Коррозия алюминия: причины и способы защиты

Коррозия алюминия — это процесс разрушения металла под воздействием различных внешних факторов. Несмотря на многие преимущества, среди которых лёгкость, прочность и простота обработки, алюминий подвержен самопроизвольному разрушению. По этой причине изделия из него дополнительно защищают. В этой статье мы рассмотрим причины появления коррозии, её виды и существующие способы защиты.

Как алюминий защищён от коррозии?

При производстве алюминиевых изделий применяется метод, за счёт которого на их поверхности образуется естественная защита от коррозии — анодирование. Это электрохимический процесс, направленный на создание тонкой оксидной плёнки, которая прочно сцепляется с поверхностью алюминия и не даёт ей окислиться. Она обладает высокими антикоррозийными свойствами. Кроме того, даже если этот слой будет повреждён механическим путём, он способен самовосстанавливаться.

Эти уникальные свойства позволяют широко использовать металл в разных сферах промышленности. Различные изделия из алюминия — профили, трубы, листы, уголки, прутки и пр., широко используются в строительстве, ландшафтном дизайне, машиностроении, а также мебельной, транспортной и других областях промышленности.

Тем не менее, иногда анодирования бывает недостаточно, особенно при взаимодействии металла с агрессивными веществами. По этой причине проводится дополнительная антикоррозионная защита — например, нанесение порошковой краски или полимерного покрытия. Об этом мы подробнее расскажем дальше.

Причины появления коррозии

Коррозия металла — это всегда результат воздействия внешних факторов, которые постепенно запускают процесс разрушения. Она возникает как следствие химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Рассмотрим основные причины появления:

• Кислотное или щелочное воздействие. Агрессивные химические среды могут растворять алюминий, повреждать его естественную защиту и провоцировать образование пузырьков на поверхности. Среди кислот наибольший вред металлу наносят соляная, плавиковая и фосфорная. Среди щелочей — гидроксид натрия или калия.
• Механическое воздействие. При длительном трении или сильном ударе поверхность алюминиевого изделия может покрыться пузырьками, поскольку его оксидный слой сильно повреждается и в дело вступают другие факторы.
• Продукты распада топлива. Нахождение в среде, в которой содержатся продукты распада топлива, тоже становится причиной разрушения естественной защиты металла. Кислоты и альдегиды, содержащиеся в этих продуктах, провоцируют коррозию. Поэтому в мегаполисах алюминий больше подвержен коррозионным процессам.
• Химическая реакция. Алюминий вступает в сильную реакцию с натрием, бромом, фтором и хлором. При взаимодействии с натрием он образует натриевый алюминат и выделение водорода. А реакция с бромом, фтором и хлором приводит к образованию соответствующих алюминиевых галогенидов. Проще говоря, это становится причиной окисления и разрушения металла.
• Строительные смеси. Известковые и цементные растворы, включая мокрый бетон, являются очень агрессивной средой для алюминия. Их прямое воздействие запускает коррозионные процессы. Это происходит из-за содержания в бетоне щелочей и хлоридов.

Виды коррозии алюминия

Коррозионные процессы также могут протекать по-разному: каждый из них имеет свои названия, может отличаться внешними проявлениями и иметь различные причины возникновения. Обратимся к видам коррозии.

Язвенная коррозия (общая)

Самый распространённый вид коррозии, который внешне проявляется как образование мелких язв (ямок) на поверхности металла. Эти ямки также могут становиться глубже, если алюминиевое изделие хранится на воздухе или постоянно контактирует с влагой и грунтом. Причиной подобного разрушения становится взаимодействие алюминия с растворёнными в электролите солями. Токопроводящим веществом выступает любая влага, в том числе вода.

Гальваническая (контактная) коррозия

Возникает при контакте алюминия с другими металлами в присутствии электролита (влажной среды). В этом процессе алюминий чаще всего выступает в роли анода, а другой металл — в роли катода. При этом происходит передача электронов от анода к катоду, что приводит к разрушению алюминиевого изделия. При соблюдении некоторых условий этот процесс можно предотвратить — например, если содержать металл в сухом воздухе. В сельской местности гальваническая коррозия проявляется реже. А в городах, где в воздухе можно наблюдать высокое содержание хлоридов (близость к морю или океану) алюминию необходимо дополнительное защитное покрытие.

Щелевая коррозия алюминия

Этот вид разрушения происходит в узких щелях и трещинах на поверхности алюминиевых деталей, которые к тому же заполнены жидкой средой. Внешне этот тип коррозионного повреждения напоминает пятна от воды.

Чаще всего щелевая коррозия встречается на поверхностях, контактирующих с морской или речной водой, а также на элементах наружной обшивки автомобильного транспорта. Ещё одной причиной возникновения могут стать неправильные условия хранения и транспортировки алюминиевых изделий. Недостаточная защита стыков приводит к накоплению в них влаги из атмосферы. Кроме того, конденсат может скопиться в щелях, если переместить алюминий из холода в тёплое помещение.

Нитевидная коррозия алюминия

Достаточно часто алюминиевые изделия подвергают окраске, чтобы защитить их от коррозионных процессов и ограничить контакт с их катализаторами. Однако, если нанести покрытие неправильно — например, предварительно не очистить тщательно поверхность металла перед нанесением краски, то эти дефекты в будущем могут стать причиной образования нитевидной коррозии. Она выглядит, как тонкие продольные полосы на поверхности изделия.

Другие причины возникновения — механические повреждения покрытия: царапины, сколы. Однако, этот тип коррозии не так опасен, поскольку не приводит к разрушению изделия, а лишь портит его вид.

Коррозия под напряжением

В сравнении с предыдущими видами коррозии, конкретно этот встречается не часто. Однако, опасность состоит в том, что при возникновении коррозионных процессов под напряжением разрушаются даже высокопрочные сплавы .

Причиной разрушения становится длительная эксплуатация алюминиевого изделия под сильной нагрузкой, особенно если она часто превышает допустимые значения. Это приводит к образованию на металле трещин, постепенно он теряет прочность и становится непригоден к использованию.

Межкристаллическая коррозия

Ещё один редкий вид повреждений. Если изучить алюминий под микроскопом, то можно обнаружить, что он имеет зернистую структуру. Коррозия возникает именно на границе этих зёрен. Чаще всего она проявляется при слишком высоком содержании меди или кремния в сплаве, то есть, при несоблюдении стандартов изготовления.

Подповерхностная коррозия алюминия

Больше всего этому типу коррозии подвержены высокопрочные сплавы (например, сплавы системы Al-Zn-Mg). Незначительное коррозионное поражение, возникшее на поверхности изделия, постепенно углубляется, принимая форму канала. По этому углублению электролит проникает под поверхность металла, вызывая его отслоение.

Ржавеет ли алюминий от воды?

Вода — один из главных факторов, провоцирующих коррозию большинства металлов. Именно по этой причине возникает вопрос, как вода влияет на алюминий.

Здесь есть сразу несколько особенностей. В первую очередь, металл изначально защищён от воздействия влаги оксидной плёнкой. Коррозионные процессы могут начать проявляться только в случае её повреждения. Если поместить алюминий в обычную воду без примесей, то никаких признаков повреждения заметно не будет. Однако, если воду нагреть до 80°C или добавить в неё щёлочь, то металл начнёт портиться. Например, при добавлении хлорида ртути алюминий через короткое время превращается в амальгаму — ртутно-алюминиевый сплав.

Также на металл губительно влияет наличие в воде соли. По этой причине под воздействием морской воды стандартные изделия быстро становятся непригодными. Для эксплуатации в таких условиях необходимо выбирать изделия из сплавов, в составе которых есть магний или кремний. А вот наличие меди, наоборот, ускоряет процесс разрушения.

Как остановить коррозию алюминия?

Есть разные способы предотвращения коррозии. Некоторые методы применяются ещё на этапе производства алюминиевых изделий — например, анодирование, о котором мы упоминали выше. Также среди способов:

• Легирование. Чистый алюминий для производства изделий обычно не используется, в основном всю продукцию делают из сплавов. Легирующие добавки в их составе влияют на характеристики готовой продукции — например, делают её более прочной, повышают электропроводимость или устойчивость к коррозии. Например, сплавы с повышенным содержанием меди больше подвержены разрушению. А самыми коррозионно стойкими являются дюралюминий и АД31.
• Окрашивание. Чаще всего алюминий покрывают порошковыми красками. Это осуществляется в три этапа: очищение поверхности, напыление красящего вещества и полимеризация при температуре в 220°C. За счёт равномерный толщины покрытия металл лучше защищён от воздействия внешних факторов, провоцирующих коррозионные процессы. При выполнении строительных работ, при которых алюминий контактирует с бетонными и цементными растворами, его также нужно защищать с помощью битумной краски или расплавленного битума.

Чтобы избежать разрушения уже готовых изделий, желательно соблюдать следующие рекомендации:

• Исключить контакт с другими металлами. Чтобы не допускать гальванической коррозии, рекомендуется использовать для алюминиевых конструкций крепежи из нержавеющей или оцинкованной стали. Для других элементов, например, кронштейнов, подходят такие методы защиты, как грунтование либо использование прокладок из резины, битума, паронита.
• Соблюдать условия хранения. А именно — стараться не допускать попадания влаги на поверхность алюминиевых изделий, содержать их в сухих помещениях, а при хранении на улице защищать тентами.

Наиболее эффективным шагом для защиты является изначально верный выбор сплава. При выборе нужно учитывать его стойкость к коррозии и условия эксплуатации. Например, стандартные сплавы с высоким содержанием меди быстро станут непригодны при контакте с морской водой.

Чтобы убедиться, что составы сплавов соответствуют ГОСТ, а сами изделия изготовлены без нарушений и дефектов, рекомендуем приобретать алюминиевую продукцию в СЦ «МетОптТрейдинг». Мы поставляем алюминиевую продукцию напрямую с заводов-изготовителей — ОАО « КУМЗ » и ООО « КРАМЗ ». Это гарантирует изготовление в соответствии с ГОСТ, наличие сертификатов и 100% качество.

Источник фото: freepik.com