Dabiskā oksīda plēve
Kad alumīnijs tiek pakļauts gaisam, tā virsma gandrīz acumirklī reaģē ar skābekli, veidojot plānu alumīnija oksīda Al2O3 slāni, kas parasti ir 2 līdz 10 nanometrus biezs. Atšķirībā no pārslveida rūsas, kas veidojas uz dzelzs un tērauda, šī oksīda plēve ir blīva, lipīga un ķīmiski stabila. Tas noblīvē apakšā esošo metālu no turpmāka saskares ar mitrumu un skābekli, tāpēc korozijas reakcija efektīvi apstājas, tiklīdz ir izveidojusies plēve. Ja virsma tiek saskrāpēta, eksponētais alumīnijs atkal reaģē ar skābekli un plēve pati salabojas, tāpēc alumīnija komponenti var izturēt gadu desmitus āra ekspozīciju bez krāsošanas.
Anodēšana un virsmas apstrāde
Rūpnieciskajiem alumīnija izstrādājumiem bieži ir nepieciešams biezāks aizsargslānis nekā dabiskajai plēvei. Anodēšana palielina oksīda slāni elektroķīmiski līdz kontrolētam biezumam apmēram 10 līdz 25 mikrometriem, un blīvēšanas solis uzlabo slāņa hidrofobitāti un stabilitāti. Anodēts alumīnijs tiek izmantots arhitektūras profiliem, logu rāmjiem, elektronikai un jūras aparatūrai, kur cietākā virsma ir arī izturīga pret nodilumu. Piekrastes vidē vai vidē ar augstu{5}}mitrumu oksīdu var uzklāt nano-hidrofobos pārklājumus, lai samazinātu sāļu un piesārņotāju saķeri, vēl vairāk pagarinot kalpošanas laiku. Šīs apstrādes nemaina metāla izturību, bet ievērojami uzlabo tā izturību pret virsmas uzbrukumiem.
Alumīnijs pret tērauda koroziju
Praksē atšķirība no tērauda ir dramatiska. 3 procentu sālsūdens iegremdēšanas testā uz tērauda konstrukcijām parasti parādās rūsas plankumi aptuveni nedēļas laikā, savukārt alumīnija virsmām pēc mēneša parādās tikai sporādiskas oksidācijas plankumi. Tērauda korozija arī nepārtraukti progresē, tiklīdz tā sākas, savukārt alumīnija korozijai ir tendence apstāties, kad oksīda slānis bloķē uzbrukumu. Apkope notiek pēc tās pašas shēmas: tērauda konstrukcijām ir nepieciešama periodiska rūsas apstrāde, piemēram, cinkošana vai fluoroglekļa krāsošana ik pēc 5–10 gadiem, savukārt alumīnija konstrukcijām var nebūt nepieciešama apkope visu to kalpošanas laiku lielākajā daļā vidi.
Veiktspēja reālos lietojumos
Alumīnija izturība pret koroziju tiek izmantota dažos no visprasīgākajiem iestatījumiem. Fotoelementos alumīnija sakausējuma rāmji ir standarta saules moduļiem, jo to kalpošanas laiks no 30 līdz 50 gadiem pārsniedz pašu elementu kalpošanas laiku, un rāmji ir ļoti pārstrādājami ekspluatācijas laika beigās. Arhitektūrā alumīnija sauļošanās telpas un fasādes mitrā klimatā parasti kalpo vairāk nekā 30 gadus bez konstrukcijas korozijas, savukārt tērauda ekvivalenti var ciest no slēptas iekšējās korozijas, kas rada drošības problēmas. Jūras vidē 5xxx sērijas sakausējumi tiek izvēlēti īpaši tāpēc, ka to oksīds saglabā tos neskartus sāls smidzinātājā.
Kad alumīnijs joprojām var korodēt
Ir svarīgi atzīmēt, ka alumīnijs nav imūna pret koroziju visos apstākļos. Spēcīgas skābes un sārmi var uzbrukt oksīda plēvei un metālam zem tās, un saskare ar noteiktiem metāliem elektrolīta klātbūtnē var izraisīt galvanisku koroziju savienojuma vietā. Dizaineri no šīm situācijām izvairās, izvēloties piemērotus sakausējumus, uzklājot aizsargpārklājumus un atdalot atšķirīgus metālus. Tomēr paredzētajā pakalpojumu diapazonā alumīnija pašaizsargājošais oksīda slānis ir iemesls, kāpēc tas nerūsē kā tērauds.
FAQ
J: Kāpēc alumīnijs veido oksīda plēvi, bet tērauds ne?
Dzelzs oksīds ir porains, vāji saistīts un pārslās, pakļaujot svaigu metālu korozijai. Alumīnija oksīds ir blīvs, cieši saistīts un atbilst virsmai, noblīvējot metālu zem tā, lai reakcija nevarētu turpināties.
J: Vai anodēts alumīnijs ir labāks par tukšu alumīniju lietošanai ārpus telpām?
Jā. Anodēšana sabiezina dabīgo oksīda slāni no dažiem nanometriem līdz 10 līdz 25 mikrometriem, nodrošinot daudz labāku aizsardzību pret atmosfēras iedarbību, UV iedarbību un noberšanos, tāpēc arhitektūras alumīnijs parasti tiek anodēts vai pārklāts.
J: Vai alumīnijs var korodēt jūras ūdenī?
Neapstrādāts alumīnijs var ievilkties jūras ūdenī, bet jūras{0}}5xxx sakausējumi, piemēram, 5052 un 5083, ir īpaši izstrādāti, lai izturētu sālsūdens uzbrukumus. Ar pareizu sakausējuma izvēli un apdari alumīnija laivas un ārzonas komponenti nodrošina ilgu kalpošanas laiku.
J: Cik ilgi alumīnijs kalpo ārā bez krāsošanas?
Parastos atmosfēras apstākļos alumīnija konstrukcijas parasti kalpo 30 gadus vai ilgāk bez krāsošanas, jo paš-atjaunojošā oksīda plēve nodrošina nepārtrauktu aizsardzību. Skarbā piekrastes vai rūpnieciskā atmosfēra var gūt labumu no anodēšanas vai pārklājuma.
J: Vai oksīda plēve ietekmē metināšanu vai apdari?
Oksīda slānis kūst daudz augstākā temperatūrā nekā pats alumīnijs, tāpēc pirms metināšanas tas ir jānoņem, un anodēšanas vai pārklāšanas laikā tas tiek apzināti noņemts un atjaunots. Standarta virsmas sagatavošanas prakse ar to tiek galā viegli.