Коррозия строительного алюминия: основные виды

Язвенная коррозия алюминия

Для алюминия именно язвенная коррозия является наиболее частым видом коррозии. Она также случается только в присутствии электролита (воды или влаги), который содержит растворенные соли, обычно хлориды.

Эта коррозия обычно выглядит как очень маленькие ямки, которые на открытом воздухе достигают максимальной глубины незначительной части толщины металла. Глубина этих ямок может быть больше в воде и почве.

Предотвращение язвенной коррозии

Язвенная коррозия является в основном вопросом эстетическим, потому что, в практическом смысле, никогда не снижает прочности алюминиевых изделий.

Проявление язвенной коррозии, конечно, бывает более серьезным на алюминии с естественной поверхностью, то есть поверхностью без какой-либо защитной обработки. Защитная обработка поверхности алюминия (анодирование, окраска или другие методы нанесения покрытий) успешно защищает его от язвенной коррозии.

Для предотвращения язвенной коррозии применяют также катодную защиту (см. выше).

Конструирование дренажа

Очень важно проектировать алюминиевые профили и другие алюминиевые изделия так, что они имели возможность дренажа осадков и быстрого высыхания поверхности. Профили, которые могут подвергаться воздействию влаги, не должны иметь углов или карманов, в которых скапливается вода

Каждый профиль, в котором может скапливаться вода, должен иметь дренажные отверстия (рисунок 3).

Рисунок 3 – Конструктивный дренаж в алюминиевых профилях

Эффективный дренаж (рисунок 4) и вентилирование «мокрых» алюминиевых профилей значительно снижает риск появления на них язвенной коррозии.

Рисунок 4 – Дренажные отверстия в алюминиевом профиле

Как используются алюминиевые кастрюли

Алюминий по своей природе обладает некоторыми весьма неприятными свойствами, которые существенно сужают полезность посуды в бытовой жизни.

1. Во-первых, этот материал сильно взаимодействует с различными органическими кислотами, поэтому ни в коем случае не варите в алюминиевых кастрюлях супы и каши. Они скиснут буквально за несколько часов, являя Вам проблемы в виде неприятного резкого запаха и испорченной посудины.
2. Во-вторых, алюминиевая посуда хороша для варки в ней варенья, компотов и прочих заготовок, которые предполагают закатывание в банки и дальнейшее длительное хранение. Но опять же не рекомендуется оставлять сваренное в кастрюле: скиснет не так быстро, как в первом случае, но всё же может испортиться.
3. В-третьих, перед использованием алюминиевой кастрюли (чтобы избежать неприятных последствий) обязательно прокипятите в ней воду с добавлением соли. Пропорции: 1 чайная ложка соли на 5 чайных ложек воды.
4. В-четвёртых, не забывайте, что посуда из этого материала не имеет антипригарного покрытия, поэтому стоит вам отвлечься, пища начнёт пригорать, оседать на стенках кастрюли чёрным нагаром, отмыть который бывает крайне проблематично. Также чёрный цвет приобретают внешняя поверхность из-за контакта с газовой или электрической конфоркой.
5. И, в-пятых, не пытайтесь просто «отскоблить» нагар. Прочитайте советы, приведённые ниже, и вы сохраните свою посуду в целости и первозданном виде.

Теории образования пленок оксида алюминия при анодировании.

Существуют две теории образования и роста анодно-оксидных покрытий: структурно-геометрическая и коллоидно-электрохимическая.

3.1 Структурно-геометрическая теория (ячейки Келлера).

С позиции этой теории при наложении на алюминиевый электрод анодного напряжения (т.е подключение его к «плюсу») сначала формируется компактная оксидная пленка (барьерный слой толщиной 1-1,1 нм/В), имеющая гексоганальную ячеистую структуру, причем растущее покрытие будет повторять ее.

Наружная часть ячеек в агрессивных электролитах, растворяющих оксид, начинает разрушаться в дефектных местах и превращаться в пористое покрытие. Разрушение барьерного слоя, приводящее к образованию поры, протекает, по мнению одних исследователей, в центре ячейки, по мнению других – в местах стыка ячеек.

Таким образом, под влиянием локальных воздействий ионов электролита в барьерном слое зарождаются поры, число которых обратно пропорционально напряжению. Диаметр пор и их число зависят от природы электролита и режима процесса. В поре толщина барьерного слоя уменьшается, и, как следствие, увеличивается напряженность электрического поля, при этом возрастает плотность ионного тока вместе со скоростью оксидирования. Но, поскольку растет и температура в поровом канале, способствующая вытравливанию поры, наступает динамическое равновесие, и толщина барьерного слоя остается практически неизменной. Размер ячеек увеличивается с ростом формирующего напряжения. Пример ячейки Келлера приведен на рисунке 9. Форма поры у разных авторов разнится — от круглой до «звездочки».

Рисунок 9 — Ячейка Келлера.

Рост анодно-оксидного слоя происходит на дне образовавшихся пор за счет превращения все более глубоких слоев металла в оксид. В дальнейшем под действием электролита оксид, образующий стенки ячеек, гидратируется. При этом происходит адсорбция воды, анионов электролита и продуктов анодной реакции.

3.2 Коллоидно-электрохимическая теория Богоявленского.

Наличие в составе оксидного слоя анионов электролита заставило ученых связать рост и особенности его строения с коллоидной структурой.

С позиции теории Богоявленского (рисунок 10) образование анодно-оксидных пленок начинается с возникновения мононов — мельчайших частиц оксида с адсорбированными анионами электролита. Зарождение мононов происходит в результате встречи потоков ионов. Мононы — зародыши будущих мицелл.

С увеличением числа мононов они превращаются в полиионы — волокнистые палочкообразные мицеллы коллоидной степени дисперсности, которые образуют скелет ориентированного геля оксида алюминия. В него внедряются анионы электролита, теряя частично при этом свою гидратную оболочку.

Адсорбция анионов и воды, осуществляемая по межмицеллярным порам, обуславливает отрицательный заряд монон и мицелл, заставляя их плотно прижиматься к аноду и сращиваться с металлом, препятствуя слиянию мицелл в беспористый слой. Поры при таком рассмотрении представляют собой естественное межмицеллярное пространство.

Наряду с процессами образования мицеллярных слоев с участием анионов протекают сопряженные процессы растворения образующегося оксида.

Рисунок 10 — Иллюстрация теории Богоявленского.

Интересно отметить, что размеры ячеек Келлера близки размерам мицелл геля Al(OH)₃. Толкование механизма роста анодной пленки с позиций коллоидной химии позволяет объяснить внедрение в ее структуру анионов и катионов электролита и отдельных составляющих оксидируемого сплава. При этом сопряжение процессов образования оксида и его растворения в электролите также учитывается коллоидной теорией.

3.3 Современные исследования структуры покрытия.

Теперь следует заметить, что структура анодированного алюминия, на самом деле, может быть весьма далека от идеальной, описанной в теории. В частности теория говорит о правильных гексагональных ячейках, в центре которых находится одна пора. На самом деле, получить такую структуру можно только специальными методами, например, многостадийным анодированием в определенных режима. Примеры таких «правильных» покрытий приведены на рисунке 11. Более глубокое описание наноструктурированного аноднооксидного покрытия выходит за рамки этой статьи.

Рисунок 11 — Примеры идеальных и близких к идеалу ячеек пористого слоя в аноднооксидном покрытии на алюминии.

Чаще же можно наблюдать более «грязные» варианты. Примеры их были показаны в начале статьи.

Кроме этого, теории не предполагают возможности ветвления пор, что наблюдается в действительности.

Способы очищения накипи с алюминиевой посуды

Посуда из алюминия подвержена образованию накипи. Это обусловлено высоким содержанием в водопроводной воде солей тяжелых металлов, известковых отложений. Чтобы устранить проблему и вернуть чайнику, кастрюле или бидону сияние и чистоту, необходимо правильно чистить и своевременно мыть изделия.

Уксус

Алгоритм очистки алюминиевого чайника:

1. В емкость влейте 1/2 бутылки уксуса, 9%.
2. Закройте чайник крышкой и закипятите.
3. После закипания взболтайте жидкость, чтобы обработать все стенки посуды.
4. Слейте раствор, залейте чистую воду и прокипятите чайник дважды.

Лимонная кислота

Инструкция по очистке алюминия от накипи:

1. В теплой воде (1,5 л) растворите 25 г лимонной кислоты.
2. Влейте раствор в емкость, закройте крышкой и поставьте на огонь.
3. После закипания прокипятите жидкость 5 минут с открытой крышкой.
4. Оставьте посуду до полного остывания.
5. Промойте изделие проточной водой.

Лимонная кислота или натуральный сок цитруса бережно очистят известковый налет с алюминиевых поверхностей

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.

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.

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.

Рис.3. Пример оцинкованного кронштейна с нержавеющим крепежом

Правила эксплуатации алюминиевой посуды

Сохранить первозданный вид кухонной утвари, уберечь ее от деформации и серьезных загрязнений под силу каждой хозяйке. Для этого соблюдайте основные рекомендации по эксплуатации и уходу за алюминиевыми изделиями:

1. Не используйте посуду для засаливания огурцов, капусты и других продуктов. Кислота вступает в реакцию с металлом, что провоцирует выделение отравляющих веществ, опасных для здоровья.
2. Алюминиевая утварь не подходит для ежедневной эксплуатации из-за быстрого изнашивания.
3. Не храните в алюминиевой посуде остатки еды.
4. Избегайте длительного воздействия высоких температур на металл. Во время готовки используйте средний или слабый огонь.
5. Для очистки не применяйте порошок, наждачную бумагу, другие абразивные инструменты.

Грамотная эксплуатация и правильный уход помогут сохранить чистоту и блеск алюминиевых изделий

Алюминиевые изделия отличаются легкостью, многофункциональностью, простотой в эксплуатации. При правильном использовании и уходе кухонная утварь, раковина или деталь прослужат долго, выполняя свое основное предназначение.

Видео

Дабы разобраться в нюансах проведения чистки алюминия, посмотрите представленные видеосюжеты:

Молодая мама, жена и фрилансер по совместительству. Будучи юристом по образованию, привыкла собирать и предоставлять максимально полную и достоверную информацию. Постоянно совершенствуется в профессиональной сфере и стремится к личностному росту и развитию.

Нашли ошибку? Выделите текст мышкой и нажмите:

В посудомоечной машине хорошо отмываются не только тарелки и чашки. В нее можно загрузить пластмассовые игрушки, стеклянные плафоны светильников и даже грязные овощи, например картошку, но только без применения моющих средств.

Для борьбы с молью существуют специальные ловушки. В липкий слой, которым они покрыты, добавлены феромоны самок, привлекающие самцов. Прилипая к ловушке, они выбывают из процесса размножения, что ведет к уменьшению популяции моли.

Если на любимых вещах появились первые признаки вынашивания в виде неопрятных катышков, от них можно избавиться при помощи специальной машинки – шейвера. Он быстро и эффективно сбривает сбившиеся в комки волокна ткани и возвращает вещам достойный вид.

Свежий лимон подходит не только для чая: очистите загрязнения с поверхности акриловой ванны, потерев половинкой разрезанного цитруса, или быстро вымойте микроволновку, поставив в нее емкость с водой и дольками лимона на 8-10 минут при максимальной мощности. Размягченную грязь останется просто вытереть губкой.

Перед тем как выводить различные пятна с одежды, нужно выяснить, насколько безопасен выбранный растворитель для самой ткани. Его наносят в небольшом количестве на малозаметный участок вещи со стороны изнанки на 5-10 минут. Если материал сохраняет свою структуру и цвет, можно переходить к пятнам.

Натяжные потолки из ПВХ-пленки способны выдерживать от 70 до 120 л воды на 1 м 2 своей площади (в зависимости от размеров потолка, степени его натяжения и качества пленки). Так что можно не опасаться протечек от соседей сверху.

Нити из золота и серебра, которыми в старину вышивали одежду, называются канителью. Для их получения металлическую проволоку долго тянули клещами до состояния необходимой тонкости. Отсюда и пошло выражение «тянуть (разводить) канитель» – «заниматься долгой однообразной работой» или «затягивать выполнение дела».

Привычка «экономно» пользоваться стиральной машиной-автомат может привести к появлению в ней неприятного запаха. Стирки при температурах ниже 60 ℃ и короткие полоскания позволяют грибкам и бактериям с грязной одежды оставаться на внутренних поверхностях и активно размножаться.

Удалить накипь и нагар с подошвы утюга проще всего поваренной солью. Насыпьте на бумагу толстый слой соли, нагрейте утюг до максимума и несколько раз, слегка придавливая, проведите утюгом по солевой подстилке.

Алюминий, благодаря большой прочности и лёгкости, получил высокую популярность в производстве кастрюль, половников, ложек, вилок и прочей подобной фурнитуры. Но агрессивная среда, которая является нормой на кухне, оказывает негативное воздействие на сплав. Выражается это в виде пятен, окислов и налёта. Пользоваться такой утварью нельзя, а покупка новой может обойтись дорого. Тут остаётся одно – самостоятельно заняться восстановлением.

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

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.

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.

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.

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.

Как вода воздействует на описываемый металл?

Коррозия алюминия в воде может наступить от повреждения верхнего слоя и защитной пленки. Высокая температура жидкости способствует скорейшему разрушению металла. Если алюминий поместить в пресную воду, то коррозионные процессы практически не будут наблюдаться. Если повысить температуру воды, то изменений можно не заметить. Когда жидкость нагревается до температуры 80 градусов и выше, то металл начинает портиться.

Скорость коррозии алюминия увеличивается, если в воду попадает щелочь. Описываемый металл обладает повышенной чувствительностью к соли. Именно поэтому морская вода для него губительна. Чтобы использовать этот металл в морской воде, необходимо в жидкость добавлять магний или кремний. Если использовать лист алюминия, в составе которого есть медь, то коррозия сплава будет протекать гораздо быстрее, чем у чистого вещества.