Защита алюминия от коррозии

В этой статье мы поговорим о том, что использовать для защиты алюминия от коррозии. Вы узнаете про анодирование, как защищать алюминий от контактов с остальными материалами, а еще какие есть полимерные разновидности покрытий.

Защита алюминия от коррозии

Способы защиты алюминия от коррозии

Что использовать для защиты алюминия от коррозии

Такой металл, как алюминий, а также его сплавы различаются прекрасной устойчивостью к разрушениям разного вида. Но несмотря на это коррозия алюминия является достаточно нередким явлением. Разные типы коррозии представляют собой главную причину порчи подобных материалов.

Для борьбы с процессами разрушения требуется в любом случае понимать условия, которые и представляют собой причины их появления. Коррозия алюминия – это особая реакция, которая имеет место между окружающей средой, а также металлом.

Такой процесс может иметь и химическое, и естественное происхождение. Самой популярной разновидностью уничтожения металла можно с уверенностью называть воздействие на его поверхность процесса ржавления. По этой причине требуется защита алюминия от коррозии.

Общие сведения

Особенностью всех типов металлов можно называть их характеристику входить в реакцию с Н2О, а еще окружающей средой. Различием для всех видов металлом считается лишь интенсивность этого вида процесса. Например, у благородных металлов наподобие золота скорость этой реакции не будет очень быстрой, а вот железо, и алюминий в том числе, будут реагировать на воздействия этого характера крайне быстро. Можно выделить пару факторов, которые оказывают непосредственное воздействие на интенсивность протекания коррозионного процесса. Одним из них можно называть уровень агрессивности окружающей среды, а также химическую или металлургическую структуру. Атмосфере, которая окружает нас, всегда характерен установленный уровень влаги. Помимо этого, ей будет характерен отдельный уровень отходов и загрязнений.

Если учитывать, что атмосферные характеристики часто определяются по региону, а также уровнем индустриализации, на данный момент можно отметить:

  • Сельская местность (небольшой уровень загрязнений и средняя степень влажности).
  • Области около моря (средний уровень загрязненности, а также высокий уровень влаги).
  • Городская местность (степень влажности средняя, а также уровень продуктов распадов топлива жидкого типа, окислов углерода и серы тоже средний).
  • Индустриальные и промышленные зоны (большое количестве окислов углерода, кислот и серы, а еще средний уровень влаги).

Для большого количества случаев, кислоты неорганического типа, даже при малой концентрации способы растворять алюминий. И даже пленка натурального происхождения оксида алюминия не способа стать достаточной защитой от появления коррозионных процессов. Самыми мощными растворителями можно называть калий, фтор и натрий. Более того, алюминию характерна достаточно низкий уровень сопротивляемости к соединению брома и хрома. Достаточно агрессивные к разным сплавам алюминиевых металлов будут цементные и известковые растворы.

Можно выделить несколько видов коррозионных алюминий и его сплавов:

  1. Поверхностная. Такой тип разрушений встречается чаще всего и является менее вредоносным, чем остальные. Его лучше поменять на поверхности. Это дает возможность применят предохранительные средства, а поверхностные разрушения крайне часто встречаются на анодированном профиле для строительства.
  2. Локальная. Эти виды разрушений проявляется в виде форм, пятен и углублений. Такая разновидность коррозии бывает междукристаллического и поверхностного типа. Разрушения этого характера являются крайне опасными, по причине того, что их весьма сложно обнаружить. Такой тип коррозии крайне часто разрушают именно труднодоступные части узлов и конструкций.
  3. Филигранная или нитеподобная. Этот тип разрушений алюминия часто появляются под покрытием органических видов, а еще на граничных обрабатываемых поверхностях. Коррозия нитеподобного типа появляется в ослабленных местах повреждения покрытия органического вида или краях отверстий.

Достаточно часто, естественных антикоррозийных способностей сплавов и самого алюминия для защиты от разрушений бывает крайне недостаточно. А вот длительный эксплуатационный период изделий из таких металлов, и в обязательно порядке требуется применять дополнительные способы защиты.

К самым популярным методами протекции металлов от коррозии можно относить:

  • Анодированное окисление (исследования специалистов из Германии показывают, что такой тип защиты применяется на 15% от основного количества производства строительных профилей в мире).
  • Покрытие поверхности металла составами порошкового типа.
  • Защита от контактирования с остальными металлами.

Рассмотрим подробнее все способы защиты алюминия от коррозии

Анодирование

Именно анодированное покрытие может представлять собой покрытие, которое создает на поверхности алюминия довольно прочную пленку из алюминия оксида, которая не поддается воздействию агрессивной среды. Подобная обработка дает возможность создавать на поверхности металлов аналогичный слой пленки, который просто не оставит алюминию возможность контактировать со внешней средой и ограждает его пот окислительных процессов.

Защиты от контактов с остальными металлами

При соприкосновении с остальными металлами, алюминий и сплавы алюминия способы составить гальваническую пару. Такое соприкосновение часто может становиться причиной образования коррозии. Для того, чтобы избежать появления таких процессов, требуется применять на изделиях из такого металла крепления, которые сделаны лишь из оцинкованной и нержавеющей стали.

Полимерные разновидности покрытий

Одним из самых действенных методов антикоррозионной защиты алюминиевых конструкций, а также изделий из сплавов считается покрытие поверхностей посредством различных красок и полимерных видов составов. Постоянное возрастание спроса на изделия и металла, а также огромная цветовая гамма изделия из такого материала будет являться причиной того, что способы и техника нанесения подобных покрытий постоянно улучшаются и становится совершенными с технологической стороны.

Обратите внимание, что современные материалы, посредством которых на поверхность алюминия наносят защитное покрытие, сделаны из растворителей, вяжущих материалов и красителей. Лакокрасочные материалы, в которых нет растворителя, называют порошковыми, а те, в составе которых все же есть растворитель, называют мокрыми красками.

Методы окрашивания, которые применяют современные компании-изготовители, можно поделить на:

  • Покрытие на «мокрые поверхности» проводят посредством применения двухкомпонентного лакокрасочного материала с отвердителем, которая в технической информации к материалам часто называют как РUR-Lасk DD краска.
  • Порошковые покрытия, которые наносят способом обычного напыления на один слой или даже насухую.

Также хочется отметить, что алюминий сам по себе обладает прекрасными характеристиками устойчивости к коррозионному процессу. Но при контактировании с электричеством или остальными металлами, все же подвергается разным процессам разрушительного типа. Лучшими методами защиты такого металла и его сплавов будет считаться анодирование и нанесение порошкового вида.

Защита алюминия от коррозии (видео)

Алюминий – широко распространенный в промышленности и быту металл. Окисление алюминия на воздухе не происходит. Его инертность обусловлена тонкой оксидной пленкой, защищающей его. Однако под влиянием определенных факторов из окружающей среды этот метал все же подвергается разрушительным процессам, и коррозия алюминия — не такое уж и редкое явление.

Виды коррозии

Окисляется алюминий в атмосфере быстро, но на небольшую глубину. Этому препятствует защитная окисная пленка. Окисление ускоряется выше температуры плавления алюминия. Если нарушается целостность оксидной пленки, алюминий начинает корродировать. Причинами истончения его защитного слоя могут стать различные факторы, начиная с воздействия кислот, щелочей и заканчивая механическим повреждением.

Коррозия алюминия – саморазрушение металла под воздействием окружающей среды. По механизму протекания выделяют:

  • Химическую коррозию – происходит в газовой среде без участия воды.

  • Электрохимическую коррозию – протекает во влажных средах.

  • Газовое разрушение – но сопровождает нагрев и горячую обработку алюминия. В результате взаимодействия кислорода с металлами возникает плотная окисная пленка. Вот почему алюминий не ржавеет, как и все цветные металлы.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.

Коррозионная стойкость алюминия

Окись алюминия создает защитный слой, толщина которого составляет 20—100Å, который химически инертен. Чистый алюминий, с поверхностью, очищенной от защитной пленки, реагирует с водой, выделяя при этом водород и создавая оксидную пленку на поверхности. Таким образом, при контакте с окислителями, поверхность алюминия пассивируется. По сути, кислород, содержащийся в воздухе или растворенный в воде, повышает коррозионную стойкость алюминия, которая, в свою очередь, в значительной степени зависит от содержания примесей других металлов. Известно, что при контакте двух металлов, в среде электролита, образуется гальваническая пара, где анодом становится более активный металл, а катодом — менее активный. В результате электрохимической реакции происходит разрушение структуры анода. Большая часть примесей (железо, свинец, медь и т.д.) играют по отношению к алюминию роль катода, способствуя его разрушению. По этой причине чистый алюминий имеет более высокую стойкость к коррозии, чем технический, который, в свою очередь, более стоек к коррозии, чем сплавы алюминия с другими металлами. Так же стойкость алюминия к коррозии зависит от характеристик внешней среды и от реакций, вызываемых этой средой.

Рис.2. Механизм образования оксидной пленки на алюминии

Окрашивание алюминиевой продукции

Большую часть производимых изделий предохраняют нанесением слоя красящих веществ. Если красители растворены, то крашение называют мокрым. Если красители сухие, процедуру часто называют порошковым окрашиванием.

Читайте также  Виды, состав и правила использования эпоксидных клеев Момент

Мокрое окрашивание

Нанесение лакокрасочных слоёв возможно после защиты алюминия пассивирующим грунтом, в состав которых входят соединений цинка, стронция. Грунт наносят в две стадии на скрупулезно подготовленную металлическую основу. После полного испарения растворителя из грунтовочной смеси поверхность покрывают изолирующим внешним слоем масляного или глифталевого лака. Существуют функциональные лакокрасочные составы, защищающие от химических реагентов, от бензина, масел. Для получения цветных декоративных конструкций используют молотковые лаки. При некоторых технологиях защиты наносят бакелитовый лак под давлением, чтобы гарантированно заполнить все микропоры. Выбор покрытия обусловлен будущими условиями эксплуатации. Технология нанесения постоянно совершенствуется.

Порошковое окрашивание

Для использования этого метода металл также нужно очистить от слоя жира, других включений. Подготовку проводят погружением в щелочные, слабощелочные (почти нейтральные), кислотные растворы. Для повышения эффективности очистки иногда добавляют смачиватели.

Следующей стадией подготовки некоторых алюминиевых конструкций является формирование конверсионного слоя обработкой хроматными, фосфатными составами. Иногда используют циркониевые, титановые соединения. Необходимость этого этапа определяется специфическими особенностями изделия. Это вопрос компетенции технологов. Выполнение каждого этапа обработки чередуется с обязательным промыванием и сушкой материала.

Затем наносят полимер, выполняющий защитную функцию. Широко используют полиэфиры. Они образуют плотный слой, стойкий к химическому, механическому, термическому воздействию. Покрытия из полимеризованного уретана обладают большей твердостью. Применяют также эпоксидные, полиэфирно-эпоксидные, акриловые порошки – краски. Они формируют поверхность любого заданного цвета, структуры, способностью отражать световые лучи. Красящий порошок наносят электростатическим или трибостатическим методом.

Электростатически частицы пигмента в воздухе (флюиды) заряжают действием электродов. Трибостатически крупинки краски заряжаются благодаря силе трения, продуцируемой специальным пистолетом. Процесс реализуют в камерах. Неиспользованный порошок собирается, возвращается в исходное место. Стадия завершается полимеризацией при высокой температуре.

Оба вида окрашивания алюминия позволяют получать цвета, соответствующие международным стандартам. Некоторые производственные требования обуславливают необходимость последовательного сочетания двух методов: анодного оксидирования и окрашивания. Количество, суть используемых методов определяются специалистами.

Нивелирование влияния соседствующих материалов

Стимулировать коррозию алюминия могут металлы, материалы, находящиеся рядом. Для предотвращения этого эффекта рядом с алюминиевыми конструкциями позволительно нахождение только нержавеющей или оцинкованной стали. Могут предотвратить контакт прокладки из резины, паронита, битума. Алюминиевые конструкции не должны соприкасаться с бетоном, кирпичом, камнем, деревом. Для защиты рекомендован лак, любые другие изолирующие материалы.

Проявление коррозии алюминия

Выделяют следующие виды коррозии алюминия и его сплавов:

  • Поверхностная – наиболее распространенная, приносит наименьший вред, легко заметна и быстро поддается устранению.
  • Локальная – разрушения наблюдаются в виде углублений и пятен. Опасный вид коррозии в силу своей незаметности. Встречается в труднодоступных частях и узлах металлических конструкций.
  • Нитеподобная, филигрань – наблюдается под покрытиями из органики, на ослабленных местах поверхности.

Любой из видов коррозии конструкций из алюминия является причиной разрушения.

Это сокращает срок эксплуатации изделий. В гальванической паре алюминий может корродировать, при этом он защищает другой металл.

Естественных антикоррозийных свойств алюминия и его сплавов недостаточно. Поэтому механизмы, агрегаты, конструкции и изделия из металла нуждаются в дополнительной защите.

Заключение

Алюминий имеет высокую стойкость к коррозии, однако, при контакте с другими металлами или при воздействии электрического тока подвержен коррозии. Мерами по защите алюминиевых светопрозрачных конструкций от коррозии являются нанесение порошкового покрытия или анодирование, а так же использование нержавеющего или оцинкованного крепежа и элементов конструкции.

Оксидирование алюминия

Оксидирование алюминия протекает при постоянном токе под напряжением 250 В. Наращивание защитной пленки происходит при комнатной температуре с водяным охлаждением. Не требуется импульсного источника. Пленки получаются плотными и прочными в течение 45-60 минут.

На плотность и цвет оксидного покрытия влияет температура электролита:

  • пониженная температура образует плотную пленку яркого цвета;
  • повышенная – формирует рыхлую пленку, требующую дальнейшей окраски.

Образовать защиту алюминия от коррозии можно электрохимической реакцией. Процесс разделен на несколько этапов:

1. На стадии подготовки алюминиевое изделие обезжиривают, погружая его в раствор щавелевой кислоты.

2. После промывания водой опускают в щелочной раствор, чтобы удалить неравномерно образовавшийся оксидный слой.

3. Для дополнительной окраски алюминиевые изделия погружают в соответствующие растворы солей. Чтобы заполнить образовавшиеся поры, металлический материал обрабатывают паром.

4. Затем изделие подвергают сушке. Анодное оксидирование может проводиться с применением переменного тока.

Для защиты от коррозии применяют химическое оксидирование – менее затратное, не требующее специального электрического оборудования и квалификации исполнителей. Используется несложный химический состав.

В процессе алюминирования полученная оксидная пленка толщиной в 3 мкм имеет салатный цвет, обладает высокими электроизоляционными свойствами, не пориста, не окрашивается.

Коррозия алюминия возникает вследствие находящихся рядом металлов, которые окислились. Предотвращению этот процесса способствует изоляция. Это могут быть прокладки из резины, битума, паронита. При покрытии ржавчиной применяются лак и другие изолирующие материалы. Других способов избавиться от этой проблемы пока нет.

Три способа удалить окисную плёнку с поверхности алюминия (1 видео)

Материалы для обработки алюминия (22 фото)

Способы борьбы с коррозией

Защита от коррозии производится несколькими способами:

  • Механическое лакокрасочное защитное покрытие.
  • Электрохимическая защита – покрытие более активными металлами;
  • Покрытие алюминия порошковыми составами, так называемый процесс аллюминирования;
  • Высоковольтное анодирование;
  • Химическое оксидирование;
  • Применение ингибиторов коррозии.

Механическое покрытие

Как защитить алюминий от коррозии? Чаще всего применяют механический способ – нанесение слоя краски.

Покройте краской изделие и вы убедитесь в действенности этого способа. Окрашивание бывает мокрым и сухим, или порошковым. Эти технологии усовершенствуются. При мокром окрашивании лакокрасочные слои наносят после защиты алюминия составом, содержащим соединения цинка и стронция. Металлическую основу тщательно подготавливают: защищают, шлифуют, сушат. Грунт наносят поэтапно.

Когда растворитель из грунтовочной смеси полностью исчезнет, поверхность можно покрывать изолирующим составом: масляным или глифталиевым лаком.

Специальные составы помогают остановить коррозию и защищают алюминиевые конструкции от химикатов, бензина, различного вида масел. Выбор покрытия зависит от условий последующей эксплуатации металлического изделия:

  • молотковые – применяют для получения конструкций различных цветовых оттенков, используемых в декоре;
  • бакелитовые – наносят под высоким давлением, заполняя микротрещины и поры.

Порошковое окрашивание требует тщательной очистки поверхности от жира и различных отложений. Это достигается погружением в щелочные или кислотные растворы с добавлением смачивателей. Далее на алюминиевые конструкции наносится слой хроматных, фосфатных, циркониевых или титановых соединений. После этого он не будет окисляться.

После просушки материала на окислившийся участок наносят защитный полимер. Чаще всего используются полиэфиры, стойкие к механическому, химическому и термическому воздействию. Применяют полимеризованный уретан, эпоксидные и акриловые порошки.

Защита строительного алюминия от коррозии по Еврокоду 9

Европейский стандарт EN 1999-1-1:2014 является одной из пяти частей Еврокода 9 «Проектирование алюминиевых конструкций». В этом стандарте излагаются общие принципы проектирования алюминиевых конструкций. Приложение D этого стандарта дает рекомендации по защите алюминиевых конструкций от коррозии в различных условиях их эксплуатации.

В целом подход к защите алюминиевых конструкций от коррозии соответствует подходу российских строительных норм СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии (актуализированный СНиП 2.03.1185). Вместе с тем, европейский стандарт отличается более детальным описанием методов защиты различных алюминиевых сплавов в различных условиях эксплуатации, а также разъяснением физических и химический явлений, которые могут приводить к коррозии алюминия.

Ниже кратко изложены основные положения этих рекомендаций с целью первоначального ознакомления. Для более детальной информации и применения на практике необходимо обратиться к полному тексту этого стандарта.

1. Коррозия алюминия

1.1. Естественное защитное оксидное покрытие

Алюминиевые сплавы имеют высокую естественную коррозионную стойкость благодаря защитному оксидному покрытию, которое образуется на их поверхности сразу после контакта с воздухом. Поскольку это покрытие образуется естественным образом при контакте с воздухом или кислородом, то во многих средах, содержащих кислород, при механическом повреждении оно самопроизвольно залечивается.

1.2. Коррозия алюминия в различных условиях

В малозагрязненной окружающей среде поверхность алюминия будет оставаться без изменений в течение многих лет и для большинства алюминиевых сплавов не требуется никакой защиты от коррозии.

В умеренной промышленной окружающей среде алюминиевая поверхность темнеет и огрубляется. Если окружающая среда становится более агрессивной, например, более кислотной или щелочной, обесцвечивание поверхности и ее шероховатость становятся более явными с белым налетом порошкообразных оксидов. В таких случаях алюминий требует полной защиты от коррозии. Аналогичные условия могут возникать в местах контактов между элементами конструкций из-за локальной повышенной кислотности или щелочности.

Читайте также  Чем и как обработать стены перед поклейкой обоев?

В условия морского побережья поверхность алюминия огрубляется и становится серой. В этих условиях коррозионная защита некоторых алюминиевых сплавов является обязательной.

При погружении алюминиевых конструкций в воду, пресную или морскую, применение специальных мер по защите любых алюминиевых сплавов от коррозии является обязательным.

В общем случае конструкции необходимо проектировать таким образом, чтобы избегать коррозии алюминия. Необходимо всегда рассматривать возможность возникновения гальванической и щелевой коррозии и предусматривать меры по их предотвращению. Все элементы конструкций должны предусматривать дренаж влаги.

Если необходимо сохранять декоративный внешний вид алюминия в течение длительного времени, то применяют подходящую обработку поверхности в виде органического покрытия (жидкого, порошкового) или анодного покрытия.

2. Рейтинг алюминиевых сплавов по коррозионной стойкости

Еврокод 9 рекомендует для применения в строительных конструкциях 17 деформируемых алюминиевых сплава и 6 литейных алюминиевых сплавов.

Все эти алюминиевые сплавы, деформируемые и литейные, подразделяются в порядке снижения коррозионной стойкости на три класса А, В и С.

Деформируемые алюминиевые сплавы:

самый высший класс А имеют сплавы серий 3000 (Al-Mn) и 5000 (Al-Mg);

сплавы серии 6000 (Al-Mg-Si), в том числе сплавы 6060 и 6063 (аналоги сплава АД31), имеют средний класс В;

единственный сплав из серии 7000 (Al-Zn-Mg), сплав 7020 (аналог сплава 1915), имеет самый низкий класс С.

Литейные деформируемые сплавы:

имеют коррозионный класс А или В.

Чем ниже класс коррозионной стойкости сплава, тем больше степень его защиты от коррозии в тех или иных условиях эксплуатации.

3. Защита от строительного алюминия от коррозии

3.1. Механизмы коррозии

Тип коррозионной защиты элементов алюминиевых конструкций должен согласоваться со следующими механизмами коррозии:

поверхностная (общая) коррозия;

гальваническая (контактная) коррозия;

щелевая коррозия и

коррозия от контакта с другими строительными материалами.

3.2. Защита от поверхностной (общей) коррозии

3.2.1. Общие рекомендации

Рекомендации по общей коррозионной защите алюминиевых сплавов в различных условиях их работы дает таблица D.1 стандарта EN

Сплавы класса А независимо от толщины материала в сельской и умеренной промышленной атмосфере, в непромышленной и умеренной морской атмосфере, а также при работе в пресной воде не требуют коррозионной защиты. Однако в сильнозагрязненной промышленной атмосфере и морской атмосфере с повышенным содержанием хлоридов, а также при работе в морской воде эти сплавы также требуют защиты от коррозии.

Сплавы класса В, в том числе сплавы 6060 и 6063, при толщине материала менее 3 мм могут применяться без коррозионной защиты только в сельских и умеренных промышленных районах. При работе в более жестких условиях и при погружении в воду (пресную или морскую) требуется коррозионная защита.

Сплавы класса В, в том числе сплавы 6060 и 6063, при толщине материала 3 мм и более не требуют коррозионной защиты в условиях сельской, промышленной городской и умеренной морской атмосферы. В более жестких условиях, например, в промышленной морской атмосфере и при работе в воде (пресной и морской) требуется коррозионная защита.

Сплав 7020, имеющий класс С, при любой толщине материала не требует защиты от коррозии в сельских и умеренных промышленных условиях, а также в непромышленных морских условиях. При работе в сильнозагрязненной промышленной атмосфере, в промышленной морской атмосфере и в пресной воде требует коррозионной защиты. Этот сплав не рекомендуется для работы в морской воде.

3.2.2. Методы защиты алюминиевых сплавов от общей коррозии

Методы защиты алюминиевых сплавов от общей коррозии указывает европейский стандарт EN 1090-3, который также входит в состав Еврокодов:

Анодно-окисное покрытия

Толщина анодно-окисного покрытия должна быть не менее 20 мкм.

Защитные лакокрасочные покрытия

Перед нанесением защитного лакокрасочного покрытия поверхность алюминия должна пройти очистку, обезжиривание и конверсионную химическую подготовку, например, хроматирование.

Анодно-окисное покрытие без наполнения пор также является хорошей основой для нанесения лакокрасочного покрытия, жидкого или порошкового.

Битумные покрытия должны быть нейтральными. Поверхность алюминия перед нанесением битумного покрытия должна быть обезжирена, но не должна обрабатываться грунтовкой.

Для ремонта поврежденного защитного покрытия производят удаление поврежденных участков покрытия, зачистку переходов между сохранившимся покрытием, обработку грунтовкой и нанесение краски.

Пассивация поверхности

Пассивацию поверхности проводят путем обработки ее различными пассивирующими препаратами, в том числе, обработки раствором хромовой кислоты (хроматирование) или фосфорной скислоты (фосфатирование).

3.3. Алюминий в контакте с алюминием и другими металлами

3.3.1. Дополнительная защита от гальванической и щелевой коррозии

Все контактные поверхности и соединения алюминия к алюминию или к другим металлам в болтовых, заклепочных или сварных соединениях должны иметь дополнительную защиту от коррозии в дополнение к общей (поверхностной) коррозионной защите, которая указана выше в разделе 3.2.

3.3.2. Факторы для гальванической и щелевой коррозии

Необходимость и степень дополнительной защиты от гальванической и щелевой коррозии определяется сочетанием следующих факторов:

Способы борьбы с коррозией алюминия

Алюминий – широко распространенный в промышленности и быту металл. Окисление алюминия на воздухе не происходит. Его инертность обусловлена тонкой оксидной пленкой, защищающей его. Однако под влиянием определенных факторов из окружающей среды этот метал все же подвергается разрушительным процессам, и коррозия алюминия — не такое уж и редкое явление.

Виды коррозии

Окисляется алюминий в атмосфере быстро, но на небольшую глубину. Этому препятствует защитная окисная пленка. Окисление ускоряется выше температуры плавления алюминия. Если нарушается целостность оксидной пленки, алюминий начинает корродировать. Причинами истончения его защитного слоя могут стать различные факторы, начиная с воздействия кислот, щелочей и заканчивая механическим повреждением.

Коррозия алюминия – саморазрушение металла под воздействием окружающей среды. По механизму протекания выделяют:

  • Химическую коррозию – происходит в газовой среде без участия воды.

  • Электрохимическую коррозию – протекает во влажных средах.

  • Газовое разрушение – но сопровождает нагрев и горячую обработку алюминия. В результате взаимодействия кислорода с металлами возникает плотная окисная пленка. Вот почему алюминий не ржавеет, как и все цветные металлы.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.

Причины коррозии алюминия

Коррозионная стойкость алюминия зависит от нескольких факторов:

  • чистоты – наличия примесей в металле;
  • воздействующей среды – алюминий может одинаково подвергаться разрушению и на чистом сельском воздухе и в промышленно загрязненных районах;
  • температуры.

Во многих случаях малоконцентрированные кислоты могут растворить алюминий. От возникновения коррозии не защищает естественная окисная пленка.

Мощные разрушители – фтор, калий, натрий. Алюминий и его сплавы корродируют при воздействии химических соединений брома и хлора, растворов извести и цемента.

Коррозия алюминия и его сплавов происходит в воде, воздухе, оксидах углерода и серы, растворах солей. Морская вода приводит к ускоренному разрушению. Алюминий считается активным металлом, но при этом отличается хорошими коррозионными свойствами.

Выделяют два основных фактора, которые влияют на интенсивность коррозийного процесса:

  • степень агрессивности воздействующей окружающей среды – влажность, загрязненность, задымленность;
  • химическая структура.

Алюминий не подвергается коррозии в чистой воде. Не влияют на защитную оксидную пленку нагревание и пар.

Проявление коррозии алюминия

Выделяют следующие виды коррозии алюминия и его сплавов:

  • Поверхностная – наиболее распространенная, приносит наименьший вред, легко заметна и быстро поддается устранению.
  • Локальная – разрушения наблюдаются в виде углублений и пятен. Опасный вид коррозии в силу своей незаметности. Встречается в труднодоступных частях и узлах металлических конструкций.
  • Нитеподобная, филигрань – наблюдается под покрытиями из органики, на ослабленных местах поверхности.

Любой из видов коррозии конструкций из алюминия является причиной разрушения.

Это сокращает срок эксплуатации изделий. В гальванической паре алюминий может корродировать, при этом он защищает другой металл.

Естественных антикоррозийных свойств алюминия и его сплавов недостаточно. Поэтому механизмы, агрегаты, конструкции и изделия из металла нуждаются в дополнительной защите.

Способы борьбы с коррозией

Защита от коррозии производится несколькими способами:

  • Механическое лакокрасочное защитное покрытие.
  • Электрохимическая защита – покрытие более активными металлами;
  • Покрытие алюминия порошковыми составами, так называемый процесс аллюминирования;
  • Высоковольтное анодирование;
  • Химическое оксидирование;
  • Применение ингибиторов коррозии.

Механическое покрытие

Как защитить алюминий от коррозии? Чаще всего применяют механический способ – нанесение слоя краски.

Покройте краской изделие и вы убедитесь в действенности этого способа. Окрашивание бывает мокрым и сухим, или порошковым. Эти технологии усовершенствуются. При мокром окрашивании лакокрасочные слои наносят после защиты алюминия составом, содержащим соединения цинка и стронция. Металлическую основу тщательно подготавливают: защищают, шлифуют, сушат. Грунт наносят поэтапно.

Когда растворитель из грунтовочной смеси полностью исчезнет, поверхность можно покрывать изолирующим составом: масляным или глифталиевым лаком.

Читайте также  Выбор и применение шпателей для затирки плиточных швов

Специальные составы помогают остановить коррозию и защищают алюминиевые конструкции от химикатов, бензина, различного вида масел. Выбор покрытия зависит от условий последующей эксплуатации металлического изделия:

  • молотковые – применяют для получения конструкций различных цветовых оттенков, используемых в декоре;
  • бакелитовые – наносят под высоким давлением, заполняя микротрещины и поры.

Порошковое окрашивание требует тщательной очистки поверхности от жира и различных отложений. Это достигается погружением в щелочные или кислотные растворы с добавлением смачивателей. Далее на алюминиевые конструкции наносится слой хроматных, фосфатных, циркониевых или титановых соединений. После этого он не будет окисляться.

После просушки материала на окислившийся участок наносят защитный полимер. Чаще всего используются полиэфиры, стойкие к механическому, химическому и термическому воздействию. Применяют полимеризованный уретан, эпоксидные и акриловые порошки.

Оксидирование алюминия

Оксидирование алюминия протекает при постоянном токе под напряжением 250 В. Наращивание защитной пленки происходит при комнатной температуре с водяным охлаждением. Не требуется импульсного источника. Пленки получаются плотными и прочными в течение 45-60 минут.

На плотность и цвет оксидного покрытия влияет температура электролита:

  • пониженная температура образует плотную пленку яркого цвета;
  • повышенная – формирует рыхлую пленку, требующую дальнейшей окраски.

Образовать защиту алюминия от коррозии можно электрохимической реакцией. Процесс разделен на несколько этапов:

1. На стадии подготовки алюминиевое изделие обезжиривают, погружая его в раствор щавелевой кислоты.

2. После промывания водой опускают в щелочной раствор, чтобы удалить неравномерно образовавшийся оксидный слой.

3. Для дополнительной окраски алюминиевые изделия погружают в соответствующие растворы солей. Чтобы заполнить образовавшиеся поры, металлический материал обрабатывают паром.

4. Затем изделие подвергают сушке. Анодное оксидирование может проводиться с применением переменного тока.

Для защиты от коррозии применяют химическое оксидирование – менее затратное, не требующее специального электрического оборудования и квалификации исполнителей. Используется несложный химический состав.

В процессе алюминирования полученная оксидная пленка толщиной в 3 мкм имеет салатный цвет, обладает высокими электроизоляционными свойствами, не пориста, не окрашивается.

Коррозия алюминия возникает вследствие находящихся рядом металлов, которые окислились. Предотвращению этот процесса способствует изоляция. Это могут быть прокладки из резины, битума, паронита. При покрытии ржавчиной применяются лак и другие изолирующие материалы. Других способов избавиться от этой проблемы пока нет.

Три способа удалить окисную плёнку с поверхности алюминия (1 видео)

Защита алюминиевых конструкций от коррозии

Благодаря превосходному соотношению плотности и механической прочности, а так же достаточно высокой стойкости к коррозии, алюминий широко применяется в строительстве, в том числе при изготовлении светопрозрачных конструкций – окон, дверей, витражей, зимних садов, и так далее. Но, несмотря на коррозионную стойкость алюминиевых конструкций, сам алюминий с точки зрения химической науки – один из самых активных металлов, вступающих в реакцию не только со щелочами и кислотами, но даже с водой. Данное противоречие объясняется тем, что под воздействием кислорода поверхность алюминия покрывается прочной, устойчивой оксидной пленкой (пассивируется), предохраняющей металл от коррозии, то есть от процесса разрушения металлов в результате химического или электрохимического воздействия.

Рис.1. Коррозия алюминиевого профиля

Коррозионная стойкость алюминия

Окись алюминия создает защитный слой, толщина которого составляет 20—100Å, который химически инертен. Чистый алюминий, с поверхностью, очищенной от защитной пленки, реагирует с водой, выделяя при этом водород и создавая оксидную пленку на поверхности. Таким образом, при контакте с окислителями, поверхность алюминия пассивируется. По сути, кислород, содержащийся в воздухе или растворенный в воде, повышает коррозионную стойкость алюминия, которая, в свою очередь, в значительной степени зависит от содержания примесей других металлов. Известно, что при контакте двух металлов, в среде электролита, образуется гальваническая пара, где анодом становится более активный металл, а катодом — менее активный. В результате электрохимической реакции происходит разрушение структуры анода. Большая часть примесей (железо, свинец, медь и т.д.) играют по отношению к алюминию роль катода, способствуя его разрушению. По этой причине чистый алюминий имеет более высокую стойкость к коррозии, чем технический, который, в свою очередь, более стоек к коррозии, чем сплавы алюминия с другими металлами. Так же стойкость алюминия к коррозии зависит от характеристик внешней среды и от реакций, вызываемых этой средой.

Рис.2. Механизм образования оксидной пленки на алюминии

Методы защиты от коррозии

Особенно сильно коррозия проявляет себя во влажной среде, а так же при появлении т.н. «блуждающих» токов. Именно поэтому очень важно защищать поверхность алюминия с помощью покраски, анодировки, а стальные изделия, соприкасающиеся с ним необходимо оцинковывать, эмалировать или хотя бы обрабатывать грунтовкой в несколько слоев. Крепеж, применяемый в производстве алюминиевых конструкций должен быть как минимум оцинкованным, но желательно, а для фасадных конструкций просто необходимо, использовать крепеж из нержавеющей стали. Для антикоррозионной защиты алюминиевых конструкций применяют следующие методы:

Порошковая окраска

Порошковое покрытие представляет собой напыленный на поверхность изделия полимерный порошок, который запекается (полимеризуется) в специальной печи при определенной температуре, как правило 180-220°С. Технология порошковой покраски состоит из трех этапов:

  1. Поверхность алюминиевого профиля обезжиривают и удаляют с нее все загрязнения
  2. Напыляют слой порошковой краски
  3. Запекание (полимеризация) порошкового покрытия в печи.

Порошковая покраска алюминиевого профиля и фурнитуры для светопрозрачных конструкций не только защищает металл от коррозии, но так же позволяет покрасить конструкцию в любой цвет по шкале RAL.

Анодирование профиля

Анодированое покрытие – это покрытие, которое создает на поверхности профиля устойчивую и не растворимую в агрессивных средах плёнку из окисла алюминия.

Анодирование позволяет создать такую равномерную толщину плёнки нерастворимой окиси на поверхности, которая уже не позволит контактировать алюминию с внешней средой и происходить дальнейшему окислению.

Технология построена таким образом:

  • Сначала профиль обезжиривают в кислоте (например, щавелевой).
  • Промывают в чистой воде.
  • Далее травление в щелочи для вытравливания поверхностных неравномерно окисленных слоев металла, вместе с которыми снимаются все инородные включения на поверхности.
  • Промывка в чистой воде.
  • Профиль погружается в ванну с раствором электролита. Здесь в течение 0,5-1,5 часов он подвергается анодированию. На поверхности профиля образуется пленка оксида алюминия.
  • Далее для получения цветного анодирования профиль перемещается в ванну с раствором соли какого-либо металла через которые снова пропускается ток. Цветные оттенки профиля зависят от продолжительности обработки. Минимально профиль обрабатывают 45 секунд (светлое шампанское), максимально — 15 минут (черный).
  • Изолирование (Ванна упрочнения поверхности) — процесс химического замещения, при котором окисел на поверхности металла превращается в химически более прочную гидратную форму, более устойчивую к воздействию окружающей среды и химических веществ. Покрытие приобретает особую прочность, стойкость к механическим повреждениям.
  • В заключение проводится сушка и упаковка.

Защита от контакта с другими металлами

Для того, чтобы алюминий не соприкасался с металлами, с которыми он может составить гальваническую пару, необходимо применять весь крепеж только из нержавеющей или оцинкованной стали.

Все стальные элементы, на которые монтируется конструкция – кронштейны, опорные узлы, анкерные пластины и т.д. – должны быть оцинкованы или прогрунтованны в несколько слоев. Так же для устранения прямого контакта алюминия и стали применяют паронитовые, резиновые, битумные прокладки.

Алюминиевый профиль и фурнитура не должны непосредственно соприкасаться с деревом, цементом, камнем, кирпичом, бетоном, и т. д., особенно в условиях повышенной влажности. Во избежание коррозии в этих случаях необходимо тщательно покрывать эти материалы битумом или другим изоляционным материалом, деревянные детали необходимо пропитывать лаком.

Рис.3. Пример оцинкованного кронштейна с нержавеющим крепежом

Заключение

Алюминий имеет высокую стойкость к коррозии, однако, при контакте с другими металлами или при воздействии электрического тока подвержен коррозии. Мерами по защите алюминиевых светопрозрачных конструкций от коррозии являются нанесение порошкового покрытия или анодирование, а так же использование нержавеющего или оцинкованного крепежа и элементов конструкции.

Примечание

Вклад участников

Мой вклад в развитие этой Вики можно посмотреть здесь

Анатолий Башкирцев/ автор статьи

Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы о различных материалах для строительства и отделочных работ. Уверен вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Анатолий Башкирцев.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ROSHAL-LKZ.RU
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: