rýchlo zlyhá vonku alebo v chemických závodoch. Pochopenie elektrochemickej základnej línie robí výber eloxovania, povlaku alebo dizajnu spojov oveľa predvídateľnejším.
Prečo hliník koroduje: Elektrochemický základ
V galvanickej sérii je hliník silne anodický a je negatívnejší ako väčšina konštrukčných kovov okrem horčíka a zinku. Keď sa hliník spája s oceľou, nehrdzavejúcou oceľou alebo meďou v prítomnosti elektrolytu, hliník sa stáva obetnou anódou a ušľachtilejší kov poháňa jeho rozpúšťanie.
Prírodný oxid je tiež amfotérny: je stabilný pri pH približne 4 až pH 9 a rýchlo sa rozpúšťa v silných kyselinách alebo zásadách. Dažďová voda, neutrálne čistiace prostriedky a väčšina uhľovodíkových olejov preto spôsobujú malé škody, zatiaľ čo kyslý odstraňovač vodného kameňa alebo žieraviny môžu odstrániť bariéru v priebehu niekoľkých minút. Každé ochranné opatrenie diskutované nižšie túto bariéru buď zahustí, chemicky stabilizuje alebo odstráni podmienky, ktoré ju pretrhnú.
Ako sa vyvíja hlavná korózia
Poruchy na fólii, plechu a výliskoch sledujú odlišné spúšťače a mali by byť oddelené pred výberom plánu ochrany.
| Forma korózie | Spúšťač | Kde sa objaví | Praktické protiopatrenie |
|---|---|---|---|
| Pitting | Chloridové ióny prenikajú cez slabé miesta v oxidovom filme | Fóliové povrchy, cievky, morské alebo pobrežné expozície | Obmedzte kontakt s chloridmi, špecifikujte eloxované alebo lakované povrchy |
| Intergranulárne | Senzibilizované hranice zŕn v zliatinách Al-Mg 5xxx udržiavané nad 65 stupňov | Zvárajte tepelne-ovplyvnené oblasti a tepelne-exponované dosky | Ovládajte tepelnú expozíciu, vyberte nízke-teploty senzibilizácie |
| Štrbina | Stagnujúci elektrolyt v medzerách, pH pod 4 alebo nad 9 | Preplátované spoje, sedlá tesnení, spojovacie prvky | Utesnite škáry, vyhnite sa absorpčným tesneniam, navrhnite na odvodnenie |
| Galvanické | Kontakt s ušľachtilejším kovom plus elektrolytický mostík | Zmiešané-kovové rámy, spojovacie prvky, konzoly | Zaizolujte spoj, spravte pomer plôch, obaľte oba kovy |
| Exfoliácia | Senzibilizovaná mikroštruktúra kombinovaná s valcujúcou textúrou | Valcované alebo extrudované okraje hrubých profilov | Kontrolujte teplotu a tepelné spracovanie, zalepte exponované okraje |
Povrchové inžinierstvo pre vyššiu odolnosť proti korózii
Povrchová úprava je najpriamejšia páka. Každý z nižšie uvedených procesov obchoduje s cenou, hrúbkou a vzhľadom odlišne, takže špecifikácia by sa mala riadiť triedou expozície a nie naopak.
Eloxovanievytvára 5-150 µm vrstvu oxidu so stĺpcovou štruktúrou pórov; utesnenie týchto pórov uzatvára hlavnú dráhu chloridov a môže sa kombinovať s farbením.
Konverzný náterhistoricky sa spoliehali na inhibítory šesťmocného chrómu, ktoré mali samoliečiaci účinok. Keďže Cr(VI) je obmedzený, sú teraz bežnou špecifikáciou trojmocný chróm a konverzné povlaky na báze titánu alebo zirkónia bez{2}}chrómu.
Elektrolytická oxidácia v plazmevytvára keramické povlaky oxidu hlinitého až do hrúbky približne 300 µm s tvrdosťou blížiacou sa 2000 HV, vhodné tam, kde abrázia a korózia pôsobia spoločne.
Sol-gélové povlakypoužite disperzie nanočastíc oxidu zirkoničitého na vytvorenie hustej chemickej bariéry, ktorá sa kovalentne viaže na oxid.
Laserové tavenie povrchuzjemňuje mikroštruktúru blízkeho-povrchu a rozpúšťa intermetalické častice, ktoré by inak pôsobili ako miesta iniciácie jamiek.
Pravidlá dizajnu, ktoré potláčajú galvanický a štrbinový útok
Geometria často rozhoduje o koróznom výkone viac ako výber zliatiny. Nasledujúce pravidlá sú vo fáze kreslenia lacné a ich dodatočné vybavenie je nákladné.
Izolujte rozdielne kovy pomocou dielektrických podložiek, objímok alebo tesnení; na prerušenie vodivej dráhy stačí vzdialenosť 0,1 mm.
Pomer plochy katódy-k{1}}anóde ponechajte konzervatívny, pod približne 1:100, kde sa malý hliníkový komponent stretáva s veľkou nehrdzavejúcou štruktúrou.
Pre ponorené a námorné zostavy použite obetné zinkové anódy alebo zinok{0}}bohaté primery.
Vyhnite sa absorpčným tesneniam a slepým medzerám, ktoré zadržiavajú elektrolyt; zabezpečiť odvodnenie, aby vlhkosť nemohla sedieť v štrbine.
Spoje spojovacích prvkov vyplňte vodivým tmelom, aby sa elektrolyt nikdy nedostal na rozhranie závitu.
Testovanie, kvalifikácia a monitorovanie v{0}}službe
Laboratórna kvalifikácia normálne začína neutrálnym soľným sprejom podľa ASTM B117 alebo jej ekvivalentu ISO 9227, 5 % hmla chloridu sodného udržiavaná pri 35 stupňoch, pričom sa uvádzajú hodiny do prvej bielej hrdze alebo pľuzgierov. Samotný soľný sprej je skríningový nástroj; úplný program pridáva elektrochemické a poľné metódy.
Elektrochemická impedančná spektroskopia rieši odpor bariéry a kapacitu povlaku prostredníctvom ekvivalentného{0}}obvodu, pričom deteguje degradáciu skôr, než je útok viditeľný.
Cyklické testovanie korózie strieda fázu soľnej hmly, vlhkosti a sušenia, aby sa vernejšie reprodukovala skutočná prevádzka ako nepretržitý sprej.
Meranie vývoja vodíka kvantifikuje rýchlosti rozpúšťania v kyslom prostredí.
Skenovacie mapovanie Kelvinovou sondou zisťuje potenciálne rozdiely v mikro-mierke, ktoré označujú začínajúce jamky.
Monitorovanie v teréne využíva elektrické odporové sondy na úbytok kovu, elektrochemické šumové senzory na pitting prechodné javy, multi{0}}elektródové polia na lokalizované mapovanie atakov a vláknové{1}}optické senzory pH zabudované v náteroch na označenie chybných miest.
Robotické mapovanie potenciálu podporuje kontrolu veľkých plôch nádrží a nádob bez lešenia.
Prispôsobenie testovacieho režimu skutočnému prostrediu je to, čo robí korózny program dôveryhodným: chloridové-jamkové korózie vyžadujú vystavenie soli, alkalický kontakt vyžaduje testovanie ponorením a zmiešané-kovové zostavy vyžadujú skôr testy galvanickej väzby než testy izolovaného kupónu.
Často kladené otázky
Otázka: Ktoré hliníkové zliatiny sú najcitlivejšie na medzikryštalickú koróziu?
Klasickým prípadom sú zliatiny Al-Mg 5xxx. Keď sa senzibilizovaná mikroštruktúra vyvinie na hraniciach zŕn po dlhšom vystavení nad 65 stupňov , okraje prednostne korodujú, takže teplu{4}}exponované oblasti platní a zvarov potrebujú nízke-teploty senzibilizácie.
Otázka: Je eloxovanie vždy lepšie ako konverzný náter?
Nie univerzálne. Eloxovanie poskytuje hrubšiu, tvrdšiu a oderu-odolnejšiu bariéru, zatiaľ čo konverzný povlak je tenší, lacnejší a lepšie zachováva elektrický kontaktný odpor, čo je dôležité pre uzemňovacie cesty.
Otázka: Prečo testovanie soľným postrekom nepredpovedá životnosť priamo?
Nepretržitá hmla udržuje povrch vlhký a-bohatý na chloridy, čím sa nadmerne-vážia jamky v porovnaní s cyklom sušenia, vystavením UV žiareniu a mechanickému poškodeniu. Cyklické režimy a panely expozície v teréne oveľa lepšie korelujú so skutočnou službou.
Otázka: Ako možno kontrolovať galvanickú koróziu tam, kde izolácia nie je možná?
Spravujte pomer plochy tak, aby bola hliníková anóda veľká vzhľadom na katódu, poťahujte katódový kov a akceptujte riadené obetné správanie, keď je možné anódu vymieňať v plánovaných intervaloch.
Otázka: Aký je najrýchlejší spôsob, ako zistiť poruchu náteru v teréne?
Elektrochemická impedančná spektroskopia a skenovacia Kelvinova sonda zisťujú stratu výkonu bariéry pred viditeľnou koróziou a sondy elektrického odporu poskytujú kontinuálny trend strát{0}}kovu na kritických aktívach.
Otázka: Zaručuje hrubšia vrstva oxidu dlhšiu životnosť?
Iba ak zostane neporušený a zapečatený. Neutesnené póry, poškodenie opracovaním a ostré hrany vytvárajú iniciačné miesta, takže ochrana hrán a disciplína pri manipulácii sú dôležité rovnako ako nominálna hrúbka náteru.
