Folia i blacha aluminiowa są odporne na korozję, ponieważ zwarta warstwa tlenku o grubości kilku nanometrów- tworzy się ponownie w ciągu milisekund od wystawienia na działanie powietrza. Ta samoodnawiająca się-powłoka wyjaśnia, dlaczego goła folia wytrzymuje lata pracy w pomieszczeniach zamkniętych, a jej ograniczenia wyjaśniają, dlaczego ten sam materiał szybko psuje się na zewnątrz lub w zakładach chemicznych. Zrozumienie podstaw elektrochemicznych sprawia, że wybór anodowania, powlekania lub projektu złącza jest znacznie bardziej przewidywalny.
Dlaczego aluminium koroduje: elektrochemiczna linia bazowa
W szeregu galwanicznym aluminium jest silnie anodowe i ma bardziej ujemne właściwości niż większość metali konstrukcyjnych, z wyjątkiem magnezu i cynku. Kiedy aluminium łączy się ze stalą, stalą nierdzewną lub miedzią w obecności elektrolitu, aluminium staje się anodą protektorową, a bardziej szlachetny metal powoduje jego rozpuszczanie.
Natywny tlenek jest również amfoteryczny: jest stabilny w zakresie pH w przybliżeniu 4 do pH 9 i szybko rozpuszcza się w mocnych kwasach lub zasadach. Woda deszczowa, neutralne detergenty i większość olejów węglowodorowych powodują zatem niewielkie uszkodzenia, podczas gdy kwaśny środek do usuwania kamienia lub żrące mycie może usunąć barierę w ciągu kilku minut. Każdy środek ochronny omówiony poniżej albo zagęszcza tę barierę, stabilizuje ją chemicznie, albo usuwa warunki, które ją rozrywają.
Jak rozwijają się główne formy korozji
Awarie folii, arkuszy i profili mają różne przyczyny i należy je oddzielić przed wyborem planu ochrony.
| Forma korozji | Spust | Gdzie się pojawia | Praktyczny środek zaradczy |
|---|---|---|---|
| Wżery | Jony chlorkowe penetrują słabe punkty warstwy tlenkowej | Powierzchnie foliowane, kręgi, ekspozycja morska lub przybrzeżna | Ogranicz kontakt z chlorkiem, określ powierzchnie anodowane lub powlekane |
| Międzykrystaliczny | Uczulone granice ziaren w stopach Al-Mg 5xxx utrzymywane w temperaturze powyżej 65 stopni | Spawaj-strefy wpływu ciepła i-płytę eksponowaną na ciepło | Kontroluj ekspozycję termiczną, wybieraj temperatury o niskim-uczulaniu |
| Szpara | Zastój elektrolitu w szczelinach, pH poniżej 4 lub powyżej 9 | Połączenia zakładkowe, gniazda uszczelek, złącza elementów złącznych | Uszczelnij połączenia, unikaj uszczelek chłonnych, zaprojektuj drenaż |
| Galwaniczny | Kontakt z bardziej szlachetnym metalem plus mostek elektrolitowy | Mieszane-ramki metalowe, elementy złączne, wsporniki | Zaizoluj złącze, zarządzaj proporcjami powierzchni, pokryj oba metale |
| Łuszczenie się | Uczulona mikrostruktura połączona z rolującą teksturą | Walcowane lub wytłaczane krawędzie grubych profili | Kontroluj odpuszczanie i obróbkę cieplną, uszczelniaj odsłonięte krawędzie |
Inżynieria powierzchni dla wyższej odporności na korozję
Obróbka powierzchni jest najbardziej bezpośrednią dźwignią. Każdy z poniższych procesów różni się kosztem, grubością i wyglądem, dlatego specyfikacja powinna być zgodna z klasą ekspozycji, a nie odwrotnie.
Anodowaniebuduje warstwę tlenkową o grubości 5-150 µm o kolumnowej strukturze porów; uszczelnienie tych porów zamyka główną drogę chlorkową i można je połączyć z koloryzacją.
Powłoka konwersyjnaw przeszłości opierały się na inhibitorach sześciowartościowego chromu, które dawały efekt-samoleczenia. Ponieważ Cr(VI) jest objęty ograniczeniami, powłoki konwersyjne z tytanu lub cyrkonu zawierające chrom trójwartościowy i-bez chromu są obecnie normalną specyfikacją.
Utlenianie elektrolityczne w plazmietworzy powłoki z tlenku glinu o grubości do około 300 µm i twardości dochodzącej do 2000 HV, odpowiednie tam, gdzie ścieranie i korozja działają wspólnie.
Sol-powłoki żeloweużyj dyspersji nanocząstek tlenku cyrkonu, aby utworzyć gęstą barierę chemiczną, która wiąże się kowalencyjnie z tlenkiem.
Topienie powierzchni laseremudoskonala mikrostrukturę-powierzchniową i rozpuszcza cząstki międzymetaliczne, które w przeciwnym razie działałyby jako miejsca inicjacji wżerów.
Zasady projektowania tłumiące ataki galwaniczne i szczelinowe
Geometria często decyduje o odporności na korozję w większym stopniu niż o wyborze stopu. Poniższe zasady są niedrogie na etapie rysowania i kosztowne w modernizacji.
Izoluj różne metale za pomocą podkładek dielektrycznych, tulei lub uszczelek; odstęp 0,1 mm wystarczy, aby przerwać ścieżkę przewodzącą.
Zachowaj zachowany stosunek powierzchni katody-do{{1}anody, poniżej około 1:100, gdzie mały element aluminiowy styka się z dużą konstrukcją ze stali nierdzewnej.
W przypadku zespołów zanurzonych i morskich należy stosować anody cynkowe lub podkłady bogate w cynk-.
Unikaj chłonnych uszczelek i zaślepiających szczelin zatrzymujących elektrolit; zapewnić drenaż, aby wilgoć nie mogła gromadzić się w szczelinach.
Wypełnij połączenia elementów złącznych przewodzącym uszczelniaczem, tak aby elektrolit nigdy nie przedostał się do styku gwintu.
Testowanie, kwalifikacja i-monitorowanie pracy
Kwalifikacja laboratorium zwykle rozpoczyna się od neutralnej mgły solnej zgodnej z ASTM B117 lub jej odpowiednikiem ISO 9227, 5% mgły chlorku sodu utrzymywanej w temperaturze 35 stopni, podając godziny do wystąpienia pierwszej białej rdzy lub pęcherzy. Sama mgła solna jest narzędziem przesiewowym; pełny program dodaje metody elektrochemiczne i polowe.
Spektroskopia impedancji elektrochemicznej określa rezystancję bariery i pojemność powłoki poprzez dopasowanie-równoważnych obwodów, wykrywając degradację, zanim atak będzie widoczny.
Cykliczne badania korozji obejmują naprzemienne fazy mgły solnej, wilgotności i suszenia, aby wierniej odtworzyć rzeczywiste działanie niż w przypadku ciągłego natryskiwania.
Pomiar wydzielania wodoru określa ilościowo szybkość rozpuszczania w środowisku kwaśnym.
Mapowanie skanującej sondy Kelvina pozwala wykryć różnice potencjałów w skali mikro{0}}, które oznaczają początkowe wżery.
Do monitorowania pola wykorzystuje się sondy oporności elektrycznej do wykrywania utraty metalu, czujniki szumu elektrochemicznego do wykrywania stanów nieustalonych wżerowych, układy wielo-elektrod do mapowania zlokalizowanych ataków oraz-światłowodowe czujniki pH osadzone w powłokach w celu wskazania miejsc defektów.
Zrobotyzowane mapowanie potencjału ułatwia inspekcję dużych powierzchni zbiorników i naczyń bez konieczności stosowania rusztowań.
Dopasowanie trybu testowego do rzeczywistego środowiska sprawia, że program antykorozyjny jest wiarygodny:-wżery wywołane chlorkami wymagają ekspozycji na sól, kontakt alkaliczny wymaga testów zanurzeniowych, a zespoły z mieszanych-metali wymagają testów sprzężenia galwanicznego, a nie izolowanych testów kuponowych.
Często zadawane pytania
P: Które stopy aluminium są najbardziej podatne na korozję międzykrystaliczną?
Klasycznym przypadkiem są stopy Al-Mg 5xxx. Kiedy uczulona mikrostruktura rozwija się na granicach ziaren po długotrwałej ekspozycji w temperaturze powyżej około 65 stopni, granice korodują preferencyjnie, więc-wystawione na ciepło strefy płyt i spoin wymagają niskich-temperaturów uczulających.
P: Czy anodowanie jest zawsze lepsze niż powłoka konwersyjna?
Nie powszechnie. Anodowanie zapewnia grubszą, twardszą i bardziej odporną-na ścieranie barierę, podczas gdy powłoka konwersyjna jest cieńsza, tańsza i lepiej zachowuje rezystancję styków elektrycznych, co ma znaczenie w przypadku ścieżek uziemiających.
P: Dlaczego testy mgły solnej nie pozwalają bezpośrednio przewidzieć żywotności?
Ciągła mgła sprawia, że powierzchnia jest mokra i-bogata w chlorki,-co powoduje powstawanie wżerów w związku z cyklami suszenia, ekspozycją na promieniowanie UV i uszkodzeniami mechanicznymi. Reżimy cykliczne i panele ekspozycji terenowej znacznie lepiej korelują z rzeczywistą obsługą.
P: Jak można kontrolować korozję galwaniczną, gdy izolacja jest niemożliwa?
Zarządzaj stosunkiem powierzchni tak, aby anoda aluminiowa była duża w stosunku do katody, pokryj metal katodowy i zaakceptuj kontrolowane zachowanie ofiarne, w którym anodę można wymieniać w zaplanowanych odstępach czasu.
P: Jaki jest najszybszy sposób na wykrycie uszkodzeń powłoki w terenie?
Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna i mapowanie skaningowej sondy Kelvina wykrywają utratę wydajności bariery przed widoczną korozją, a sondy rezystancji elektrycznej dają ciągły trend-ubytków metalu w krytycznych zasobach.
P: Czy grubsza warstwa tlenku gwarantuje dłuższą żywotność?
Tylko jeśli pozostanie nienaruszony i zapieczętowany. Niezamknięte pory, uszkodzenia mechaniczne i ostre krawędzie tworzą miejsca inicjacji, dlatego ochrona krawędzi i dyscyplina obsługi są tak samo ważne, jak nominalna grubość powłoki.
