Jak zničit hliník?

Koroze hliníku je proces destrukce kovu pod vlivem různých vnějších faktorů. Navzdory mnoha výhodám, včetně lehkosti, pevnosti a snadného zpracování, je hliník náchylný ke spontánní destrukci. Z tohoto důvodu jsou výrobky z něj vyrobené dodatečně chráněny. V tomto článku se podíváme na příčiny koroze, její typy a stávající způsoby ochrany.

Jak je hliník chráněn před korozí?

Při výrobě hliníkových výrobků se používá metoda, díky které se na jejich povrchu vytváří přirozená ochrana proti korozi – eloxování. Jedná se o elektrochemický proces zaměřený na vytvoření tenkého oxidového filmu, který pevně přilne k povrchu hliníku a zabrání jeho oxidaci. Má vysoké antikorozní vlastnosti. Navíc, i když je tato vrstva mechanicky poškozena, je schopná samohojení.

Tyto jedinečné vlastnosti umožňují široké použití kovu v různých průmyslových odvětvích. Různé hliníkové výrobky – profily, trubky, plechy, úhelníky, tyče atd., jsou široce používány ve stavebnictví, krajinářství, strojírenství, ale i v nábytkářském, dopravním a jiném průmyslu.

Někdy však eloxování nestačí, zvláště když kov interaguje s agresivními látkami. Z tohoto důvodu se provádí dodatečná antikorozní ochrana – například nanesením práškové barvy nebo polymerového nátěru. O tom budeme hovořit podrobněji později.

Příčiny koroze

Koroze kovů je vždy důsledkem působení vnějších faktorů, které postupně spouštějí proces destrukce. Vzniká jako důsledek chemické, elektrochemické nebo fyzikálně chemické interakce s prostředím. Podívejme se na hlavní důvody vzhledu:

• Kyselý nebo zásaditý útok. Drsné chemické prostředí může hliník rozpustit, poškodit jeho přirozenou ochranu a způsobit tvorbu bublin na povrchu. Mezi kyseliny, které způsobují největší poškození kovů, patří kyselina chlorovodíková, fluorovodíková a kyselina fosforečná. Mezi alkálie patří hydroxid sodný nebo draselný.
• Mechanický náraz. Při delším tření nebo silném nárazu se může povrch hliníkového produktu pokrýt bublinkami, protože jeho oxidová vrstva je vážně poškozena a do hry vstupují další faktory.
• Produkty rozkladu paliva. Pobyt v prostředí, které obsahuje produkty rozkladu paliva, také způsobuje zničení přirozené ochrany kovu. Kyseliny a aldehydy obsažené v těchto produktech způsobují korozi. Proto je v megaměstech hliník náchylnější ke korozním procesům.
• Chemická reakce. Hliník silně reaguje se sodíkem, bromem, fluorem a chlorem. Při reakci se sodíkem tvoří hlinitan sodný a uvolňuje vodík. A reakce s bromem, fluorem a chlorem vede ke vzniku odpovídajících halogenidů hliníku. Jednoduše řečeno, to způsobuje oxidaci a destrukci kovu.
• Stavební směsi. Vápenné a cementové malty, včetně mokrého betonu, jsou pro hliník velmi agresivním prostředím. Jejich přímý dopad spouští korozní procesy. Je to dáno obsahem alkálií a chloridů v betonu.

Druhy koroze hliníku

Korozní procesy mohou probíhat také různými způsoby: každý z nich má své jméno, může se lišit ve vnějších projevech a mít různé příčiny. Podívejme se na druhy koroze.

Důlková koroze (obecně)

Nejběžnější typ koroze, který se navenek projevuje tvorbou malých vřídků (důlků) na povrchu kovu. Tyto důlky se mohou také prohloubit, pokud je hliníkový produkt skladován na vzduchu nebo je neustále v kontaktu s vlhkostí a půdou. Důvodem takové destrukce je interakce hliníku se solemi rozpuštěnými v elektrolytu. Jakákoli vlhkost, včetně vody, je vodivá látka.

Galvanická (kontaktní) koroze

Vzniká při kontaktu hliníku s jinými kovy v přítomnosti elektrolytu (vlhké prostředí). V tomto procesu hliník nejčastěji působí jako anoda a jiný kov jako katoda. V tomto případě se elektrony přenášejí z anody na katodu, což vede ke zničení hliníkového produktu. Za určitých podmínek lze tomuto procesu zabránit – například pokud je kov uchováván na suchém vzduchu. Ve venkovských oblastech se galvanická koroze vyskytuje méně často. A ve městech, kde lze ve vzduchu pozorovat vysoký obsah chloridů (blízkost moře nebo oceánu), vyžaduje hliník další ochranný nátěr.

Štěrbinová koroze hliníku

K tomuto typu destrukce dochází v úzkých štěrbinách a trhlinách na povrchu hliníkových dílů, které jsou rovněž naplněny kapalným médiem. Vzhledově tento typ poškození korozí připomíná skvrny od vody.

Nejčastěji se štěrbinová koroze vyskytuje na površích, které jsou v kontaktu s mořskou nebo říční vodou, a také na prvcích vnějšího pláště automobilových vozidel. Dalším důvodem mohou být nevhodné podmínky skladování a přepravy hliníkových výrobků. Nedostatečná ochrana spojů vede k hromadění vlhkosti z atmosféry v nich. Kromě toho se může ve štěrbinách hromadit kondenzát, pokud je hliník přemístěn z chladné do teplé místnosti.

Koroze hliníkových vláken

Poměrně často jsou hliníkové výrobky natřeny, aby je chránily před korozními procesy a omezily kontakt s jejich katalyzátory. Pokud je však nátěr nanesen nesprávně – například tím, že nedojde k důkladnému vyčištění kovového povrchu před nanesením barvy – pak tyto vady mohou v budoucnu způsobit vznik vláknité koroze. Vypadá jako tenké podélné pruhy na povrchu produktu.

Dalšími příčinami jsou mechanické poškození povlaku: škrábance, třísky. Tento typ koroze však není tak nebezpečný, protože nevede ke zničení produktu, ale pouze kazí jeho vzhled.

Stresová koroze

Ve srovnání s předchozími typy koroze není tento konkrétní obvyklý. Nebezpečí však spočívá v tom, že při korozních procesech pod napětím dochází ke zničení i vysoce pevných slitin.

Příčinou destrukce je dlouhodobý provoz hliníkového výrobku při velkém zatížení, zejména pokud často překračuje přípustné hodnoty. To vede k tvorbě trhlin v kovu, který postupně ztrácí svou pevnost a stává se nepoužitelným.

Mezikrystalická koroze

Další vzácný typ poškození. Pokud hliník prozkoumáte pod mikroskopem, zjistíte, že má zrnitou strukturu. Ke korozi dochází právě na hranicích těchto zrn. Nejčastěji se projevuje, když je obsah mědi nebo křemíku ve slitině příliš vysoký, to znamená, že nejsou splněny výrobní normy.

Podpovrchová koroze hliníku

K tomuto typu koroze jsou nejvíce náchylné vysoce pevné slitiny (například slitiny systému Al-Zn-Mg). Menší korozní léze, která se objeví na povrchu produktu, se postupně prohlubuje a má podobu kanálku. Prostřednictvím této prohlubně proniká elektrolyt pod povrch kovu a způsobuje jeho odlupování.

Korozí voda hliník?

Voda je jedním z hlavních faktorů, které způsobují korozi většiny kovů. Z tohoto důvodu vyvstává otázka, jak voda ovlivňuje hliník.

Je zde několik funkcí. Nejprve je kov zpočátku chráněn před vlhkostí oxidovým filmem. Korozní procesy se mohou začít projevovat pouze v případě jeho poškození. Pokud hliník umístíte do běžné vody bez nečistot, pak nebudou patrné známky poškození. Pokud se však voda zahřeje na 80 °C nebo se do ní přidá alkálie, kov se začne zhoršovat. Například po přidání chloridu rtuťnatého se hliník po krátké době změní na amalgám – slitinu rtuť-hliník.

Přítomnost soli ve vodě má také škodlivý vliv na kov. Z tohoto důvodu se standardní produkty při vystavení mořské vodě rychle stávají nepoužitelnými. Pro provoz v takových podmínkách je nutné volit výrobky vyrobené ze slitin, které obsahují hořčík nebo křemík. Ale přítomnost mědi naopak urychluje proces ničení.

Jak zastavit korozi hliníku?

Existují různé způsoby, jak zabránit korozi. Některé metody se používají i ve fázi výroby hliníkových výrobků – například eloxování, které jsme zmínili výše. Také mezi metodami:

• Legování. Čistý hliník se k výrobě produktů obvykle nepoužívá, v podstatě všechny produkty jsou vyrobeny ze slitin. Legující přísady ve svém složení ovlivňují vlastnosti hotového výrobku – například ho činí trvanlivějším, zvyšují elektrickou vodivost nebo odolnost proti korozi. Například slitiny s vyšším obsahem mědi jsou náchylnější k destrukci. A nejvíce odolné proti korozi jsou dural a AD31.
• Zbarvení. Nejčastěji se hliník natírá práškovými barvami. To se provádí ve třech fázích: čištění povrchu, nástřik barviva a polymerace při teplotě 220°C. Díky jednotné tloušťce povlaku je kov lépe chráněn před vnějšími faktory, které vyvolávají korozní procesy. Při provádění stavebních prací, při kterých přichází hliník do styku s betonem a cementovými maltami, je třeba jej chránit také bitumenovým nátěrem nebo roztaveným bitumenem.

Aby nedošlo ke zničení hotových výrobků, je vhodné dodržovat následující doporučení:

• Vyhněte se kontaktu s jinými kovy. Pro zamezení galvanické koroze se u hliníkových konstrukcí doporučuje použít spojovací materiál z nerezové nebo pozinkované oceli. Pro jiné prvky jsou vhodné například držáky, způsoby ochrany jako základní nátěr nebo použití těsnění z pryže, bitumenu nebo paronitu.
• Dodržujte podmínky skladování. Snažte se totiž zabránit vnikání vlhkosti na povrch hliníkových výrobků, skladujte je v suchých místnostech a při venkovním skladování je chraňte markýzami.

Nejúčinnějším krokem k ochraně je hned od začátku správná volba slitiny. Při výběru je třeba vzít v úvahu jeho odolnost proti korozi a provozní podmínky. Například standardní slitiny s vysokým obsahem mědi se při vystavení mořské vodě rychle stanou nepoužitelnými.

Abyste se ujistili, že složení slitiny odpovídá GOST a že samotné výrobky jsou vyráběny bez porušení nebo závad, doporučujeme zakoupit hliníkové výrobky od MetOptTrading SC. Hliníkové výrobky dodáváme přímo z výrobních závodů – KUMZ OJSC a KRAMZ LLC. To zaručuje výrobu v souladu s GOST, dostupnost certifikátů a 100% kvalitu.

Zdroj fotografií: freepik.com

Hliník je žádaný v různých průmyslových oblastech, protože má dobrou pevnost, spolehlivost, odolnost proti opotřebení a mnoha negativním faktorům životního prostředí. Ale kromě všech výhod má takový materiál konkurenční výhodu – hliník je odolný vůči korozi i v různě obtížných podmínkách použití, kdy je vystaven mnoha agresivním látkám. Proč hliník nekoroduje? Podívejme se na to podrobněji v tomto článku.

Proč hliník nerezaví?

Struktura kovu je postavena tak, že je schopna se samostatně chránit před korozí. Při vystavení vzduchu vytvoří volné atomy hliníku oxidový film. Chrání materiál před destruktivními procesy.

Přírodní oxidová vrstva má malou tloušťku (až 3 nm). Ale pokud vytvoříte určité podmínky, pak se tento film nezhorší po mnoho let a stane se vynikající ochranou před negativními vnějšími vlivy.

Jakmile je však narušena celistvost oxidové vrstvy, okamžitě začne proces koroze kovu. Postupem času ztratí své původní vlastnosti.

Ničení vždy začíná od povrchu. Poté koroze proniká dále do struktury kovu rychlostí, která závisí na slitině a různých negativních vnějších vlivech. Nejprve se kovové výrobky stanou matnými nebo změní svůj odstín, po kterém se objeví charakteristické skvrny a tečky. A následkem dalšího kontaktu s nebezpečným prostředím vznikají korozní produkty, které destruktivní proces jen urychlují. Mezi tyto agresivní vnější faktory patří teplotní podmínky, bludné proudy a blízkost různých kovů. Rychlost destrukce ovlivňuje i chemické složení slitiny, struktura kovu a vnitřní pnutí.

Jaké jsou příčiny koroze?

Materiál se rychle kazí, pokud byl poškozen oxidový film.

A různé vnější faktory tento proces pouze urychlují:

1. Kontakt s kyselinou nebo zásadou. Koroze hliníku v kyselém prostředí je zcela běžná. Kyselina dusičná nebo sírová rychle vede k destrukci hliníku, což dává velmi silnou reakci. I zředěná kyselina podporuje tvorbu nevratných procesů, které nelze oslabit přidáním jakýchkoliv inhibitorů. Negativně působí organické kyseliny a jejich soli.
2. Mechanický faktor. Jedná se o nárazy, tření, vysoké opotřebení – vše, co vede k tvorbě třísek a škrábanců na horní vrstvě. Všechny vytvořené defekty se stanou místem pro volný tok vlhkosti do kovu, a tedy začátek destrukce koroze.
3. Produkty rozkladu paliva. Pokud jsou hliníkové výrobky neustále v kontaktu s produkty rozkladu kapalného paliva, povede to k rychlé destrukci přirozené ochrany materiálu. Kyseliny a aldehydy obsažené v těchto produktech způsobují rez. Proto jsou v megaměstech hliníkové výrobky náchylnější k poškození korozí.
4. Chemická reakce. Nejzávažnějšími ničiteli kovů jsou fluor, draslík, sodík, chlor a brom. Při kontaktu s těmito prvky začíná silná chemická reakce, která v konečném důsledku přispívá k oxidaci a destrukci kovu.
5. Stavební směsi. Roztoky obsahující vápno a cement jsou extrémně agresivním prostředím pro hliník. Beton okamžitě spustí korozní procesy.

Existují však také faktory, které mohou zpomalit a dokonce zastavit proces korozní destrukce hliníku, podívejme se na ně podrobněji:

1. Čistota slitiny. Při výrobě odpovědných a důležitých zařízení a naložených konstrukcí se zpravidla používá vysoce čistý kov s minimálním množstvím nečistot. Podle statistik podléhá slitina obsahující 90 % čistého kovu korozním procesům 80krát rychleji než slitina sestávající z 99 % hliníku.
2. Prostředí, ve kterém se hliník nachází. Je důležité zvážit složení slitiny a další oblast použití. Například vysoké procento mědi v kompozici může snížit pravděpodobnost rychlé destrukce během dlouhodobého vystavení mořské vodě. Důležité je také vyloučit nepříznivou blízkost, která může přispívat ke vzniku vazby katoda-anoda.
3. Hodnota pH média. Vrstva oxidu se tvoří přirozeně, když je pH prostředí v rozmezí od 3 do 9. To je optimální acidobazická rovnováha, při které se nemohou rozvinout korozní procesy.
4. Přítomnost další ochranné vrstvy. Pro zvýšení antikorozních vlastností přírodní vrstvy se často používají speciální ochranné barvy nebo polymerní nátěry. Ale eloxování kovů se rozšířilo.

Po eloxování se vytvoří odolný a silný ochranný povlak (až 25 nm), který je mnohem obtížnější poškodit. Proto mají výrobky z eloxovaného hliníku vyšší pevnost a trvanlivost.

Pro zlepšení ochranné vrstvy se používá proces elektrolýzy, při kterém hliník působí jako anoda a další materiály jako katoda. Celý systém je naplněn do nádoby s elektrolytem, ​​po které jí prochází elektrický proud o určité síle.

Během procesu eloxování se kov nejen stává silnějším, spolehlivějším a odolnějším vůči destruktivním vnějším faktorům, ale také krásnějším, protože může být dodatečně natřen v různých barvách, což zvyšuje jeho estetickou hodnotu. Anodová vrstva nevyžaduje zvláštní údržbu, zachovává si své ochranné a dekorativní vlastnosti po dlouhou dobu a má vynikající antivandalské vlastnosti. Proto mají výrobky z eloxovaného hliníku působivou škálu použití, zvláště když je nutné použít konstrukce v obtížných venkovních podmínkách.

Výroba osvětlovací techniky Alumpark nabízí vysoce kvalitní hliníkové eloxované osvětlovací stožáry. Jsou vynikající pro použití v různých regionech a nebojí se negativního vlivu vnějších faktorů. Všechny produkty mají dlouhou záruku.

Proč se hliník kazí na vzduchu?

Destrukce korozí je do značné míry ovlivněna stupněm agresivity prostředí:

• venkovské oblasti mají zpravidla malé procento nebezpečných nečistot, průměrnou úroveň vlhkosti, a proto nejsou pro hliníkové výrobky tak agresivní;
• pobřežní oblasti, v tomto případě je zvýšená úroveň vlhkosti a hliník je také negativně ovlivněn mořskými solemi, které jsou rovněž významným faktorem pro výskyt korozivních destruktivních procesů;
• městské oblasti, kde převládá velké množství produktů rozkladu paliva, síry a oxidů uhlíku;
• průmyslové oblasti, ve kterých je velké množství síry, uhlíku a různých kyselin a jsou pro kov velmi nebezpečné.

Následující negativní faktory zvyšují rychlost rozvoje korozního procesu ve vzduchu:

1. Indikátor vlhkosti. Pokud dochází k pravidelnému kontaktu s vlhkostí a obecně je úroveň vlhkosti normální, nebude to mít žádný vliv na kovové výrobky. Pokud je ale vysoká vlhkost (více než 80 %), mnohonásobně to zvýší míru destrukce hliníku.
2. Složení okolní atmosféry. Čím více nebezpečných nečistot v atmosférickém vzduchu, tím vyšší je pravděpodobnost, že hliník začne rezavět. Nejagresivnější jsou sírany, které se často vyskytují v průmyslových oblastech.
3. Množství elektrolytů. Rozvoj koroze ve vzduchu závisí na tzv. délce zvlhčování a chemickém složení elektrolytů umístěných na povrchu. Pokud je okolní vlhkost asi 80% a teplota na povrchu je nad 0°, pak se za těchto podmínek objeví kondenzovaná vlhkost, která vede k postupné destrukci přirozené oxidové vrstvy.
4. Klimatické podmínky regionu, kde je důležitá nejen úroveň vlhkosti, ale také doba trvání, intenzita srážek, průměrná teplota a počet slunečných dnů v roce.

Pokud však provádíte eloxování, můžete zvýšit životnost a chránit ji před negativními vnějšími vlivy.

Jak voda ovlivňuje hliník?

Hlavní negativní dopad mají chloridy a ionty těžkých kovů nacházející se ve vodě. Chloridové ionty jsou schopny pronikat přírodními oxidovými filmy, protože jsou malé velikosti a mohou nahradit atomy kyslíku. To vede ke zhoršení trvanlivosti ochranného nátěru a ke vzniku koroze.

Ve sladké vodě podléhá kov hlavně důlkové korozi. Ale pokud pravidelně sušíte hliníkové výrobky, pak je riziko vážné rzi zpravidla minimální. Proto se tak často používají hliníkové hrnce, kotlíky, pánve, lžíce a hrnky, které bez problémů slouží desítky let.

Pravděpodobnost zničení se zvyšuje, pokud voda stojí, protože obsahuje nebezpečnější nečistoty. Je zvláště škodlivé, pokud je hliník v kontaktu s vodou po dlouhou dobu.

Něco jiného je, když je hliník v mořské vodě. Obsahuje velké množství rozpuštěných anorganických solí, z nichž většinu tvoří chloridy. Ale pH mořské vody je v přípustném limitu pro kov 8,2. Tato hodnota nepřekračuje normu ochrany pro přírodní oxidový film. To vysvětluje dobrou odolnost kovu vůči mořské vodě. Ale slitiny hliníku a hořčíku, kde obsah hořčíku není vyšší než 2,5 %, jsou méně náchylné k negativním účinkům slané vody. Tato slitina se aktivně používá při stavbě lodí.

K ochraně hliníkových výrobků před agresivní mořskou nebo sladkou vodou se používají různé metody:

1. Aplikace ochranných nátěrů, jako jsou barvy nebo laky. Vytvářejí spolehlivou bariéru mezi vodou a hliníkem a zabraňují kontaktu s nebezpečnými chemikáliemi a tím i interakci s nimi. Tyto povlaky se však zpravidla rychle opotřebovávají, a proto vyžadují pravidelnou aktualizaci.
2. Aplikace antikorozních nátěrů, které obsahují zinek nebo jiné kovy. Tato možnost zabraňuje negativním vnějším vlivům, je sice dlouhodobější, ale ošetřovaný povrch vyžaduje specializovanou péči.
3. Eloxování. Toto je nejúčinnější způsob ochrany hliníku v mořské vodě, protože vytváří tvrdý oxidový film, který má vynikající odolnost proti korozi, časem nedegraduje a nevyžaduje žádnou zvláštní údržbu.

Důležitým aspektem ochrany hliníkových výrobků před korozí v mořské vodě je správný výběr slitiny, pravidelná kontrola celistvosti povrchu a jeho správná údržba.

V mnoha ohledech mohou být korozní procesy v mořské vodě podpořeny všemi druhy znečištění, zvýšenou teplotou a biologickými vlivy.

Hliník má přirozený ochranný film. Ale při vystavení mnoha vnějším faktorům – ať už je to vysoká vlhkost, zvýšená teplota nebo nebezpečné chemikálie – je ochranná vrstva zničena. Proto se používají různé metody, které zlepšují trvanlivost kovu. Jedná se o aplikaci různých kompozic. Nejúčinnějším způsobem je ale eloxování. Eloxované výrobky jsou nejspolehlivější a nejodolnější, a proto mají tak širokou škálu aplikací.