Коррозия алюминия на воздухе (атмосферная коррозия алюминия)
Алюминий при взаимодействии с воздухом переходит в пассивное состояние. При соприкосновении чистого металла с воздухом на поверхности алюминия мгновенно появляется тонкая защитная пленка оксида алюминия. Далее рост пленки замедляется.
Толщина этой оксидной пленки составляет от 5 до 100 нм (в зависимости от условий эксплуатации). Оксид алюминия обладает хорошим сцеплением с поверхностью, удовлетворяет условию сплошности оксидных пленок. При хранении на складе, толщина оксида алюминия на поверхности металла составляет около 0,01 – 0,02 мкм. При взаимодействии с сухим кислородом – 0,02 – 0,04 мкм. При термической обработке алюминия толщина оксидной пленки может достигать 0,1 мкм.
Коррозия алюминия в воде
Коррозия алюминия почти не наблюдается при взаимодействии с чистой пресной, дистиллированной водой. Повышение температуры до 180 °С особого воздействия не оказывает. Горячий водяной пар на коррозию алюминия влияния также не оказывает.
При взаимодействии с морской водой чистый алюминий начинает корродировать, т.к. чувствителен к растворенным солям. Для эксплуатации алюминия в морской воде в его состав вводят небольшое количество магния и кремния. Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов, при воздействии морской воды, значительно снижается, если в состав метала будет входить медь.
Коррозия алюминия в соляной кислоте
В соляной кислоте алюминий или его сплавы быстро растворяются (особенно при повышении температуры).
Коррозия алюминия в щелочах
Щелочи легко растворяют защитную оксидную пленку на поверхности алюминия, он начинает реагировать с водой, в результате чего металл растворяется с выделением водорода. Также оксидную пленку разрушают соли ртути, меди и ионы хлора.
В атмосферных условиях поверхность алюминия покрыта тонкой оксидной пленкой, которая сообщает ему некоторую пассивность. Но эта пленка вследствие малой толщины, большой пористости и низкой механической прочности не в состоянии защитить металл от разрушительного действия коррозии.
При эксплуатации изделий во влажной атмосфере на поверхности алюминия образуется белый рыхлый налет гидратов металла, что не только ухудшает внешний вид, но и приводит к снижению механической прочности и других важных эксплуатационных характеристик изделий.
Наиболее простым и надежным способом защиты алюминия и его сплавов от коррозии является химическое и электрохимическое оксидирование. Сформированная в результате анодного окисления металла оксидная пленка состоит в основном из кристаллической y-модификации окиси алюминия А12Оз. Это соединение устойчиво против действия ряда органических реактивов, некоторых минеральных солей, но активно растворяется в щелочных растворах. Чем меньше примесей в металле, тем однороднее получается оксидная пленка и тем выше ее химическая стойкость. В зависимости от условий получения оксидных пленок их свойства могут изменяться, и соответственно будет изменяться степень влияния на эксплуатационные характеристики деталей.
Оксидный слой является одним из жаростойких и электроизоляционных видов покрытий. Его теплопроводность значительно ниже, чем металла. Коэффициент теплового излучения оксидированного алюминия достигает 80 % излучения абсолютно черного тела. Пленки, полученные эматалированием алюминия, выдерживают нагрев до 500 °С без видимых изменений.
Оксидные пленки на алюминии и его сплавах можно получить химическим или электрохимическим способом, с использованием постоянного или переменного тока. Механизм образования пленок изучался применительно к процессу анодного оксидирования. В начальный период электролиза в результате электрохимического взаимодействия ионов гидроксида с металлом на его поверхности образуется тонкий слой оксида. Дальнейший ход процесса зависит от того, какое влияние оказывает электролит на этот слой. Если образовавшаяся тонкая пленка не растворяется в электролите, то ее рост быстро прекращается, и на металле формируется тонкий, практически беспористый слой с высоким электросопротивлением. Такие пленки, полученные например, при анодной обработке алюминия в растворе боратов, используются в производстве электролитических конденсаторов.
Чтобы оксидный слой добтиг сравнительно большой толщины, необходимо обеспечить доступ ионов кислорода к поверхности металла в течение всего времени электролиза. Такие условия создаются при обработке алюминия в электролитах, оказывающих определенное растворяющее действие на оксидную пленку. В этом случае первоначально образовавшийся тонкий беспористый слой, химически взаимодействуя с электролитом, частично растворяется, становится пористым и проницаемым для ионов. Создаются условия для дальнейшего окисления металла. Рост оксидной пленки происходит на границе металл - пленка, оксид как бы вырастает из металла. При этом его внешняя поверхность и поверхность пор непрерывно подвергаются воздействию электролита, а на границе с металлом продолжается формирование пленки. Таким образом, оксидная пленка, получаемая на алюминии, состоит из плотного барьерного слоя толщиной 0,01-0,03 мкм непосредственно на поверхности металла и внешнего пористого слоя, толщина которого может достигать 200-300 мкм.
PVD
Термовакумное напыление