Aluminijska folija i lim otporni su na koroziju jer se kompaktni oksidni film debljine nekoliko nanometara -formira unutar milisekundi izlaganja zraku. Taj samoobnavljajući film objašnjava zašto gola folija preživljava godine rada u zatvorenom prostoru, a njegove granice objašnjavaju zašto isti materijal brzo propada na otvorenom ili u hemijskim postrojenjima. Razumijevanje elektrohemijske osnove čini izbor eloksiranja, premaza ili dizajna spojeva daleko predvidljivijim.
Zašto aluminijum korodira: elektrohemijska osnova
U galvanskoj seriji aluminij je jako anodiziran i negativniji je od većine strukturnih metala, osim magnezija i cinka. Kada se aluminij spoji sa čelikom, nehrđajućim čelikom ili bakrom u prisustvu elektrolita, aluminij postaje žrtvena anoda i plemenitiji metal pokreće njegovo otapanje.
Prirodni oksid je također amfoteričan: stabilan je na otprilike pH 4 do pH 9 i brzo se otapa u jakim kiselinama ili alkalijama. Kišnica, neutralni deterdženti i većina ugljovodoničnih ulja stoga uzrokuju malo štete, dok kiselo sredstvo za uklanjanje kamenca ili kaustična sredstva za pranje mogu ukloniti barijeru za nekoliko minuta. Svaka zaštitna mjera o kojoj se govori u nastavku ili zgušnjava ovu barijeru, kemijski je stabilizira ili uklanja uvjete koji je razbijaju.
Kako se razvijaju glavni oblici korozije
Kvarovi na foliji, limovima i ekstruziji prate različite okidače i treba ih razdvojiti prije nego što se izabere plan zaštite.
| Oblik korozije | Trigger | Gdje se pojavljuje | Praktična kontramera |
|---|---|---|---|
| Pitting | Hloridni joni prodiru u slabe tačke u oksidnom filmu | Površine folije, zavojnica, morska ili obalna izloženost | Ograničite kontakt klorida, specificirajte eloksirane ili obložene površine |
| Intergranular | Senzibilizirane granice zrna u Al-Mg 5xxx legurama koje se drže iznad 65 stepeni | Zavarite zone{0}}zahvaćene toplinom i ploču{1}}izloženu toplini | Kontrolišite toplotnu ekspoziciju, odaberite nisku{0}}narav osjetljivosti |
| Pukotina | Stagnirajući elektrolit u prazninama, pH ispod 4 ili iznad 9 | Preklopni spojevi, sjedišta zaptivki, spojevi za pričvršćivanje | Zabrtviti spojeve, izbjegavati upijajuće brtve, dizajnirati za drenažu |
| Galvanski | Kontakt sa plemenitijim metalom plus elektrolitski most | Mješoviti{0}}metalni okviri, pričvršćivači, konzole | Izolirajte spoj, upravljajte omjerom površina, premažite oba metala |
| Piling | Senzibilizirana mikrostruktura u kombinaciji s valjanom teksturom | Valjane ili ekstrudirane ivice debelih profila | Kontrolišite temperaturu i termičku obradu, zapečatite otvorene ivice |
Površinski inženjering za veću otpornost na koroziju
Površinska obrada je najdirektnija poluga. Svaki proces ispod različito trguje cijenom, debljinom i izgledom, tako da specifikacija treba slijediti klasu izloženosti, a ne obrnuto.
Anodiziranjegradi oksidni sloj od 5-150 µm sa strukturom stubastih pora; zatvaranje tih pora zatvara glavni put hlorida i može se kombinovati sa bojenjem.
Konverzioni premazistorijski se oslanjao na inhibitore heksavalentnog hroma koji su davali samo{0}}efekat. Budući da je Cr(VI) ograničen, trovalentni hrom i konverzioni premazi bez hroma- titanijuma ili cirkonijuma su sada normalna specifikacija.
Plazma elektrolitička oksidacijastvara keramičke prevlake od glinice debljine do otprilike 300 µm sa tvrdoćom koja se približava 2000 HV, pogodne tamo gdje abrazija i korozija djeluju zajedno.
Sol-gel premazikoriste disperzije nanočestica cirkonija da formiraju gustu hemijsku barijeru koja se kovalentno vezuje za oksid.
Lasersko topljenje površinerafinira mikrostrukturu blizu{0}}površine i otapa intermetalne čestice koje bi inače djelovale kao mjesta inicijacije udubljenja.
Pravila dizajna koja suzbijaju galvanski napad i napad pukotina
Geometrija često odlučuje o performansama korozije više od izbora legure. Sljedeća pravila su jeftina u fazi crtanja i skupa za naknadnu ugradnju.
Izolirajte različite metale dielektričnim podloškama, rukavima ili brtvama; razmak od 0,1 mm je dovoljan da prekine provodni put.
Održavajte omjer katode-prema-omjeru površine anode konzervativnim, ispod oko 1:100 gdje se mala aluminijska komponenta susreće sa velikom strukturom od nehrđajućeg čelika.
Koristite žrtvovane cinkove anode ili cinkom{0}}bogate prajmere za potopljene i pomorske sklopove.
Izbjegavajte upijajuće brtve i slijepe otvore koji drže elektrolit; obezbediti drenažu tako da vlaga ne može da ostane u pukotini.
Napunite spojeve pričvršćivača provodljivim zaptivačem tako da elektrolit nikada ne dođe do interfejsa navoja.
Testiranje, kvalifikacija i{0}}Nadzor u službi
Laboratorijska kvalifikacija obično počinje neutralnim slanim sprejom prema ASTM B117 ili njegovom ekvivalentu ISO 9227, maglom od 5% natrijum hlorida koja se drži na 35 stepeni, koja izvještava o satima do prve bijele rđe ili mjehura. Sam solni sprej je alat za provjeru; puni program dodaje elektrohemijske i terenske metode.
Spektroskopija elektrohemijske impedancije rješava otpor barijere i kapacitivnost premaza putem ekvivalentnog-ugradnje kola, otkrivajući degradaciju prije nego što napad bude vidljiv.
Ciklična ispitivanja korozije izmjenjuju faze slane magle, vlage i sušenja kako bi se reproducirala stvarna usluga vjernije od kontinuiranog prskanja.
Mjerenje evolucije vodika kvantificira stope rastvaranja u kiselim sredinama.
Skeniranje mapiranja Kelvin sonde otkriva potencijalne razlike na mikro-razmjerama koje označavaju početno piting.
Nadgledanje terena koristi sonde električnog otpora za gubitak metala, elektrohemijske senzore buke za tranzijente pitinga, nizove sa više-elektroda za mapiranje lokaliziranog napada i optičke{1}} pH senzore ugrađene u premaze za označavanje mjesta oštećenja.
Robotsko mapiranje potencijala podržava inspekciju velikih rezervoara i površina plovila bez postavljanja skele.
Usklađivanje režima ispitivanja sa realnim okruženjem je ono što čini program korozije vjerodostojnim: kloridni{0}}korozijski procesi zahtijevaju izlaganje soli, alkalni kontakt zahtijeva testiranje uronjavanjem, a mješoviti{1}}metalni sklopovi zahtijevaju testove galvanskog spajanja umjesto izolovanih testova kupona.
Često postavljana pitanja
P: Koje legure aluminija su najosjetljivije na intergranularnu koroziju?
Al-Mg 5xxx legure su klasično kućište. Kada se osjetljiva mikrostruktura razvije na granicama zrna nakon dužeg izlaganja iznad oko 65 stepeni, granice prvenstveno korodiraju, tako da je toplini{4}}izloženim pločama i zonama zavara potrebna niska-temperatura osjetljivosti.
P: Da li je eloksiranje uvijek bolje od konverzijskog premaza?
Ne univerzalno. Anodizacija daje deblju, tvrđu i otporniju na habanje-barijeru, dok je prevlaka za konverziju tanja, jeftinija i bolje čuva otpor električnog kontakta, što je bitno za puteve uzemljenja.
P: Zašto ispitivanje slanog spreja ne predviđa direktno vijek trajanja?
Kontinuirana magla održava površinu vlažnom i{0}}bogatom hloridima, što pre-otežava rupice u odnosu na cikluse sušenja, izlaganje UV zračenju i mehanička oštećenja. Ciklični režimi i paneli za ekspoziciju na terenu mnogo bolje koreliraju sa stvarnom uslugom.
P: Kako se može kontrolisati galvanska korozija tamo gdje je izolacija nemoguća?
Upravljajte omjerom površina tako da je aluminijska anoda velika u odnosu na katodu, premažite katodni metal i prihvatite kontrolirano žrtvovanje gdje se anoda može zamijeniti u planiranim intervalima.
P: Koji je najbrži način za otkrivanje kvara premaza na terenu?
Spektroskopija elektrohemijske impedanse i skenirajuće mapiranje Kelvin sonde otkrivaju gubitak performansi barijere prije vidljive korozije, a sonde električne otpornosti daju kontinuirani trend gubitka metala-na kritičnim sredstvima.
P: Da li deblji sloj oksida garantuje duži vijek trajanja?
Samo ako ostane netaknut i zapečaćen. Nezapečaćene pore, oštećenja prilikom obrade i oštre ivice stvaraju inicijalna mjesta, tako da su zaštita rubova i disciplina rukovanja važni koliko i nominalna debljina premaza.
