I. Caratteristiche di base e meccanismo di ossidazione dell'alluminio
L'alluminio è un metallo altamente attivo (maggiore attività elettrochimica rispetto al ferro), ma quando la sua superficie è esposta all'aria, forma immediatamente uno strato protettivo denso di ossido di alluminio (al₂o₃) con uno spessore di circa 4-5 nanometri. Questo strato di ossido ha le seguenti caratteristiche:
1. Inertezza chimica: l'ossido di alluminio non reagisce ulteriormente con acqua e ossigeno a temperatura ambiente, bloccando la penetrazione di mezzi corrosivi esterni;
2. Auto-guarigione: se la superficie è graffiata, il nuovo alluminio esposto si ossida rapidamente e riformerà uno strato protettivo.
Pertanto, le piastre di alluminio puro non arrugginiranno in un ambiente normale (cioè non verrà prodotto ossido di ferro simile alla ruggine), ma possono verificarsi altre forme di corrosione (vedere la sezione 3 per i dettagli).
Ii. Quattro motivi per cui le piastre di alluminio non arrugginiscono
1. Protezione dello strato di ossido
La durezza MOHS dello strato di ossido di alluminio raggiunge 9 (vicino al diamante), che è molto più alto della ruggine (feooh, durezza di circa 4-5) e può resistere efficacemente all'erosione per umidità e acidi deboli nell'atmosfera.
2. Ottimizzazione della composizione in lega
Le piastre di alluminio comuni come 3003 e 5052 sono migliorate nella resistenza alla corrosione aggiungendo elementi come il manganese (Mn) e il magnesio (Mg). Per esempio:
- 3003 piastra di alluminio (contenente 1,2% mn) ha una resistenza alla corrosione atmosferica più alta del 20% rispetto all'alluminio puro;
- 5052 piastra di alluminio (contenente 2,5% mg) può durare più di 50 anni in un ambiente marino.
3. Adattabilità ambientale
L'alluminio ha la migliore stabilità in un ambiente con un pH di 4-9 è ampiamente utilizzato nella costruzione urbana, nella decorazione interna e in altre scene.
4. Protezione elettrochimica
Il potenziale di ossidazione dell'alluminio (-1. 67V) è molto più basso di quello di Iron (-0. 44V) e può essere usato come anodo sacrificale per proteggere altri metalli.
3. Condizioni estreme in cui le piastre di alluminio possono corrodere
Sebbene le piastre di alluminio siano altamente resistenti alla corrosione, nei seguenti ambienti sono ancora necessarie: nei seguenti ambienti:
1. Ambiente acido forte/alcalino
- Quando il pH <4 (come la pioggia di acido industriale), lo strato di ossido di alluminio si dissolve, causando la vaiolatura;
- Quando pH> 9 (come l'ambiente alcalino del calcestruzzo), l'alluminio subisce una reazione di evoluzione dell'idrogeno per formare ALO₂⁻.
2. Ambiente ad alta salinità
Gli ioni cloruro (Cl⁻) nell'atmosfera marina penetreranno nello strato di ossido e causano la corrosione intergranulare. Per esempio:
- Nel test di spruzzatura salina, le piastre di alluminio 6061 hanno mostrato un'ovvia avversamento dopo 500 ore.
3. Corrosione galvanica
Quando è in contatto diretto con metalli come rame e acciaio, l'alluminio come anodo accelererà la corrosione. Per esempio:
- Il tasso di corrosione nell'articolazione del rame in alluminio può essere aumentato di 10 volte.
IV. Cinque modi per migliorare la resistenza alla corrosione delle piastre di alluminio
1. Tecnologia del trattamento di superficie
- Anodizing: genera un film di ossido spesso {1}} μm, che aumenta la resistenza alla corrosione di 5 volte;
- Spruzzare la vernice di fluorocarburo: il tempo di resistenza a spruzzo salino può raggiungere più di 3000 ore.
2. Ottimizzazione dei modelli in lega
- 5083 Le piastre di alluminio marine (contenenti 4,5% mg) sono raccomandate per i progetti costiere;
- 1100 sono raccomandate piastre di alluminio puro (purezza 99%) per l'equipaggiamento chimico.
3. Progettazione isolante
Quando si collega con metalli diversi, utilizzare guarnizioni in nylon o guarnizioni in gomma per bloccare la corrente.
4. Manutenzione regolare
Clean Surface Contaminants con un detergente neutro (ph 6-8) ogni 6 mesi.
5. Monitoraggio ambientale
Install ventilation equipment in high temperature (>60℃) or humidity>85% di ambiente.
V. Confronto della resistenza alla corrosione della piastra di alluminio e di altri metalli
| Materiale|Tasso di corrosione atmosferica (μm/anno)|Marine Environment Life (anni) |
| Acciaio a basso contenuto di carbonio|50-100|5-10 |
| 3 0 4 acciaio inossidabile|0. 5-2|20-30 |
| 5 0 52 Plate di alluminio|0. 1-0. 5|50+ |
Conclusione
La piastra di alluminio non arrugginirà in condizioni normali e il suo strato protettivo di ossido di alluminio fornisce un'eccellente resistenza alla corrosione. Tuttavia, sono ancora richieste misure protettive in condizioni di contatto estremo e alcali, alte sale o galvanico. Attraverso una ragionevole selezione di materiali (come leghe in serie a 5 serie/6), trattamento superficiale (anodizzazione) e controllo ambientale, la piastra di alluminio può soddisfare le esigenze di utilizzo a lungo termine di costruzione, trasporto, ingegneria marina e altri campi.