Алюминиевые сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью, но это не значит, что коррозию можно игнорировать при любых условиях эксплуатации. Для конструктивных элементов, обрабатываемых на станках с ЧПУ, коррозия редко является единой проблемой для всего материала. Вместо этого она обычно носит локальный характер, обусловленный совокупным воздействием рабочей среды, геометрией детали и методами соединения.
В этой статье описываются риски коррозии, с которыми могут столкнуться алюминиевые детали в практическом применении, и объясняется, как этими рисками можно управлять с помощью соответствующих инженерных решений.
Ржавчина и коррозия алюминия
С точки зрения материаловедения, алюминий не образует "красную ржавчину" (оксид железа), как углеродистая сталь, но он подвергается окислению и коррозии.
Термин "ржавчина" относится именно к оксиду железа, образующемуся на железе и стали. Поскольку алюминиевые сплавы не содержат железа, на них никогда не образуется красновато-коричневая ржавчина.
Натуральная защитная пленка
При контакте с воздухом алюминий быстро образует плотный слой оксида алюминия . Невооруженным глазом это выглядит как небольшое потускнение или поседение поверхности. Для большинства внутренних работ этот слой действует как естественная защита; хотя он и снижает блеск поверхности, но Внутренний металл и несущая способность остаются практически незатронутыми.
Вопросы структурной целостности
В нормальных промышленных условиях алюминий редко подвергается масштабному шелушению, отслаиванию или "ржавлению насквозь", характерному для углеродистой стали. Реальные проблемы заключаются в следующем локализованная сильная коррозия вызванные насыщенной солью средой, застоем воды в щелях или контактом с разнородными металлами, которые являются основными факторами, влияющими на целостность конструкции.
Виды коррозии алюминия
Понимание распространенных типов коррозии является основой для разработки эффективного плана защиты. Хотя алюминий не "ржавеет", он корродирует под воздействием факторов окружающей среды, обычно образуя белый или серовато-белый порошок и оксидные пленки.
Равномерное окисление
Это наиболее распространенное изменение поверхности при нормальных атмосферных условиях. Оно представляет собой утолщение естественной оксидной пленки и обычно влияет только на эстетику с минимальным воздействием на прочность конструкции.
- Внешний вид: Поверхность меняется от ярко-серебристой до тускло-серый или матовый (облачный).
- Основная причина: Длительное воздействие стандартных атмосферных условий.
- Рекомендация: В первую очередь эстетический вопрос. Используйте Анодирование, полировка или браширование для более стабильной и привлекательной отделки.
Точечная коррозия
Питтинг - это локализованная коррозия и наиболее распространенный способ разрушения алюминия в средах, богатых хлоридами. Как только это начинается, образуются крошечные, но глубокие полости, угрожающие усталостной прочности и герметичности.
- Внешний вид: Локализация белый порошок; однажды вытертый, маленький ямы видны.
- Основная причина: Высокая концентрация хлорид-ионы (например, прибрежные солевые брызги, антиобледенительные соли, хлорированные чистящие средства).
- Рекомендация: Используйте Серия 5xxx сплавы для повышения прочности; наносить покрытия большой толщины Анодирование или Порошковая покраска/окраска для создания полного барьера.
Гальваническая коррозия
Когда алюминий соприкасается с более благородным металлом (например, нержавеющей сталью или медью) во влажной среде, алюминий действует как анод и растворяется преимущественно . Эта коррозия очень разрушительна и сосредоточена в местах соединений.
- Внешний вид: Интенсивная коррозия сосредоточена на место контакта с разнородными металлами.
- Основная причина: Соединения между алюминием и нержавеющей сталью/углеродистой сталью в влажные или электролитические среды.
- Рекомендация: Используйте изоляционные шайбы, втулки или антикоррозийные герметики изолировать металлы; избегайте воздействия на металлические контактные поверхности в зонах с высоким содержанием солевого аэрозоля.
Межкристаллитная коррозия
Это происходит на границы зёрен сплава. На поверхности могут быть незначительные изменения, но внутренняя структура теряет прочность - это похоже на "гниющую древесину". Это представляет собой серьезную угрозу безопасности для высокопрочных деталей.
- Внешний вид: Поверхность выглядит целой, но под нагрузкой происходит внезапное хрупкое разрушение или появляются мелкие сетевые трещины.
- Основная причина: Неправильный термическая обработкачто приводит к неравномерному химическому составу на границах зерен (обычное явление для Серии 2xxx и 7xxx).
- Рекомендация: Строгий контроль процессы термообработки (например, состояние T6) и выбирайте поставщиков с жестким контролем качества материалов.
Коррозионное растрескивание под напряжением (КРН)
Это результат совместного действия растягивающее напряжение и коррозионная среда. Это самый опасный режим разрушения для конструкционных деталей, поскольку он часто приводит к внезапному растрескиванию без предупреждения.
- Внешний вид: Детали внезапно разрушаются при нагрузках, значительно меньших предела текучести.
- Основная причина: Большой остаточные напряжения при обработке (из-за агрессивной черновой обработки на ЧПУ или деформации зажима) в сочетании с влагой.
- Рекомендация: Выполните отжиг для снятия напряжения после обработки высокопрочного алюминия; уменьшить точки концентрации напряжений в конструкции (например, увеличить R-образные заготовки).
Щелевая коррозия и коррозия под пленкой
Это происходит, когда вода и агрессивные среды задерживаются в застойные зоны (например, нахлесточные швы или кромки прокладок), что приводит к резкому ухудшению местного pH.
- Внешний вид: Накопление продукты белой коррозии внутренние щели; покрытие покрывается волдырями или шелушится.
- Основная причина: Застойная вода в проектирование мертвых зон.
- Рекомендация: Избегайте застойных дизайнов; добавляйте дренажные канавки или отверстия; использовать правильное снятие фасок для обеспечения равномерного покрытия.
Как предотвратить коррозию алюминия?
Антикоррозийные стратегии должны быть интегрированы с начального этапа проектирования и до финальной стадии обработки.
Стратегия выбора материала
Состав сплава напрямую влияет на то, как алюминий ведет себя в коррозионной среде. Для конструкционных деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, выбор материала должен основываться как на механических требованиях, так и на условиях длительного воздействия.
В практической обработке коррозионные характеристики можно понимать следующим образом:
- Серия 5xxx (Al-Mg сплавы)
Такие сплавы, как 5052 и 5083, обладают превосходной устойчивостью к солевому туману и влажной среде. Их обычно выбирают для применения в морских условиях, на открытом воздухе и в химической промышленности, где коррозионная стойкость является приоритетом. - Серия 6xxx (сплавы Al-Mg-Si)
Сплавы 6061 и 6082 обеспечивают сбалансированное сочетание прочности, коррозионной стойкости и обрабатываемости. Это делает их наиболее широко используемыми алюминиевыми сплавами для конструкционных элементов, обрабатываемых на станках с ЧПУ. - Серия 7xxx (сплавы Al-Zn-Mg-Cu)
Высокопрочные сплавы, такие как 7075, более чувствительны к коррозии под воздействием окружающей среды и коррозионному растрескиванию под напряжением. При использовании в конструкционных деталях они требуют строгого контроля напряжений и надежной защиты поверхности.
Выбор сплава, соответствующего условиям эксплуатации, снижает потребность в агрессивной обработке поверхности и повышает долговременную надежность.
2. Стратегия структурного проектирования
Основная задача - устранить места скопления агрессивных сред и предотвратить возникновение очагов электрохимических реакций.
- Проектирование дренажа: Избегайте застойных мертвых зон; предусмотрите дренажные отверстия для предотвращения щелевой коррозии.
- Оптимизация профиля: Используйте фаски или радиусы, чтобы обеспечить равномерное покрытие всех краев поверхности (например, краской).
- Изоляция разнородных металлов: Для полного устранения гальванической коррозии используйте изолирующие прокладки или герметики.
3. Общие методы обработки поверхности
После того, как материал и дизайн окончательно подобраны, обработка поверхности является завершающим этапом, обеспечивающим дополнительный барьер от воздействия окружающей среды.
| Метод | Назначение и особенности | Лучшее для |
| Анодирование | Утолщает оксидный слой; повышает износостойкость и износостойкость; выпускается в разных цветах. | Большинство внутренних и легких наружных деталей |
| Твердое анодирование | Значительно более толстый слой; чрезвычайно высокая износостойкость. | Детали, работающие в абразивных и жестких средах |
| Порошок / краска | Создает органическое барьерное покрытие. | Большие корпуса, наружные конструкции |
| Химическая пленка | Часто используется в качестве предварительной обработки; обеспечивает некоторую проводимость. | Электроника и детали, требующие заземления |
Заключение
Коррозия алюминия - это, по сути, локализованный отказ возникающие при определенных условиях окружающей среды и конструкции, а не просто вопрос "проржавеет ли она".
Если выбор материала, проектирование дренажа, изоляция разнородных металлов и обработка поверхности планируются на ранних стадиях, алюминиевые сплавы могут стабильно работать в течение длительного времени даже в суровых условиях.
👉 Не стесняйтесь отправьте нам ваши чертежи и экологические требованияs. Наша команда инженеров может предоставить полное предложение по обработке и антикоррозийной обработке ваших алюминиевых деталей.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
1. Будет ли ржаветь алюминий, если его намочить?
Ответ: Алюминий не образует красной ржавчины. Он быстро вступает в реакцию с водой и кислородом, образуя плотная защитная пленка из оксида алюминия. В повседневной пресноводной среде эта пленка эффективно защищает внутренний металл.
2. Корродирует ли алюминий на открытом воздухе?
Ответ: Он окисляется и тускнеет. В местах с высоким содержанием солевых брызг (например, на побережье) или в местах с застойной водой, питтинг может возникнуть, что может повлиять на эстетику и прочность конструкции.
3. Сколько времени требуется алюминию для коррозии?
Ответ: Алюминий образует свой естественный защитный оксидный слой в секунды. Вредная коррозия (как и точечная) зависит от окружающей среды: она может длиться десятилетиями в помещении, но без защиты видимая коррозия может проявиться через несколько недель в среде с высоким содержанием соли.
4. Будет ли ржаветь голый алюминий?
Ответ: Голый алюминий будет окисляться. Однако это окисление выгодно так как он образует естественную защиту металла. Вредная коррозия возникает только тогда, когда голый алюминий подвергается воздействию суровые СМИ (например, хлорид-ионы или сильные щелочи) или соприкасается с разнородными металлами.
