Korozja aluminium

Surowe aluminium posiada bardzo wysoką odporność na korozję, samoczynnie pokrywa się bardzo cienką lecz skuteczną warstwą ochronną tlenku, która przeciwdziała dalszemu utlenianiu. W odróżnieniu od warstwy tlenkowej powstającej na wielu innych metalach tlenek glinu szczelnie i ściśle przylega do podłoża. W przypadku mechanicznego uszkodzenia warstwy tlenku glinu jest ona natychmiast odtwarzana. Tlenkowa powłoka jest głównym czynnikiem, któremu aluminium zawdzięcza swoje dobre właściwości antykorozyjne. Zachowuje ona stabilność dla wartości pH w zakresie 4 - 9. W warunkach silnie kwasowych lub zasadowych aluminium koroduje zazwyczaj szybko. Stopy aluminium zawierające więcej niż ok. 0,5% Cu charakteryzują się mniejszą odpornością na korozję, nie powinny być stosowane bez uszlachetniania w środowisku bogatym w chlorki (sól do posypywania dróg, woda morska).

Najczęściej spotykane typy korozji:

Korozja elektrochemiczna (galwaniczna) - może wystąpić, gdy różne metale pozostają ze sobą w bezpośrednim kontakcie, a równocześnie istnieje między nimi ciągły mostek elektrolityczny. W większości kombinacji z innymi metalami aluminium jest metalem mniej szlachetnym. Dlatego też ryzyko wystąpienia korozji elektrochemicznej jest dla aluminium większe niż dla pozostałych metali konstrukcyjnych. Ryzyko elektrochemicznej korozji aluminium występuje jedynie w przypadku metalicznego kontaktu z metalami szlachetniejszymi, przy równoczesnej obecności między metalami elektrolitu charakteryzującego się dobrym przewodnictwem. Wystąpienie korozji elektrochemicznej wynika często z niewłaściwego zaprojektowania konstrukcji. Korozja elektrochemiczna nie występuje w suchej atmosferze pomieszczeń zamkniętych. Ryzyko nie jest duże w warunkach lądowych, natomiast w środowisku bogatym w chlorki, np. w warunkach morskich, korozję elektrochemiczną mogą wywoływać miedź i stal węglowa, stal nierdzewna, a nawet stal ocynkowana w kombinacji z aluminium. Początkowo warstwa cynku zapewnia aluminium ochronę, lecz po zużyciu się cynku zostaje powierzchnia stalowa, może powodować korozję. W wyniku cynkowania ogniowego uzyskuje się grubszą powłokę niż przy cynkowaniu elektrolitycznym, czyli trwalsze zabezpieczenie antykorozyjne. Z tego powodu w środowisku agresywnym wskazane jest stosowanie aluminium w połączeniu ze stalą cynkowaną ogniowo. 

Przeciwdziałanie korozji elektrochemicznej:

  • izolacja elektryczna między powierzchniami metali
  • przerwanie mostka elektrolitycznego (np. przez malowanie)
  • ochrona katodowa - np.: zamontowanie anody, wykonanej z materiału mniej szlachetnego, pozostającej w metalicznym kontakcie z chronionym elementem aluminiowym lub zastosowanie zewnętrznego źródła prądu stałego i podłą czenie elementu aluminiowego do bieguna ujemnego. Materiał mniej szlachetny, stanowiący anodę protektorową, koroduje chroniąc w ten sposób aluminium. Drugim warunkiem zadziałania tej metody jest stworzenie pomiędzy powierzchnią chronioną a anodą kontaktu za pośrednictwem cieczy. Do ochrony aluminium stosuje się często anody protektorowe z cynku lub magnezu.

Korozja wżerowa - najbardziej rozpowszechniony typ korozji aluminium, występuje jedynie w obecności elektrolitu - wody lub wilgoci, w której rozpuszczone są sole, najczęściej chlorki. Powstające uszkodzenia korozyjne są na ogół bardzo małe i w warunkach zewnętrznych uzyskują głębokość, której maksymalna wartość jest jedynie ułamkiem grubości materiału. W środowisku wodnym lub w ziemi możliwa jest większa głębokość wżerów. Produkty powstające w wyniku korozji często zakrywają miejsca skorodowane i dlatego na powierzchni aluminium rzadko są widoczne wyraźne wżery. Korozja wżerowa jest przede wszystkim problemem natury estetycznej, która praktycznie nie wpływa na wytrzymałość materiału. Zabezpieczenie powierzchni przez anodowanie lub lakierowanie - zapobiega korozji wżerowej. Dla zachowania naturalnego wyglądu powierzchni należy utrzymywać ją w czystości. Wystarczające jest spłukanie wodą, nie wolno natomiast używać alkalicznych środków myjących. Korozji wżerowej można też zapobiegać stosując ochronę katodową oraz projektując konstrukcję w sposób umożliwiający jej osuszanie.

Korozja szparowa - może występować w ciasnych, wypełnionych cieczą szparach. Prawdopodobieństwo wystąpienia tego typu korozji w konstrukcjach wykonanych z profili jest niewielkie. Natomiast może pojawiać się w atmosferze morskiej bogatej w chlorki oraz na zewnątrz pojazdów. Zdarza się, że podczas transportu i składowania woda gromadzi się w szparach między stykającymi się ze sobą powierzchniami aluminiowymi, powodując korozję powierzchniową (plamy wodne). Woda pochodzi z opadów lub skondensowanej pary i jest wciągana przez siły kapilarne między powierzchnie metalowe. Kondensacja pary wodnej jest możliwa, gdy zimny materiał zostanie przeniesiony do ciepłego pomieszczenia lub w przypadku składowania aluminium na zewnątrz pod brezentowym przykryciem (zmiany temperatury między dniem a nocą).

Aluminium w atmosferze - korozja metali w atmosferze zależy od długości okresu wilgotnego oraz składu elektrolitu na ich powierzchni. W normalnych warunkach lądowych i przy umiarkowanym zanieczyszczeniu atmosfery siarką odporność aluminium na korozję jest bardzo dobra. W atmosferze o wysokim stopniu zanieczyszczenia siarką mogą wystąpić powierzchniowe wżery. Odporność aluminium na korozję jest jednak lepsza niż dla stali węglowej i stali ocynkowanej. Obecność soli, przede wszystkim chlorków, w atmosferze zmniejsza odporność aluminium na korozję, jednak w mniejszym stopniu niż innych materiałów konstrukcyjnych.

Ziemia nie jest materiałem jednorodnym, a jej własności zmieniają się. Zmiany składu mineralnego, wilgotności, wartości współczynnika pH, zawartości tlenu, występowania substancji organicznych i przewodnictwa elektrycznego utrudniają przewidywanie odporności korozyjnej metali w ziemi. Odporność korozyjna aluminium w ziemi zależy od jej wilgotności, oporności i wartości współczynnika pH. Zaleca się pokrycie powierzchni metalu powłoką ochronną, na przykład bitumiczną.

Aluminium w wodzie - korozja metali w wodzie zależy od jej składu. Na odporność aluminium wpływają głównie chlorki i metale ciężkie. Jeżeli powierzchnia aluminium jest regularnie osuszana i oczyszczana, istnieje małe ryzyko wystąpienia korozji (aluminiowe garnki mogą być używane przez wiele lat). W przypadku dłuższego kontaktu z wodą stojącą lub wilgocią może wystąpić zniszczenie korozyjne.

Korozji wżerowej zapobiega się przez:

  • rozwiązania konstrukcyjne zmniejszające ryzyko gromadzenia wody,
  • zastosowanie ochrony katodowej,
  • zastosowanie domieszek chemicznych, inhibitorów korozji hamujących ją.

W wodzie morskiej dobrą odporność na korozję wykazują stopy AlMg zawierające powyżej 2,5% Mg oraz stopy AlMgSi. Stopy z miedzianie powinny być tu stosowane lub należy im zapewnić ochronę antykorozyjną. Jeśli uwzględni się odpowiednie warunki konstrukcyjne, szczególnie w zakresie łączenia aluminium z innymi materiałami (ryzyko korozji elektrochemicznej), aluminium stanowi doskonały materiał do stosowania w warunkach morskich (np. stosowane jest powszechnie przy budowie łodzi). Korozja na granicy zanurzenia polega na tym, że aluminium zanurzone w wodzie stojącej może ulegać zniszczeniu tylko tuż pod powierzchnią wody. Można temu zapobiec malując powierzchnie metalu po obu stronach linii wodnej.

Aluminium i alkaliczne materiały budowlane - w kontakcie z takimi mokrymi materiałami jak zaprawa murarska i beton, na powierzchni aluminium powstają wyraźne plamy trudne do usunięcia. Zapobiega się im przez pokrycie aluminium powłoką bitumiczną albo lakierem odpornym na działanie substancji alkalicznych. Anodowanie nie daje takiego zabezpieczenia.

Aluminium i chemikalia - dzięki naturalnej powłoce tlenkowej aluminium charakteryzuje się dobrą odpornością na działanie wielu substancji chemicznych. Jednak przy niskich lub wysokich wartościach pH (poniżej 4 i powyżej 9) warstwa tlenku ulega jednak zniszczeniu i aluminium koroduje z dużą szybkością. Dlatego kwasy nieorganiczne i roztwory silnie alkaliczne są czynnikami wysoce korozyjnymi dla aluminium. Wyjątkiem jest kwas azotowy i roztwory amoniaku, które nie atakują aluminium. W roztworach wodnych o średnim stopniu alkaliczności korozja może zostać zahamowana przez zastosowanie krzemianów w charakterze inhibitorów korozji.

Informator Metale Nieżelazne 2007 - VII wydanie, str 53
Udostępnij: