Ржавеет ли алюминий: свойства материала, причины коррозии и способы защиты

Алюминий является материалом, который люди часто используют в промышленности и для собственных нужд. Подобный металл отличается гибкостью, а также устойчивостью к внешним воздействиям. Он не токсичен и безопасен для здоровья человека. Серебряный цвет позволяет применять металл для различных целей. Это промышленность и бытовая сфера.

При работе в промышленности люди часто задаются вопросом, ржавеет ли алюминий. Всем известно, что если на листе появляется повреждение, то может развиться коррозия. Следует узнать, почему алюминий ржавеет иначе, чем другие сплавы. Необходимо выяснить причины, по которым он подвергается коррозии. Обо всем этом и не только — читайте в нашей сегодняшней статье.

Свойства

Давайте изучим характеристики алюминия. Описываемый металл плавится при температуре 659 градусов Цельсия. Плотность вещества составляет 2,69*103 кг/см3. Алюминий относят в группу активных металлов. Устойчивость к коррозионным процессам зависит от ряда факторов:

1. Чистота сплава. Для производства различного оборудования берут металл, отличающейся своей чистотой. В нем не должно быть различных примесей. Широко распространен алюминий марки АИ1, а также АВ2.
2. Среда, в которой находится алюминий.
3. Какая концентрация примесей в окружающей алюминий среде.
4. Температура.
5. Большое влияние оказывает рН среды. Нужно знать, что оксид алюминия может образовываться, когда рН находится в интервале между 3 и 9. В той среде, где на поверхности листа алюминия сразу же появляется оксидная пленка, коррозионные процессы развиваться не будут.

Чем лучше обрабатывать алюминий?

Алюминий относится к тем конструкционным материалам, которые достаточно легко можно обрабатывать механическим способом. Механообработка данного материала включает точение, фрезерование, сверление, строгание и множество других операций.

Интересные материалы:

Как закрыть доступ в интернет? Как записаться на сдачу гто через интернет? Как запустить интернет эксплорер? Как запустить интернет на планшете? Как зарегистрировать ИНН в налоговой через интернет? Как заставить Интернет работать быстрее? Как заставить работать быстрее мобильный интернет? Как звонить через Интернет без сим карты? Какая антенна лучше для интернета? Какая должна быть нормальная скорость мобильного интернета?

Как алюминий защищен от коррозии?

Сплавы других металлов подвержены появлению ржавчины. Она проявляется достаточно быстро. Если создать для алюминия определенные условия, то он не будет разрушаться долгие годы. Для защиты алюминия от коррозии на нем образуется специальная пленка. Она ложится тонким слоем, который составляет от 3 до 30 нанометров. Состоит подобное покрытие из оксида алюминия.

Пленка является прочной и дает металлу дополнительную защиту от внешних негативных воздействий. Благодаря такому слою воздух и влага не попадают в структуру материала. Если целостность оксидного покрытия нарушается, то начинается процесс коррозии алюминия. Металл теряет свои свойства.

Основные виды коррозии алюминиевых сплавов

Для строительных алюминиевых сплавов характерны следующие, наиболее частые виды коррозии [1-3]:

• общая (однородная) коррозия (general, uniform corrosion);
• точечная коррозия (pitting corrosion);
• гальваническая (контактная) коррозия (galvanic corrosion);
• щелевая коррозия (crevice corrosion).

На алюминиевых изделиях с лакокрасочным покрытием, например, профилей с порошковым покрытием, может проявляться также

• нитевидная коррозия (filiform corrosion) [3, 4].

Такие виды коррозии как:

• коррозия под напряжением (stress corrosion);
• межкристаллитная коррозия (intercrystalline corrosion);
• подповерхностная коррозия (exfoliation corrosion)

являются более редкими. Они характерны для высокопрочных алюминиевых сплавов серий 2000 и 7000, а также сплавов серии 5000 с высоким содержанием магния, которые не рекомендуются к применению в строительстве [2-4].

Причины появления коррозии

Когда встает вопрос о том, ржавеет ли алюминий, необходимо задуматься о причинах, приводящих к коррозии. Различные внешние факторы могут ускорять этот процесс. Причины появления ржавчины на алюминии могут быть следующими:

1. Взаимодействие с какой-либо кислотой или щелочью.
2. Механическое давление. Например, трение или сильный удар, после чего появляется царапина на верхнем слое металла.
3. Существуют промышленные районы. В них продукты распада топлива влияют на оксидную пленку и разрушают ее. Металл начинает портиться. Аналогичная ситуация происходит в мегаполисах, где продукты распада топлива будут взаимодействовать с серой, а также с оксидами углерода. Подобный процесс разрушает пленку на алюминии. После такого рода внешнего воздействия алюминий подвергается коррозии.
4. Следует помнить, что хлор, фтор, а также бром и натрий могут растворить защитный слой металла.
5. Если на металл попадают строительные смеси, то он начинает быстро портиться. В данном случае на алюминий неблагоприятно воздействует цемент.
6. Ржавеет ли алюминий от воды? Если она попадает на лист, то металл может быть подвержен коррозионным процессам. Важно при этом уточнить, какая жидкость оказывает воздействие. Многие используют специальный сплав, который не подвержен коррозии от воды. Его называют дюралюминием. Уникальный сплав используют вместе с медью, а также с марганцем.

Считается, что алюминий не ржавеет. Но это неправда. Рассказываем, почему

Считается, что алюминий не ржавеет. Но это неправда. Рассказываем, почему.
Есть мнение, что алюминий не ржавеет и не портится на воздухе. Это близко к правде, но не совсем. К атмосферным воздействиям алюминий действительно устойчивее, чем железо. Но и он может корродировать, теряя твердость и внешний вид.

В этой статье расскажем, почему ржавеет алюминий и какие меры принимаются на производстве, чтобы этого избежать.

Почему (не) ржавеет алюминий

Микроструктура алюминия устроена так, что он защищает от коррозии сам себя. Под воздействием контакта с воздухом свободные атомы алюминия на поверхности «цепляют» кислород и образуют пленку из оксида алюминия. Она и препятствует запуску коррозионных процессов.

Структура алюминия

Но оксидная пленка − это не танковая броня. Скорее это кожица, как у яблока. Пока плод спрятан внутри, ему ничего не грозит. Если надкусить яблоко и оставить на тарелке, повреждение быстро начнет темнеть − пойдут те самые окислительные процессы.

Примерно то же самое происходит с алюминием. Пока пленка сохраняет целостность, все в порядке. Но, если ее нарушить, алюминий тоже будет корродировать. Сильнее всего оксидной пленке вредят механические воздействия, кислотные и щелочные соединения в атмосфере.

Самые серьезные разрушители алюминия − фтор, калий и натрий. Они вступают в реакцию с кислородом, как бы вытягивая его из оксидной пленки. Устойчивость материала к коррозии падает. Также для алюминия вредны соединения брома и хлора, растворы извести, цемент. Активно разрушается оксидный слой под воздействием соленого морского воздуха в прибрежных регионах.

Так выглядит ржавчина на старых автомобильных дисках

Так выглядит ржавчина на старых автомобильных дискахТем более, «идеальная» оксидная пленка образуется только в лабораторных условиях с чистым алюминием и беспримесным воздухом. В реальной промышленности обычно используются сплавы на основе алюминия. Да и воздух чаще всего содержит целый букет разнообразных соединений.

Те же автомобильные диски, как правило, делают из сплавов с участием кремния. Кремний делает материал более текучим − это важно при выплавке дисков. Плюс повышает износостойкость изделия.

Антикоррозионные свойства зависят от состава алюминиевого сплава.

Повышение антикоррозионных свойств алюминия

В промышленности для повышения антикоррозионных свойств алюминия применяют анодирование.

Этот метод решает сразу две проблемы:

Разноцветный профиль из анодированного алюминия

При анодировании с поверхности удаляется естественная оксидная пленка и создается новая − значительно толще и прочнее. Естественный оксидный слой обычно не превышает 0,01 мкм.

Анодирование позволяет создать защитное покрытие толщиной до 25 мкм. Это уже не яблочная кожура, а настоящая скорлупа ореха. Повредить ее значительно сложнее.

Поэтому анодированный алюминий значительно долговечнее обычного.

Процесс анодирования алюминия

Есть несколько технологий анодирования. В цехах «Новаметалтрейд» используется следующий подход:

Обезжиривание.

Прокат погружается в ванну с поверхностно-активным веществом, которое удаляет грязь и пятна масел. Этот этап нужен, чтобы качественно подготовить поверхность к следующему.

Травление.

Подготовленный прокат погружается в ванну с щелочным раствором, который разрушает естественную оксидную пленку и верхний слой чистого металла.

Осветление.

В результате травления на поверхности металла остается тонкий слой из окислов элементов, которые входят в состав щелочного раствора. На этой стадии поверхность проката очищается от тяжелых металлов и готовится непосредственно к анодированию.

Анодирование.

Прокат помещается в проводящую среду, и производится анодная поляризация. В результате на поверхности вырастает прочная пористая пленка, которая обеспечивает материалу высокую коррозионную стойкость.

Абсорбционное окрашивание.

Прокат помещается в среду, содержащую красящий пигмент. Пигмент проникает в образовавшиеся поры, придавая поверхности ровный однородный цвет.

Уплотнение.

Это финальный технологический этап. Прокат погружается в кипящую воду и выдерживается там. Под таким воздействием поры надежно закупориваются. Теперь пигмент не вымывается с поверхности под воздействием внешних факторов, а материал надолго сохраняет свой внешний вид.

Автоматизированная линия анодирования алюминиевого проката

В процессе анодирования можно получить покрытия разной толщины.

Анодированный алюминий классов 5 и 10 используется для изделий, рассчитанных на эксплуатацию в помещении.

Классы 15 и 20 используются для архитектурных сооружений.

Высший класс 25 применяется для изделий, который эксплуатируются в особо жестких атмосферных условиях: в прибрежных регионов, вблизи агрессивных сред, в помещениях с загрязненным воздухом (например, в производственных цехах) и т. д.

Подписывайтесь на канал, если хотите знать о металлургии и металлических изделиях еще больше.

«Новаметалл Трейд» — один из ведущих производителей металлопроката и металлических изделий в России. На рынке с 2010 года.

В статье использованы изображения с сервиса Яндекс.Картинки

Что такое электрохимическая коррозия и может ли она быть на листе алюминия?

Чаще всего появление электрохимической коррозии провоцируют гальванические пары. Повреждение появляется в месте соединения двух разных сплавов. В таком случае ржавчина будет явно бросаться в глаза. Важным моментом является то, что портится только один металл, а второй является источником запуска коррозионного процесса. Чтобы не бояться электрохимической коррозии, нужно использовать магниевый сплав. Специалисты из-за электрохимической ржавчины не рекомендуют использовать обычное железо при контакте с кузовом из алюминия.

Технологии извлечения алюминия

Химический элемент № 13 является самым распространенным в природе, его содержание в земной коре составляет около 9%. Металл входит в состав более 250 минералов, главным образом, алюмосиликатов, из которых состоит земная кора.

Продуктом разрушения образований является глина, состоящая из каолинита. В ней иногда содержится примесь железа, придающая бурый цвет.

Несмотря на то, что в природе существует много минеральных образований, не все они являются рудным материалом для извлечения ценного компонента. Для добычи используют бокситовые руды, в которых содержится промышленная концентрация металла.

Алюминий образует минерал корунд, по твердости уступающий алмазу. Содержание в алюминиевом соединении Al2O3 примеси оксида хрома, титана и железа формирует драгоценные минералы рубин и сапфир.

• Из обогащенной руды ценный компонент извлекают путем электролиза раствора оксида в расплавленном соединении фтора, натрия и алюминия (криолите). Такой способ позволяет проводить электролиз при температуре менее 1000 °C.
• Благодаря низкой плотности расплава, жидкое соединение опускается на дно, что облегчает извлечение. При электролитическом получении металла для начала из глинозема выделяют чистый оксид Al2O3.
• Перед использованием руду очищают от примесей соединений железа, кремния, кальция. При обжиге бокситов испаряется содержащаяся в минералах вода. Полученный материал разделяют при воздействии углекислого газа на соединение.

Широко применяется в производстве чистого алюминия химический способ. Он состоит в обработке руды щелочью NaOH при температуре 220 °C с получением Al (OH)2. В результате гидролиза раствора происходит окисление алюминия и осаждение его соединения.

Потом в результате использования углекислого газа получают соду и поташ. Для получения химически чистого материала технический материал нагревают в парах AlF3 с последующим охлаждением. В результате изменения температуры происходит выделение чистого алюминия.

Производство металла высокой чистоты предусматривают разработку новых технологий и создание условий, при которых металл может оксидировать без дополнительных затрат энергии.

Один из новых методов предусматривает синтез оксида алюминия высокой чистоты методом каталитического окисления металла кислородом воды с применением ультразвуковых колебаний, разработку автокаталитического способа получения субмикронного порошка с последующим формирование брикет высокой плотности.

Какие факторы могут замедлить процесс?

Существует ряд факторов, которые замедляют процессы коррозии алюминия, а некоторые из них останавливают подобное явление. Выделяют следующие:

1. Чтобы свойства алюминия, препятствующие коррозии, сохранялись, необходимо поддерживать кислотно-щелочной баланс. Диапазон должен составлять от шести до восьми единиц.
2. Считается, что чистый металл, без примесей, лучше противостоит агрессивной среде. Учеными были проведены эксперименты. По результатам можно сказать, сплавы чистого алюминия (90%) подвержены коррозии больше, чем сплав, содержащий 99% этого вещества. У первого варианта коррозия наступает в 80 раз быстрее, чем у второго сплава.
3. Чтобы в агрессивной среде металл дольше не терял свои свойства, его обрабатывают специальной краской. Можно использовать полимерный состав. После обработки появляется дополнительный защитный слой.
4. Если добавить в сплав при производстве 3% марганца, то появится возможность избежать коррозии алюминия.

Экология СПРАВОЧНИК

Коррозия резервуаров (средств хранения), топливных отсеков реактивных самолетов сопровождается образованием на их стенках и дне коричневого слизистого осадка, представляющего собой сгустки твердых загрязнений топлив, воды и бактерий. Иногда слизистый осадок покрывает сплошь всю нижнюю поверхность топливных отсеков. После удаления этого осадка обнаруживается, что полимерное защитное покрытие топливных отсеков разрушилось и на поверхности алюминия появились очаги коррозии. В этих случаях коррозия носит питгинговый характер, или бывает настолько глубокой, что топливо начинает просачиваться или обнаруживаться на поверхности крыла реактивного самолета.[ …]

Алюминий по своим химическим свойствам — активный металл ,и в присутствии окислителей быстро покрывается окисной пленкой А1203: которая становится защитным слоем и резко снижает его химическую активность. Устойчивость алюминия против коррозии во многом зависит от условий, в которых он находится. Алюминий устойчив в тех случаях, когда сохраняется защитная .пленка, и неустойчив, когда пленка А1203 разрушается или не может быть образована. На воздухе алюминий покрывается защитной пленкой окиси алюминия толщиной-■0,01—0,02 мк.[ …]

Коррозия оказывает влияние на морфологию повреждений поверхности и скорость механической эрозии под действием кавитации. При измерениях остаточных напряжений указанные выше исследователи установили, что механическое повреждение, вызванное в поверхностном слое кавитацией, было значительно меньше, когда на металл накладывался анодный ток. Таким образом, представляется, что находящиеся в состоянии механического напряжения слои могут непрерывно удаляться приложенным током, и скопление кавитационных пузырьков будет воздействовать на свежую, нена-клепанную поверхность металла. С другой стороны, Хирс и Спекхардт [121] наблюдали увеличение «механической» составляющей потери массы меди при наложении анодного тока. Однако область кавитации, вызванной неровностями поверхности металла, была в этих условиях более плоской и широкой. Это приписывалось преимущественному растворению гребней неровностей. Повреждения поверхности пассивных металлов (титана, алюминия и железа [21, 118, 119] распределены неоднородно вследствие местного растрескивания пленки и ускоренной коррозии обнаженных участков. Местная коррозия (в особенности питтинг) усиливает механическую эрозию, так как шероховатая поверхность способствует образованию пустот в питтингах [4].[ …]

Наблюдения за алюминиевыми пластинками, находившимися в различных атмосферных условиях в течение долгого времени, показали прямое соответствие между скоростью коррозии и содержанием Б02 в атмосфере [86]. В атмосфере промышленных районов на поверхности алюминия образуется серосодержащий продукт коррозии А12(804)з-18НгО[87]. При низкой относительной влажности алюминий поглощает незначительное количество Э02 в основном за счет физической адсорбции [87]. При повышении влажности поглощение увеличивается, хотя и не достигает таких размеров, как для железа и цинка [74, 87]. Предполагаемым механизмом ускорения коррозии алюминия в присутствии ЭОг является воздействие кислотой среды на защитную оксидную пленку; кислота образуется при растворении и окислении 02 в водной пленке на поверхности металла [87].[ …]

Вызывает коррозию железа, цинка, алюминия; натриевая соль менее коррозийна и стабильна при отсутствии влаги.[ …]

Ускоренная коррозия в содержащих серу окислительных газах и солях щелочных металлов известна под названием «высокотемпературная коррозия». Высокотемпературная коррозия связана с образованием солей щелочных металлов Ма2504 и К2Э04, которые растворяют защитные окисные пленки, и в результате на металлах образуются незащитные окисные пленки £33]. Введение окиси ванадия, ванадия [6], хлоридов [100] и свободного углерода [60] в газовую среду увеличивает скорость высокотемпературной коррозии. Добавки алюминия и хрома к сплаву в общем повышают его стойкость к высокотемпературной коррозии.[ …]

Малая плотность алюминия, высокие электропроводность, пластичность и устойчивость к коррозии позволяют использовать его в чистом виде и в сплавах с другими металлами в самых разнообразных отраслях промышленности.[ …]

Установлено, что алюминий -марки АД1М непригоден в качестве материала; тары под 20% к.э. ВФ из-за активного характер питтинговой коррозии на нем. Возникновение питтинговой коррозии в средах к.э. ВФ связывают с присутствием О-ионов, являющихся активаторами локальных видов коррозии.[ …]

Коррозийная стойкость алюминия во многом зависит и от его чистоты: чем меньше в алюминии примесей, тем больше его коррозиоустойчивость. Скорость коррозии алюминиевого сплава, содержащего 98% алюминия в 80 раз больше, чем содержащего 99,5% ¡алюминия [55].[ …]

Поверхности деталей из алюминия, меди и их сплавов очищают от коррозии тонким порошком или куском пемзы или наждачной бумагой с зернистостью не ниже 180, смоченными бензином-растворителем или трансформаторным маслом. Зачищенную поверхность протирают хлопчатобумажными салфетками, смоченными бензином Б-70.[ …]

Железо и цинк больше подвержены коррозии в присутствии солей, а не в присутствии газов, латунь и алюминий — наоборот [60].[ …]

Протекторы изготовляют из цинка, алюминия и сплавов, являющихся анодами по отношению к железу. Протекторную защиту широко применяют для борьбы с коррозией в емкостях и особенно в подземных магистральных нефте- и газопроводах, удлиняя срок их службы и предотвращая утечки продукта в почву, а затем в водоемы и воздух. Эти утечки могут быть большими, так как продукт перекачивается под высоким давлением, а расстояния между запорными устройствами — значительны.[ …]

Способствует увеличению скорости коррозии и присутствие нескольких металлов, например сталь-алюминий, сталь-медь. В этом случае, особенно в присутствии воды, интенсивно протекают процессы электрохимической коррозии, продукты которой загрязняют топлива и масла.[ …]

Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии металлов, разрушения зданий, сооружений. Установлено, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельских районах. Многочисленны примеры начавшегося с середины XX в. разрушения памятников истории и культуры, изготовленных из природных минералов (мрамора, известняка и других, имеющих в своем составе СаС03 и МёС03).[ …]

Большую проблему представляет собой коррозия металлов под действием кислотных осадков [21, 34]. Различные металлы — медь, алюминий, железо и даже сталь — быстро поглощают на своей поверхности двуокись серы и кислоты и постепенно разрушаются [55].[ …]

В обычных атмосферных условиях чистый алюминий устойчив против коррозии и не требует специальной защиты. В условиях города или промышленных предприятий, где атмосфера •сильно загрязнена, алюминий неустойчив и требуется защита.. В воде алюминий устойчив в том случае, если в ней содержится мало хлоридов и фторидов; в морской воде алюминий неустойчив и без защиты не применяется. Алюминий устойчив в растворах сульфатов и нитратов. В щелочных растворах алюминий неустойчив [68].[ …]

Результаты количественной оценки ПК на алюминии приведены в таблице. Оценка питтинговой коррозии проводилась на четырех образцах А1, два из которых находились в жидкой фазе, два — на границе раздела фаз (жидкость—пар).[ …]

Установлено, что максимальная скорость коррозии для углеродистой стали наблюдается при температурах циркулирующей воды 45—65°С. Сплавы ЭЖ-2, ЭИ-811, ЭИ-268, ЭИ-645, вТ-1, хотеллой «С», алюминий в потоках воды коррозионно устойчивы.[ …]

Расчет ресурсов амортизационного лома по алюминию выполняют, исходя из объема металлофонда, который определяют суммированием ежегодных металлоинвестиций за вычетом амортизации, потерь металла от коррозии, истирания и неполноты сбора амортизационного лома. Расчет образования амортизационного лома по отдельным его видам выполняют, исходя из металлоинвестиций на выпуск данного изделия и срока его службы.[ …]

Технология получения дигидроксосульфата алюминия (ДГСА) A12(S04)2(0H)2 — 11Н20 до недавнего времени не была разработана, и поэтому он не применялся в качестве коагулянта. Мицеллы, образовавшиеся в результате гидролиза, несут более высокий положительный заряд и обладают лучшей адсорбционной способностью. Являясь более основным коагулянтом, растворы его менее агрессивны, благодаря чему резко снижается кислотная коррозия оборудования и коммуникаций. Для производства дигидроксосульфата требуется значительно меньше (на 33 %) серной кислоты, что позволяет существенно снизить его себестоимость. Расход нового коагулянта (в расчете на А1203) на 15—20 %, а в некоторых случаях на 30—35 % ниже, чем сульфата алюминия.[ …]

В случаях обработки сточной »оды сернокислым алюминием ее активная реакция при повторном использовании снижается. Для предотвращения коррозии трубопроводов и сооружений оборотная вода подщелачивается известью; доза ее не превышает 70 мг)л в пересчете на СаО.[ …]

Произведена количественная оценка питтинговой коррозии микроскопическим методом на алюминии марки АД1М в средах концентрата эмульсии (к.э. винилфосфата (ВФ).[ …]

Основными способами предотвращения или уменьшения коррозии резервуаров, трубопроводов и другого оборудования являются: применение коррозионностойких металлов и сплавов, замена металлических изделий химически стойкими неметаллическими, нанесение защитных покрытий, введение в жидкость специальных присадок •—■ ингибиторов коррозии. Иногда для этой цели применяют также электрохимическую защиту металлоконструкций. Применение стойких к коррозии металлов и их сплавов для изготовления резервуаров, трубопроводов, цистерн и другого оборудования для транспортировки и хранения жидкостей является весьма эффективным способом предотвращения образования коррозионных загрязнений, но довольно высокая стоимость этих материалов и большой спрос на них в различных отраслях народного хозяйства ограничивает область использования данного способа борьбы с коррозией. Обычно из стойких к коррозии металлов (нержавеющей стали, алюминия и т. п.) изготовляют оборудование для хранения и транспортирования жидкостей, имеющих ярко выраженные агрессивные свойства (неорганических кислот, щелочей и т. п.), а также в случаях, когда к чистоте жидкостей предъявляют особо высокие требования.[ …]

Результаты трех циклов таковы: в омагниченных растворах коррозия стали снизилась на 87,8%, алюминия— на 88,2% и чугуна — на 68,3%. Увеличение противокоррозионного действия (для стали в 4—5 раз) свидетельствует о целесообразности многократной магнитной обработки данного раствора.[ …]

В зависимости от типа металла и времени экспозиции скорости коррозии в городской атмосфере от 1,5 до 5 раз выше скоростей, наблюдаемых в сельской местности [18]. Трехкратное уменьшение содержания БОг в воздухе Питтсбурга с 0,15 до 0,05 млн-1 за период с 1926 по 1960 г. привело почти к четырехкратному уменьшению скорости коррозии цинка. На рис. 1.6 показано влияние БОг на коррозию малоуглеродистой стали в Чикаго. Двуокись серы считается наиболее вредным загрязнителем, влияющим на коррозию металлов. Скорость коррозии в значительной степени зависит также от температуры и особенно относительной влажности воздуха. Алюминий слабо подвержен воздействию БОг-Однако при относительной влажности 70% и более скорость коррозии резко увеличивается [28];. НАКЗА опубликовала недавно результаты долговременных исследований влияния атмосферы на предел прочности алюминия на разрыв [29]. Экспозиция в сельских районах приводит за 20 лет к уменьшению предела прочности алюминия на 1% или менее, тогда как промышленная атмосфера за тот же период приводит соответственно к величинам от 14 до 17%. В литературе имеется обширный обзор, который посвящен коррозии металлов, обусловленной различными атмосферными характеристиками, за период до 1960 г. [30]. Серная и сернистая кислоты воздействуют на различные строительные материалы, включая известняк, мрамор, шиферные плиты и известковый строительный раствор. Образующиеся ¡при этом хорошо растворимые сульфаты выщелачиваются затем дождем. Особо чувствительны к содержанию загрязнителей в атмосфере ткани, изготовленные из нейлона, прежде всего нейлоновые чулки. Воздействие и а них связано, очевидно, с 502 или аэрозолями серной кислоты.[ …]

Соли железа как коагулянты, имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений pH среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава; способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.[ …]

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Реже применяют соли магния, цинка и титана. Коагулянты поставляют на водоочистные станции в виде кусков и плит, гранул и порошков, а иногда в виде концентрированных растворов. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, приготавливают рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в обрабатываемую воду.[ …]

Компактность пленок зачастую оказывает решающее влияние на развитие процессов коррозии. Например, алюминий окисляется легче железа (более электроотрицателен). Однако на воздухе он устойчивее, так как, окисляясь, покрывается плотной пленкой оксида. Ее изолирующее действие тем более значительно, что образующийся А120з менее растворим в воде, чем оксиды железа.[ …]

Корпус сопла может быть изготовлен из латуни, нержавеющей стали, анодированного алюминия или другого металла, не подвергающегося коррозии под действием инсектицидов. Наконечник сопла с отверстием изготовляется из нержавеющей стали типа 18/8 или другого материала с равноценными антикоррозийными свойствами.[ …]

Вся аппаратура, применяемая при получении аммиакатов на основе аммиачной селитры, изготовляется из алюминия или нержавеющей стали. При изучении свойств аммиакатов различного состава было установлено, что аммиакаты на основе аммиачной селитры вызывают более интенсивную коррозию стали, чем аммиакаты, в которых наряду ю 1ЧН4Ы03 содержится кальциевая селитра. Поэтому целесообразно применение аммиакатов примерно следующего состава: 20% 1МНз, 30% ЫН4Ы03, 27,7% Са(Ы03)2 и 22,3% воды. Аммиакат такого состава содержит 31,9% азота, плотность жидкости при 20 °С равна 1,25 г/см3, давление паров при 20— 30 °С примерно 1 кгс/см2.[ …]

Так, например, я«елезо может содержаться в воде водоисточника, но в питьевую воду оно может попадать и как продукт коррозии металлических трубопроводов; алюминий моя«ет оказываться в питьевой воде в связи с применением его соединений для коагуляции воды на водопроводных станциях.[ …]

Нельзя допускать контакта деталей, окрашенных эмалями, содержащими ртутные фунгисиды, с деталями из незащищенного алюминия или его сплавов во избежание коррозии последних. При окраске таких деталей наносят на грунт не менее двух слоев эмали без фунгисидов. При введении в эмали ртутных фунгисидов необходимо соблюдать правила безопасности, относящиеся к работе с ртутными препаратами.[ …]

Неблагоприятное воздействие загрязнение воздушной среды оказывает (вследствие абразивного действия, осаждения сажи и коррозии) на фасады и крыши зданий, металлоконструкции и транспорт, причем коррозия металлов зависит от относительной влажности воздуха: коррозия алюминия начинается при влажности воздуха более 80%, мягкой стали — при влажности от 60 до 75%, никеля и меди — при влажности от 63 до 70%. Коррозия происходит в значительной степени под действием серной кислоты, которая образуется в воздухе при взаимодействии серного ангидрида с водяными парами и выпадает с дождем.[ …]

Действие синтетическихповерхностн о-а к т и в-ных веществ на оборудование. Результатом воздействия этих веществ на оборудование является коррозия, которая может возникнуть на металлических стенах стиральных машин, выпускных отверстиях умывальников, на оборудовании очистительных станций или в водоснабжающих станциях. Систематические опыты показали, что коррозионное действие растворов чистого алкиларилсульфоната (0,8 г активной части вещества на 1 л) является весьма малым, но оно усиливается при наличии неорганических солей. Самые большие повреждения претерпевает цинк, коррозия меди и алюминия намного меньше.[ …]

В Советском Союзе разработано несколько типовых конструкций сбцрно-разборных понтонов для цилиндрических резервуаров, которые монтируются через лазовые люки. Для изготовления элементов понтонов используют алюминий и его сплавы, пенопласты, пластики или комбинации этих материалов, причем предпочтение отдается понтонам из синтетических материалов, стоимость которых на 25—30% ниже, чем металлических, а масса меньше в 3—4 раза. При серийном изготовлении понтонов в заводских условиях монтаж их в резервуаре недолог (резервуар емкостью 5—10 тыс. м3 оборудуется бригадой из 3 человек за 8—10 дней). Капитальные вложения на сооружение понтонов окупаются снижением потерь бензина от испарения менее чем за 1 год эксплуатации резервуара. Применяемые ранее плавающие понтоны часто тонули в резервуарах и этим вызвали недоверие -к ним производственников. Причинами затопления понтонов .главным образом являются неудачные конструкции затворов, герметизирующих пространство между краем понтона и стенкой резервуара, а также дефекты сварки, трещины и коррозия или деформация резервуара. Затопляться могут и исправные понтоны за счет газовых и воздушных пробок, случайно закаченных под понтон вместе с нефтепродуктом или нефтью из подводящих трубопроводов после их ремонта, если трубопроводы не оборудованы фитингами для вывода газа. Газовоздушные пробки, всплывая над приемо-раздаточным патрубком, способны нарушить герметичность затвора и выбросить значительную массу жидкости на понтон. По этой же причине не рекомендуется закачивать в резервуары, оборудованные понтонами, продукты с давлением насыщенных паров выше установленной нормы.[ …]

В полупроизводственных условиях такой же раствор N30 с pH 5,6—5,7 циркулировал со скоростью 2 м/с в контуре, проходя 65—70 раз магнитное поле напряженностью 41 к А/м. Продолжительность цикла составляла 48 ч. В этих условиях коррозия пластин алюминия снизилась на 88%, Стали 45 — на 87% и чугуна — на 68%.[ …]

Близкие результаты получены и А. Н. Шаховым. Он подвергал магнитной обработке дистиллерную жидкость (концентрированный водный раствор солей, преимущественно хлоридов). В раствор помещали образцы из Стали 20, сплава алюминия с бронзой и медные пластинки. Напряженность магнитного поля в опытах с образцами стали составляла 5 кА/м (62 Э), с образцами алюминия с бронзой 35 кА/м (440 Э) и с образцами из бронзы 100 кА/м (1250 Э). При этом коррозия уменьшилась соответственно на 25, 25,6 и 64,3%.[ …]

Некоторые пигменты обладают специфическими свойствами, определяющими область их применения. Так, в настоящее время установлено, что цинковый крон является лучшим ингибитором, т. е. лучшим материалом для предохранения от коррозии алюминия и его сплавов; поэтому в грунтовки для алюминия и его сплавов в качестве пигмента вводят обязательно цинковый крон.[ …]

Более надежным приемом можно считать поддержание в межэлектродном объеме условий, предотвращающих образование мало-или нерастворимых соединений. Для выбора таких условий целесообразно использовать диаграммы Пурбе [104], описывающие область коррозии и пассивации металла в водных средах в зависимости от pH и ЕЬ. Как подтвердили экспериментальные исследования, для железа и алюминия необходимо поддерживать pH менее 4 или более 10 для активации поверхности электрода, а также редокси-потенциал ниже —(0,2ч-0,4) В. Подтверждением этих предпосылок являются электрокоагуляторы, предложенные Вильнюсским ПКБ механизации и автоматизации, использующие в качестве рабочего раствора кислые или щелочные электролиты гальванических или других производств.[ …]

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция — процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Образование при этом крупных хлопьев с разрывом сольвентных оболочек и изменением форм связи воды способствует изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств. Эти соли вводят в осадок в виде 10 %-ных растворов. Могут быть также использованы отходы, содержащие РеС13, А О з и др. Наиболее эффективным является применение хлорного железа совместно с известью. Доза хлорного железа составляет 5-8%, извести 15-30% (от массы сухого вещества осадка). Недостатком реагентной обработки является высокая стоимость, повышенная коррозия материалов, сложность транспортирования, хранения и дозирования реагентов.[ …]

Коррозионная активность ряда металлов и сплавов уменьшается в определенных окружающих условиях. Такая потеря активности известна под названием «пассивация». Пассивация вызывается формированием защитной пленки (возможно, окис-ной) на поверхности металла. Природа и свойства защитных пленок очень важны с точки зрения стойкости к эрозионной коррозии. Способность этих пленок защищать металл зависит от быстроты и легкости, с которыми они образуются при первоначальной экспозиции металла в среде, от их стойкости к механическим повреждениям и от скорости их возобновления после разрушения или повреждения. Защита от коррозии железа, никеля, титана, алюминия и их сплавов, которые образуют пассивные окисные пленки, зависит от доступа кислорода к их поверхности. В связи с этим условия, при которых увеличивается скорость диффузии кислорода к поверхности указанных металлов, будут способствовать образованию окислов и, следовательно, уменьшению скорости коррозии металлов. Наоборот, увеличение скорости диффузии кислорода к поверхности активных (непассивирующихся) металлов, например меди, приводит к увеличению скорости разъедания металла вследствие возрастания скорости реакции по реакции (3).[ …]

При каких условиях начинается разрушение алюминия на воздухе

Некоторые интересуются, ржавеет ли алюминий на воздухе. Если будет разрушена оксидная пленка на верхнем слое металла, то может начаться процесс коррозии. В результате может проявиться ржавчина. Рост пленки, как правило, замедляется на свежем воздухе. Следует помнить, что оксид алюминия отличается хорошей сцепкой с поверхностью металла.

Если лист хранится на складе, то пленка будет от 0,01 до 0,02 мкм. Если металл соприкасается с сухим кислородом, то толщина оксидной пленки на поверхности будет от 0,02 до 0,04 мкм. Если алюминий подвергают термической обработке, то толщина пленки изменяется. Она будет равна 0,1 мкм.

Считается, что алюминий обладает достаточной стойкостью, чтобы использовать его на свежем воздухе. Например, его применяют в сельской местности, а также в удаленных промышленных зонах.

Защитное покрытие алюминия

Производству алюминиевого изделия сопутствует образование естественной защитной поверхности. Покрытие обладает высокой степенью сопротивляемости коррозии. Именно тонкий оксидный слой не даёт алюминию окисляться.

Непроницаемая плёнка прочно «сцепляется» с алюминием. Данная особенность выгодно отличает его от других металлов. Слой к тому же самовосстанавливается, когда повреждается механическим путём.

Благодаря уникальным свойствам и наличию защитной поверхности у алюминия весьма широкая область использования. Металл применяют для выпуска упаковки, проводов, деталей и даже украшений. Сегодня он встречается почти в каждой промышленной сфере.

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.

Неорганические соединения

Алюминий не стоек к действию кислот. Исключение составляют концентрированные азотная и серная кислоты — их окислительные свойства настолько сильны, что при контакте с алюминием на его поверхности образуется прочный слой оксида алюминия, препятствующий дальнейшему разрушению металла (поэтому концентрированную азотную или серную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах). Разбавленная азотная или серная кислота — более слабый окислитель — энергично реагирует с алюминием.

В кислотах алюминий растворяется тем хуже, чем меньше содержит дополнительных примесей. Следует помнить, что анодное окисление не защищает от воздействия кислот, поскольку они разрушают слой Al2O3. Химическая активность кислот увеличивается с ростом температуры. Например, с возрастанием температуры на 10°С скорость коррозии удваивается. Увеличение концентрации кислоты, как правило, увеличивает скорость коррозии (концентрированные серная и азотная кислоты — исключение).

Соляная кислота вызывает сильную коррозию. Действие этой кислоты нельзя ослабить добавлением ингибиторов.

Фтороводородная кислота оказывает самое сильное влияние на алюминий. Даже непродолжительное взаимодействие разбавленной кислоты ведет к полному растворению алюминия.

Кислородсодержащие кислоты хлора (HClO4, HClO3, HClO) вызывают сильную коррозию алюминия.

Серная кислота вызывает равномерную коррозию алюминия, интенсивность которой зависит от концентрации. Разбавленная кислота средней концентрации при комнатной температуре отличается умеренной агрессивностью. Наиболее агрессивна кислота концентрации 80%. Некоторые вещества, входящие в состав алюминиевых сплавов, а также ионы, содержащиеся в воде (особенно фториды и хлориды), усиливают действие серной кислоты.

Сернистая кислота вызывает локальную коррозию алюминия.

Сера и халькогены (селен и теллур) на алюминий не действуют.

Фосфорная кислота разрушает алюминий умеренно или сильно (в зависимости от концентрации).

Мышьяк при комнатной температуре не действует на алюминий.

Мышьяковая кислота (H3AsO4) и окись мышьяка сильно разрушают алюминий, а мышьяковистая кислота (H3AsO3) без нагревания на него не влияет.

Азотистая кислота (HNO2) при комнатной температуре не действует на алюминий.

Азотная кислота (HNO3) воздействует на алюминий по-разному, в зависимости от концентрации. Разбавленные растворы интенсивно разрушают алюминий. В концентрированных растворах вследствие окислительных процессов поверхность алюминия пассивируется и коррозия замедляется. Наиболее сильную коррозию вызывает кислота концентрацией 10-60%. Действие азотной кислоты приводит к равномерной коррозии. С увеличением чистоты алюминия возрастает его стойкость к коррозии. Наличие в составе слава примесей меди, кремния, магния усиливает воздействие азотной кислоты.

Источник

Опасна ли для алюминия серная кислота?

Люди интересуются, ржавеет ли алюминий в серной кислоте. Подобная кислота является потенциально опасной для сплавов. Она обладает ярко выраженными окислительными свойствами. Они разрушают оксидную пленку и ускоряют коррозию металла.

Интересным моментом является то, что концентрированная холодная сера не влияет на алюминий. Если алюминий нагреть, тогда могут начаться процессы коррозии металла. В таком случае появляется соль, ее называют сульфатом алюминия. Она растворима в воде.

Будет ли происходить коррозия металла при контакте со щелочью?

Не стоит допускать контакта алюминия с различными щелочами. Они легко разрушают защитную пленку на верхнем слое. Металл вступает в реакцию с водой, после чего начинает выделяться водород. Процесс коррозии происходит в данном случае быстро. Ртуть и медь также пагубно влияют за защитный слой алюминия.

Итак, мы выяснили, ржавеет ли алюминий. Как видите, не всегда он имеет хорошую коррозионную защиту.

Алюминий и его реакция с водой

Впервые алюминий был получен лишь в начале XIX века. Cделал это физик Ганс Эрстед. Свой эксперимент он проводил с амальгамой калия, хлоридом алюминия и ртутью.

Кстати, название этого серебристого материала произошло от латинского слова «квасцы», потому что именно из них добывается этот элемент.

Квасцы [Wikimedia]

Квасцы – это природные минералы на основе металлов, которые объединяют в своем составе соли серной кислоты.

Раньше алюминий считался драгоценным металлом и стоил на порядок дороже, чем золото. Объяснялось это тем, что металл было довольно сложно отделить от примесей. Так что позволить себе украшения из алюминия могли только богатые и влиятельные люди.

Японское украшение из алюминия [Wikimedia]

Но в 1886 году Чарльз Холл придумал метод по добыче алюминия в промышленном масштабе, что резко удешевило этот металл и позволило применять его в металлургическом производстве. Промышленный метод заключался в электролизе расплава криолита, в котором растворен оксид алюминия.

Алюминий — очень востребованный металл, ведь именно из него изготавливаются многие вещи, которыми человек пользуется в быту.

Применение алюминия

Благодаря ковкости и легкости, а также защищенности от коррозии, алюминий является ценным металлом в современной промышленности. Из алюминия изготавливают не только кухонную посуду — он широко используется в авто- и авиастроительстве.

Также алюминий является одним из самых недорогих и экономичных материалов, так как его можно использовать бесконечно, переплавляя ненужные алюминиевые предметы, например, банки.

Алюминиевые банки

Металлический алюминий безопасен, но его соединения могут оказывать токсическое действие на человека и животных (особенно хлорид, ацетат и сульфат алюминия).

Физические свойства алюминия

Алюминий — достаточно легкий металл серебристого цвета, который может образовывать сплавы с большинством металлов, особенно с медью, магнием и кремнием. Также он весьма пластичен, его без труда можно превратить в тонкую пластинку или же фольгу. Температура плавления алюминия = 660 °C, а температура кипения — 2470 °C.

Химические свойства алюминия

При комнатной температуре металл покрывается прочной пленкой оксида алюминия Al₂O₃, которая защищает его от коррозии.

С окислителями алюминий практически не реагирует из-за защищающей его оксидной пленки. Однако ее можно легко разрушить, чтобы металл проявил активные восстановительные свойства. Разрушить оксидную пленку алюминия можно раствором или расплавом щелочей, кислотами или же с помощью хлорида ртути.

Благодаря восстановительным свойствам алюминий нашел применение в промышленности — для получения других металлов. Этот процесс называется алюмотермией. Такая особенность алюминия заключается во взаимодействии с оксидами других металлов.

Алюмотермическая реакция с участием оксида железа (III) [Wikimedia]

Например, рассмотрим реакцию с оксидом хрома:

Cr₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Cr.

Алюминий хорошо вступает в реакцию с простыми веществами. Например, с галогенами (за исключением фтора) алюминий может образовать иодид, хлорид, или бромид алюминия:

2Al + 3Cl₂ → 2Al­Cl₃

С другими неметаллами, такими как фтор, сера, азот, углерод и т.д. алюминий может реагировать только при нагревании.

Также серебристый металл вступает в реакцию и со сложными химическими веществами.Например, с щелочами он образует алюминаты, то есть комплексные соединения, которые активно используются в бумажной и текстильной промышленности. Причем в реакцию вступает как гидроксид алюминия

Al(ОН)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]),

так и металлический алюминий или же оксид алюминия:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + ЗН₂.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

С агрессивными кислотами (например, с серной и соляной) алюминий реагирует довольно спокойно, без воспламенения.

Если опустить кусочек металла в соляную кислоту, то пойдет медленная реакция — сначала будет растворяться оксидная пленка — но затем она ускорится. Алюминий растворяется в соляной кислоте с выделением водорода. В результате реакции получается хлорид алюминия:

Al₂O₃ + 6HCl = 2Al­Cl₃ + 3H₂O

2Al + 6HCl → 2Al­Cl₃ + 3H₂.

Хлорид алюминия [Wikimedia]

Здесь вы найдете интересные опыты на изучение химических свойств металлов.

Реакция алюминия с водой

Если опустить алюминиевую стружку в обычную воду, ничего не произойдет, потому что алюминий защищен оксидной пленкой, которая не дает этому металлу вступить в реакцию.

Только сняв защитную пленку хлоридом ртути, можно получить результат. Для этого металл нужно вымачивать в растворе хлорида ртути на протяжении двух минут, а затем хорошо его промыть. В результате получится амальгама, сплав ртути и алюминия:

3Hg­CI₂ + 2Al = 2Al­CI₃ + 3Hg

Причем она не удерживается на поверхности металла. Теперь, опустив очищенный металл в воду, можно наблюдать медленную реакцию, которая сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида алюминия:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂.

Источник: https://melscience.com/ru/articles/alyuminij-i-ego-reakciya-s-vodoj/