Korrosionsschutz von Aluminium

 

Cm. ebenfalls Arten von Aluminiumkorrosion

Atmosphärische Korrosion von Aluminium

Bild 1.1 – Atmosphärische (allgemeine) Korrosion von Aluminium [3]

Atmosphärische Korrosionsfaktoren

Widerstand Aluminium und seine Legierungen atmosphärische Korrosion hängt ab von:

1) auf klimatische Bedingungen, in denen sie sich befinden:

  • Feuchtigkeit;
  • Dauer und Intensität der Niederschläge;
  • Temperatur;
  • die Anzahl der Sonnentage pro Jahr;

2) über den Grad der Luftverschmutzung, das heißt, die Konzentrationen:

  • Schwefeldioxid (SO2);
  • Stickoxide (NOx);
  • die Menge und chemische Zusammensetzung von Staub.

Klimafaktoren und der Grad der Luftverschmutzung wirken zusammen. beispielsweise, schwebende Luftverschmutzung kann den kritischen Wert der relativen Luftfeuchtigkeit senken reduce, bei dem sich Korrosion zu entwickeln beginnt. Diese Faktoren können auch das Gegenteil bewirken: Regen erhöht die Luftfeuchtigkeit., sondern wäscht auch Staub und Korrosionsprodukte weg, was die Korrosionsrate reduzieren kann

Relative Luftfeuchtigkeit

Die Rate der atmosphärischen Korrosion hängt von der relativen Luftfeuchtigkeit ab, nicht nur die Niederschlagsmenge oder -intensität in einem bestimmten Gebiet. Der Regen ist eins, aber nicht der einzige Faktor, von der die relative Luftfeuchtigkeit abhängt.

Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Wasserdampfdruck und dem maximalen Wasserdampfdruck bei einer bestimmten Temperatur. Dieses Verhältnis wird in Prozent ausgedrückt..

Bei normaler Raumtemperatur gilt Luft als:

  • trocken, wenn die relative Luftfeuchtigkeit nicht mehr als beträgt 30 %;
  • normal, wenn die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 50 zu 60 %;
  • nass, wenn die relative Luftfeuchtigkeit höher ist 80 %;
  • mit Feuchtigkeit gesättigt, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von ca. 100 %.

In Wüsten und Trockengebieten überschreiten die RH-Werte selten 10-20 %, während es in gemäßigten Klimazonen hauptsächlich zwischen 40 und 60 %. Bei einem Regenguss kann es erreichen 90-95 %, und während tropischer Regenfälle zu nähern 100 % [2].

Taupunkt

Der Taupunkt ist die Temperatur, bei dem die Feuchtigkeitskondensation beginnt. Bei einer bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit ist dies die Temperatur, zu dem Sie die Luft kühlen müssen, damit es mit Feuchtigkeit gesättigt wird, und es begann auf den nächsten Oberflächen herauszufallen.

Dauer der Befeuchtung und Sulfatelektrolyt

Die Korrosion von Metallen im Freien hängt von der sogenannten Befeuchtungsdauer und der chemischen Zusammensetzung von Oberflächenelektrolyten ab. Die Dauer der Hydratation wird als Periode bezeichnet, bei der genügend Feuchtigkeit auf der Metalloberfläche für Korrosion vorhanden ist. Die Dauer der Hydratation wird normalerweise bestimmt, wie die Zeit, während der die relative Luftfeuchtigkeit überschreitet 80 % und, gleichzeitig, die Temperatur auf der Metalloberfläche ist höher 0 ºS. Unter diesen Bedingungen kann es zur Kondensation von Feuchtigkeit auf der Metalloberfläche kommen..

Kritische relative Luftfeuchtigkeit

Atmosphärische Korrosion von Metallen, einschließlich, Aluminium, tritt in dünnen Feuchtigkeitsfilmen auf, die sich auf der Oberfläche des Metalls befinden. Es gibt einen kritischen Schwellenwert für die relative Luftfeuchtigkeit, unterhalb derer Aluminium und seine Legierungen nicht korrodieren. Das ist weil, dass bei zu geringer Luftfeuchtigkeit zu wenig Feuchtigkeit vorhanden ist, um einen kontinuierlichen Elektrolytfilm auf der Metalloberfläche zu erzeugen. Für eine frisch behandelte Aluminiumoberfläche in einer nicht kontaminierten Atmosphäre liegt dieser Schwellenwert bei etwa 66 % (Bild 1.2) [2].

Bild 1.2 - Einfluss von Feuchtigkeit auf die atmosphärische Korrosion von Aluminium [2]:
Kurve 1 - mit SO-Konzentration2 Über 1 %; Kurve 2 – ohne SO2

Keine Sulfate – keine Korrosion

In normalen ländlichen Gebieten und in Atmosphären mit mäßiger Sulfatbelastung, Umweltbeständigkeit von Aluminium ist sehr hoch. Lochfraß (Lochfraß) kann bei Aluminiumprodukten in einer Atmosphäre mit hohem Sulfatgehalt und hoher Luftfeuchtigkeit auftreten.. Unter diesen Bedingungen kann Aluminium einen Korrosionsschutz erfordern..

Chloride

Das Vorhandensein von Salzen (insbesondere Chloriden) in der Luft verringert die Haltbarkeit von Aluminium, aber in geringerem Maße, als die meisten anderen Baumaterialien. Die maximale Tiefe von Korrosionsgruben beträgt normalerweise nur einen kleinen Bruchteil der Dicke des Aluminiumteils.. Im Gegensatz zu Kohlenstoffstahl sind die Festigkeitseigenschaften von Aluminiumteilen, korrodiert, bleiben praktisch unverändert.

Korrosion von Aluminium im Boden

Das Korrosionsverhalten von Aluminium im Boden ist ein sehr wichtiges Praxisthema. Elektro- und Telekommunikationskabel, Wasser- und Gasverteilungsnetze, sowie die Grundlagen von Verkehrszeichen, Straßenlaternen und diverse Straßenaufbauten – all das besteht sehr oft aus Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Säure-Alkalinität des Bodens

Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen, und inklusive Aluminium, in Kontakt mit Böden, ist sehr schwer. Der Boden zeichnet sich durch einen pH-Wert aus, was eng mit der Art und dem Gehalt der darin gelösten Salze zusammenhängt, die Menge an Kohlendioxid (CO2), sowie mögliche Verschmutzung durch industrielle und häusliche Abwässer. Typischerweise haben Böden einen sauren pH-Wert von 3,5 zu 4,5. Mit zunehmender Tiefe von der Erdoberfläche steigt der pH-Wert an (Abbildung 2).

Bild 2 - Abhängigkeit des pH-Wertes im Boden von seiner Tiefe [2]

 

Elektrischer Widerstand des Bodens

Die Korrosionsaggressivität des Bodens hängt mit seinem spezifischen elektrischen Widerstand zusammen, was nicht nur von der Zusammensetzung des Bodens abhängt, aber der Wassergehalt und die Konzentration anorganischer Salze . Auf dem Bild 3 zeigt schematisch die Abhängigkeit der Korrosionsrate von Aluminium vom spezifischen Widerstand verschiedener Bodenarten [2].


Bild 3 – Die Beziehung zwischen dem spezifischen elektrischen Widerstand
Boden und seine Korrosivität [2]

Korrosionsformen von Aluminium in Böden

Ungeschütztes Aluminium im Boden kann folgende Korrosionsformen aufweisen [2]:

  • Lochfraßkorrosion;
  • galvanische Korrosion (in Kontakt mit anderen Metallen);
  • Streustromkorrosion.

Schutz von Aluminium im Boden

Für Aluminium, was im Boden funktioniert, am häufigsten wird Korrosionsschutz in Form einer bituminösen Beschichtung verwendet, sowie kathodischer Schutz.

Aluminium in Süßwasser

Physikalische Chemie des Wassers

Wasser ist ein starkes Lösungsmittel, die sich auflösen kann:

  • viele anorganische und organische Verbindungen,
  • Flüssigkeiten, wenn sie polar sind und eine Hydroxylgruppe enthalten;
  • Gase.

Daher hat jedes Wasser einen variablen Gehalt:

  • anorganische Salze;
  • gelöste Gase;
  • Feststoffe in Suspension und
  • organisches Material.

Jedoch beeinflussen nicht alle dieser gelösten Elemente die Aluminiumkorrosion.. Den Haupteinfluss auf die Korrosion von Aluminium haben die in Wasser gelösten Stoffe [2]:

  • Chloride;
  • Schwermetallionen.

Einfluss der Chloridkonzentration

Es ist allgemein anerkannt, dass Chloridionen von allen Anionen die höchste Fähigkeit besitzen, in den natürlichen Oxidfilm auf der Aluminiumoberfläche einzudringen [2]. Das ist weil, dass diese Ionen sehr klein und sehr beweglich sind. Es ist bekannt, welche chloride, sowie Fluoride, Bromide und Jodide sind Anionen, die die Korrosion von Aluminium in Wasser aktivieren (Abbildung 4), während Sulfate, Nitrate und Phosphate aktivieren diese Korrosion weniger (Abbildung 5.1) oder gar nicht aktivieren. Die Besonderheit von Chloriden ist, dass, dass sie Sauerstoffatome in der Aluminiumoxidschicht ersetzen können. Dies führt zu einer Schwächung der Korrosionsbeständigkeit des Oxidfilms [2].

Bild 4 – Einfluss der Chloridkonzentration auf die Korrosionsbeständigkeit
Legierung 3003 im Süßwasser [2]

Bild 5.1 – Einfluss der Sulfatkonzentration auf die Korrosionsbeständigkeit
Legierung 3003 im Süßwasser [2]

Lochfraßkorrosion

In natürlichem Süß- und Leitungswasser kann Aluminium Lochfraßkorrosion (Lochfraß) erleiden (Abbildung 5.2). aber, bei regelmäßiger Reinigung und Trocknung ist die Gefahr schwerer Korrosion sehr gering. Aluminiumpfannen, Töpfe und Pfannen, sowie Soldaten-Aluschalen, Löffel und Becher, serviert vom Glauben – jahrzehntelang ohne Korrosionsspuren.

Korrosionsgefahr steigt, wenn das wasser still ist, und Aluminium ist für längere Zeit nass.

Bild 5.2 – Lochfraßkorrosion von Aluminium [3]

Einfluss von Kupfer

Das Vorhandensein von Kupfer in Aluminiumlegierungen verringert deren Korrosionsbeständigkeit erheblich. Solche Legierungen werden nur unter der Bedingung ihres zuverlässigen Korrosionsschutzes verwendet..

Aluminium in Meerwasser

Chloride im Meerwasser

Normalerweise enthält Meerwasser ca. 35 g / l gelöste anorganische Salze, davon entfallen etwa auf Chloride 19 %. Dies ist mit der erhöhten korrosiven Aktivität von Meerwasser verbunden..

PH-Wert von Meerwasser

Der pH-Wert von Meerwasser nahe der Oberfläche der Meere und Ozeane ist sehr stabil und liegt bei ca. 8,2. Dieser pH-Wert liegt im Stabilitätsbereich des natürlichen Oxidfilms. Dies erklärt die gute Korrosionsbeständigkeit von Aluminium in Meerwasser..

Aluminiumlegierungen für Meerwasser

Im Meerwasser Aluminium-Magnesium-Legierungen (AlMg) mit einem Magnesiumgehalt von höchstens 2,5 %. Diese Legierungen werden zur Herstellung von Schiffsrümpfen und anderen tragenden Strukturen verwendet.. Für Decksaufbauten reicht die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen der Serie 6xxx (AlMgSi-Legierungen) völlig aus.

Aluminium in Kontakt mit Beton

Die Verwendung von Aluminium in der Bauindustrie zwingt es dazu, mit den meisten Materialien in Kontakt zu kommen, die im Bau verwendet werden: Beton, Gips, Polymere usw.. P.

Wirkung von Beton

Aluminium widersteht gut Beton und Mörtel, trotz ihrer stark alkalischen Eigenschaften mit einem pH-Wert von ca. 12. Wenn Beton zu härten beginnt, es gibt immer eine leichte Ätzung von Aluminium mit einer Tiefe von nicht mehr 30 Mikron. Dieser Einfluss, aber, verlangsamt sich nach einigen Tagen Kontakt (Abbildung 6). Dies führt zu einer sehr lokalisierten Abnahme des pH-Werts auf 8 Einheiten und die Bildung eines Schutzfilms aus Calciumaluminat auf der Aluminiumoberfläche.

Bei Aluminiumgussteilen hat Beton eine ähnliche Wirkung.. Dies verbessert die Haftung zwischen diesen Materialien.. Danach, wie Beton aushärtet (trocken), Korrosion tritt in der Regel nicht mehr auf. Allerdings gibt es, wo sich Feuchtigkeit ansammelt und bleibt, Korrosion kann entstehen. Eine erhöhte Menge an Korrosionsprodukten kann zu Rissen im Beton führen..

Schutz von Aluminium vor Betoneinwirkung

Daher Spritzer nass alkalischer Baustoffe, z.B, Mörtel und Beton, oberflächlich lassen, aber deutlich sichtbare Flecken auf Aluminiumoberflächen. Da diese Flecken schwer zu entfernen sind, dann müssen sichtbare Aluminiumoberflächen geschützt werden, z.B, auf Baustellen.

Diese Art der Korrosion kann durch das Anstreichen des Aluminiums mit Bitumen oder Lacken wirksam verhindert werden., stabil in alkalischer Umgebung. Da sich die Oxidschicht in stark alkalischer Umgebung zersetzt, dann ist das Eloxieren von Aluminium in diesem Fall nicht als Korrosionsschutz geeignet.

Gilt als, dass Aluminium in trockener Atmosphäre innerhalb eines Gebäudes in Kontakt mit ausgehärtetem Beton keinen Korrosionsschutz benötigt.

Die Wirkung von Chloriden

Es wird normalerweise vor dem Beton zugesetzt 3 % Calciumchlorid, um das Abbinden von Beton zu beschleunigen, und auch um ein Einfrieren im Winter zu verhindern. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des spezifischen elektrischen Widerstandes von Beton., sowie seine Fähigkeit, Feuchtigkeit zu speichern. All dies trägt zu einer Erhöhung der Korrosivität von Beton bei..

Aluminium und Chemikalien

Aufgrund der schützenden Eigenschaften der natürlichen Oxidschicht, Aluminium zeigt eine gute Beständigkeit gegen viele Chemikalien. aber, in einer Umgebung mit niedrigem oder hohem pH-Wert (weniger 4 und mehr 9) löst sich die Oxidschicht auf und, daher, beschleunigte Korrosion von Aluminium. Daher sind anorganische Säuren und konzentrierte Laugen sehr korrosiv gegenüber Aluminium..

Ausgenommen hiervon sind konzentrierte Salpetersäure- und Ammoniaklösungen. Sie korrodieren Aluminium nicht.

In mäßig alkalischen wässrigen Lösungen kann die Korrosion durch den Einsatz von Silikaten als Inhibitoren verlangsamt werden.. Solche Inhibitoren sind in Reinigungslösungen enthalten.

Die meisten anorganischen Salze sind gegenüber Aluminium nicht besonders korrosiv. Eine Ausnahme bilden hier Schwermetallsalze.. Als Folge der Schwermetallreduktionsreaktion auf der Aluminiumoberfläche kann es zu starker galvanischer Korrosion kommen.. Ein Beispiel für ein solches Schwermetall ist Kupfer..

Aluminium hat eine gute Beständigkeit gegen viele organische Verbindungen. Aluminiumausrüstung wird bei der Herstellung und Lagerung vieler organischer Chemikalien verwendet.

Aluminium und Schmutz

Schmutz, die sich auf der Aluminiumoberfläche ansammelt, kann die Haltbarkeit bis zu einem gewissen Grad verringern. Dies gilt vor allem für die Oberfläche von Aluminium, die über längere Zeit Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Schmutzansammlung verhindert das Austrocknen der Oberfläche und schafft Bedingungen für Korrosion. Daher werden Aluminiumkonstruktionen je nach Verschmutzungsgrad ein- bis zweimal im Jahr gewaschen..

Quellen:

  1. Materialien der SAPA Corporation.
  2. KORROSION VON ALUMINIUM /Christian Vargel, 2004
  3. TALAT 1252