OXIDÁCIA HLINÍKA: HRDZÍ HLINÍK?

Ako je hliník odolný voči korózii? Je hliník odolný voči korózii?

Všeobecne povedané, hliník a jeho zliatiny majú vynikajúcu odolnosť proti korózii. Hliník vo svojom prirodzenom stave, komerčne čistý alebo hliník 1xxx, má najlepšiu odolnosť proti korózii, ale táto kvalita je ohrozená, pretože sa pridávajú zliatiny, najmä meď a železo, ale aj horčík alebo zinok. Legujúce prvky používané na dosiahnutie požadovaných vlastností väčšiny komerčných skupín hliníkových zliatin sú uvedené nižšie.

Tieto prvky, pridané v malých percentách, sa pridávajú, aby poskytli kovu požadované vlastnosti pevnosti, ťažnosti, zvariteľnosti, opracovateľnosti, odolnosti proti korózii a iné. Kvôli určitému stupňu predvídateľnosti zmien vlastností medzi rôznymi skupinami zliatin sa zvyčajne používajú na rôznych trhoch. Na účely tohto blogového príspevku budeme diskutovať hlavne o odolnosti proti korózii, ale pri rozhodovaní o zliatine by sa žiadne vlastnosti nemali posudzovať izolovane.

Aký je vzťah medzi oxidáciou hliníka a odolnosťou proti korózii?

Paradoxne, oxidácia hliníka je ústrednou súčasťou jeho odolnosti proti korózii. Hliník má veľmi vysokú afinitu ku kyslíku. Keď je nový hliníkový povrch vystavený v prítomnosti vzduchu alebo akéhokoľvek iného oxidačného činidla, rýchlo sa vytvorí tenký, tvrdý film oxidu hlinitého (alebo hydratovaného oxidu v nestálej vode). Táto oxidácia hliníka je presne to, čo robí hliník tak odolným voči korózii.

Tento film je chemicky relatívne inertný. Odolnosť hliníka proti korózii závisí od nečinnosti tohto povrchového filmu hliníka alebo hydratovaného oxidu. Keď sa tento povrchový film rozpustí, dochádza ku korózii; keď fólia utrpí lokálne poškodenie a nemôže dôjsť k samoliečeniu, nasleduje lokalizovaná korózia.

Tento povrchový film je vo všeobecnosti stabilný v rozsahu pH približne 4,5 až 8. Film môže zostať stabilný aj v iných prípadoch v závislosti od prostredia, napríklad kyselina dusičná pri pH 0, ľadová kyselina octová pri pH 3 alebo amoniak hydroxid pri pH 13. Oxidový film sa môže rozpustiť vo väčšine silných kyselín a zásad, v tomto prípade bude korózia hliníka rýchla.

Rovnako ako všetky bežné architektonické a konštrukčné prvky, hliník bude za určitých podmienok korodovať. Je to pravdepodobnejšie, keď sa pre projekty alebo aplikácie vyberie nesprávna zliatina. Aby ste dosiahli dobré výsledky s hliníkom, je dôležité vedieť nasledovné:

podmienky, za ktorých dôjde ku korózii

formu, ktorú bude mať korózia

rýchlosť korózie

akékoľvek preventívne opatrenia, ktoré je možné prijať

Hrdza hliník? Je hliník odolný voči hrdzi?

Hrdzanie je forma korózie, ktorá je špecifická pre železo a oceľ (pretože obsahuje železo). V skutočnosti je hrdza bežný názov pre oxid železa, keď sa železo alebo oceľ spája s kyslíkom a podlieha oxidácii. Preto hliník nemôže hrdzavieť.

Hrdzavie hliníková zliatina?

Hliník a jeho zliatiny sú odolné voči korózii. Aj keď je hliník prirodzene pružný, jeho odolnosť s pridaním väčšieho množstva zliatin klesá. Odolnosť hliníka voči korózii je spôsobená oxidáciou. Keď sa nové hliníkové povrchy dostanú do kontaktu so vzduchom alebo inými oxidačnými činidlami, vytvorí sa tenký, tvrdý film oxidu hlinitého, ktorý ho chráni pred koróziou. Je však dôležité poznamenať, že hliník nie je úplne odolný voči korózii a za určitých podmienok môže korodovať.

Ktoré zliatiny majú najlepšiu odolnosť proti korózii?

1xxx

Alloy 1100: Hliník triedy 1100 je komerčne čistý hliník. Má vynikajúcu odolnosť proti korózii a je bežný v chemickom a potravinárskom priemysle. Inak ide o mäkký a tvárny kov s výbornou opracovateľnosťou. Zliatinu 1100 nájdete často v aplikáciách, ktoré vyžadujú tvarovanie. Dá sa zvárať akoukoľvek metódou, ale nie je tepelne upravovateľná.

3xxx

Zliatina 3003: Zliatina 3003 je najbežnejšia z hliníkových zliatin. Ide o čistý hliník komerčnej kvality s 20-percentným zvýšením pevnosti vďaka prídavku mangánu a medi. Má tiež vynikajúcu odolnosť proti korózii, spracovateľnosť a možno ho zvárať alebo spájkovať, ťahať alebo točiť.

5xxx

Zliatina 5052:5052 je tiež veľmi populárna zliatina, pretože má najvyššiu pevnosť zo všetkých druhov tepelne neupraviteľných. Pre svoju odolnosť voči korózii je obzvlášť bežný v morských a slaných vodách. Má vynikajúcu spracovateľnosť a ľahko sa ťahá alebo tvaruje do zložitých tvarov.

6xxx

Zliatina 6061:6061 je najuniverzálnejšia z tepelne spracovateľných zliatin, vrátane odolnosti proti korózii, spracovateľnosti pri žíhaní a zvárateľnosti. Zliatinu 6061 nájdete vo výrobkoch a aplikáciách, ktoré vyžadujú trifectu dobrého vzhľadu, lepšiu odolnosť proti korózii a dobrú pevnosť.

Zliatina 6063: 6063 je zvyčajne známa ako architektonická zliatina kvôli svojej vysokej pevnosti v ťahu, vynikajúcej povrchovej úprave a vysokej odolnosti voči korózii. 6063 nájdete v interiérových a exteriérových architektonických nastaveniach a obloženiach. Často je eloxovaný.

Letecký priemysel (2xxx a 7xxx)

V leteckom a kozmickom priemysle je potrebná vysoká pevnosť a vysoká odolnosť proti korózii. Z tohto dôvodu sa letecký priemysel vo všeobecnosti obmedzuje na hliníkové série 2xxx a 7xxx. Zníženú odolnosť legovaného hliníka proti korózii v týchto sériách obídeme prostredníctvom pokovovaných vložiek, ktoré sú z čistého hliníka a sú legované do pevnejšej hliníkovej zliatiny pod ním. Čistý hliník dodáva lietadlu potrebnú odolnosť proti korózii bez toho, aby bola ohrozená pevnosť konštrukčného hliníka.

Alloy 2011: Alloy 2011, inak známa ako Free Machining Alloy (FMA), je známa svojou vysokou mechanickou pevnosťou a vynikajúcim opracovaním, a preto ju vidíte v zložitých a detailných dieloch. Ak je táto zliatina opracovaná pri vysokej rýchlosti, vytvorí jemné triesky, ktoré sa však dajú ľahko odstrániť.

Alloy 2014: Alloy 2014 je na báze medi s veľmi vysokou pevnosťou a vynikajúcim opracovaním. Nájdete ho v mnohých konštrukčných leteckých aplikáciách, pretože má vysokú odolnosť proti korózii.

Alloy 2024: Alloy 2024 sa veľmi bežne používa kvôli svojej kombinácii vysokej pevnosti a vynikajúcej odolnosti proti únave. Nájdete ho všade tam, kde produkty vyžadujú dobrý pomer pevnosti a hmotnosti. Jeho odolnosť proti korózii je však pomerne nízka, takže ho často uvidíte buď s eloxovaným povrchom (pozri nižšie), alebo s Alcladom.

Zliatina 7075: Spomedzi všetkých hliníkových zliatin je 7075 jednou z najpevnejších zliatin. Rovnako ako 2024 má vynikajúci pomer pevnosti k hmotnosti a používa sa v častiach, ktoré budú vystavené vysokému namáhaniu. 7075 je možné tvarovať žíhaním a potom v prípade potreby tepelne spracovať.

Ako rýchlo prebieha oxidácia hliníka?

Oxidácia hliníka prebieha rýchlejšie ako oxidácia ocele, pretože hliník má silnú afinitu ku kyslíku. Keď sa všetky atómy hliníka spoja s kyslíkom, proces oxidácie sa zastaví.