Коррозия алюминия

Не смотря на то, что алюминий и его сплавы обладают хорошей коррозийной стойкостью, местные формы коррозии все же могут наблюдаться в некоторых случаях, при этом важным моментом является понимание факторов, которые способствуют их появлению.

Коррозию можно определить как реакцию, происходящую между металлом его непосредственным окружением, которое может иметь естественное или химическое происхождение. Наиболее известной формой коррозии считается ржавление железа. Все металлы обладают свойством вступать в реакцию с окружающей средой, отличие заключается лишь в ее интенсивности. Для благородных металлов, вроде золота, интенсивность реакции является незначительной, тогда как для железа напротив, степень реагирования весьма значительна. Алюминий в данном случае не является исключением, однако, к счастью, он так же обладает склонностью к  самопассивации, поэтому в большинстве случаев это не становится проблемой.

Существует 2 основных фактора, которые имеют влияние на общее протекание процесса коррозии алюминия. Одним из них является агрессивность окружающей среды, вторым – химическая и металлургическая структура. Окружающая среда может быть различной – от простой атмосферы до некой среды, типа почвы, воды, строительных материалов, пищи и химикатов. Наружная атмосфера обычно классифицируется как сельская, промышленная или приморская, в зависимости от географического расположения. В сельской атмосфере уровень естественного загрязнения весьма низок, промышленная и приморская атмосфера более агрессивна, чаще всего вследствие присутствия в ней соответственно сульфатов и хлоридов. Почвы, вода и строительные материалы так же отличаются по своей агрессивности, в зависимости от таких их свойств, как состав, химическая активность, интенсивность аэрации и электропроводимость.  Химическая среда, как правило, имеет уникальный  состав, поэтому коррозийный эффект может быть определен достаточно точно.

Чистый алюминий имеет наибольшую коррозийную стойкость, однако с уменьшением его чистоты путем добавления легирующих элементов стойкость уменьшается. Больше всего коррозийную стойкость уменьшает медь, а меньше всего – магний. Эффект, оказываемый основными используемыми легирующими элементами на коррозийную стойкость алюминия, отображен в таблице

Общий эффект, оказываемый основными легирующими элементами на коррозийную стойкость алюминия.

Металлургическое состояние алюминиевого сплава для некого состава определяется историей его производства. Деформированный сплав может быть получен либо путем нагартовывания, либо путем тепловой обработки раствора. Сплавы алюминия так же могут существовать в литой форме. Короче говоря, деформационное упрочнение означает деформацию при комнатной или немного большей температуре, а для полуфабрикатов используется прокатка. Основным признаком прокатки является смещение в матрицах, варьирующихся от субзерен с рваными границами, до высокоплотных  конфигураций «лесов» и линий скольжения. Холодные структуры так же образуются в результате таких процессов, как резка, штамповка и формовка. Двумя основными группами нагартовывающихся сплавов являются сплавы на основе  Al-Mn (серия 3000) и Al-Mg (серия 5000).

В общем, тепловая обработка электролитом состоит из двух основных этапов. Первый включает выдержку в нагревательной печи при температурах от 450°C до 550°C в течение заранее определенных промежутков времени, зависящих от данного состава сплава, за которой следует закалка в воде или на воздухе, опять же в зависимости от сплава.  Вторым этапом является дисперсионное твердение, выполняемое при температурах от 20°C до приблизительно 175°C. В течении 1-ого этапа большинство из элементов сплава помещаются в твердый раствор, а затем частично освобождаются от этого состояния в процессе дисперсионного твердения . Если речь идет не о межзеренной границе или о каком-либо другом энергетический благоприятном регионе, то освобожденный из твердого раствора материал сохраняет сцепку с матрицей и таким образом увеличивает свою прочность.  В случае продления периода  дисперсионного твердения или повышения температуры наблюдается тенденция к разрушению сцепления и уменьшению прочности материала. На границах зерен процесс дисперсионного твердения зачастую более сложен, чем в остальных областях, а не сцепленные частицы находятся в фазе упрочнения. Выделение ( вторичных фаз ) по границам зёрен. Основными сплавами, подвергающимися температурной обработке, являются сплавы, основанные на Al-Cu (ряд 2000), Al-Mg-Si (ряд 6000), Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu (ряд 7000).

Несмотря на существование достаточно большого количества литейных сплавов, большинство из них все же приобретают свои свойства благодаря добавлению магния, кремния и меди, по отдельности или в комбинации. Количество магния может варьироваться в диапазоне от  3 до 11 %, для кремния это значение составляет от 3 до 13 %, а для меди – от 1 до 5%. Они производятся с легирующими добавками от «литых» до «тепловой обработки в растворе» в зависимости от состава сплава. Их основной структурой является структура дендритических клеток в алюминиевой матрице. Некоторые из изменений основной структуры имеют место благодаря тепловой обработке.