Tại sao khả năng chống ăn mòn lại quan trọng ở thanh nhôm
Thanh nhôm được sử dụng trong các giá đỡ kết cấu, phụ kiện gia công, đầu nối điện và ốc vít, và trong nhiều ứng dụng đó, thanh nhôm phải tồn tại nhiều năm tiếp xúc với độ ẩm, hóa chất hoặc không khí muối. Nhôm về bản chất có khả năng chống ăn mòn vì một màng oxit mỏng, dày đặc hình thành ngay lập tức trên bề mặt mới và ngăn chặn sự tấn công tiếp theo. Khả năng bảo vệ tự nhiên đó có thể bị suy yếu hoặc tăng cường bởi tính chất hóa học của hợp kim và cách chuẩn bị bề mặt, đó là lý do tại sao hai thanh có kích thước giống nhau có thể hoạt động rất khác nhau trong cùng một môi trường.
Các yếu tố quyết định khả năng chống ăn mòn
Thành phần hợp kim là yếu tố đầu tiên. Các loại nhôm nguyên chất như dòng 1xxx mang lại khả năng chống ăn mòn nói chung tốt nhất, trong khi các hợp kim chứa đồng-trong dòng 2xxx và 7xxx dễ bị rỗ và ăn mòn điện hơn. Các hợp kim magie-mang 5xxx chẳng hạn như 5052 và 5083 được đặc biệt đánh giá cao về khả năng chống nước mặn. Xử lý bề mặt là yếu tố thứ hai: anodizing điện hóa làm dày lớp oxit và có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng một cách đáng kể. Yếu tố thứ ba chính là môi trường. Clorua trong không khí biển, chất lỏng xử lý có tính axit hoặc kiềm và tiếp xúc với các kim loại quý hơn đều làm tăng tốc độ ăn mòn và thanh phải được xác định theo các điều kiện đó.
Anodizing bảo vệ thanh nhôm như thế nào
Anodizing là một quá trình điện hóa tạo ra một lớp oxit được kiểm soát trên bề mặt thanh. Trong quy trình axit sunfuric loại II điển hình, thanh được ngâm trong bể axit sunfuric 15-20% ở khoảng 20 C và được xử lý dưới 12-18 V DC để tạo thành một lớp 10-25 micron. Lớp anod cứng, thường có nhiệt độ 500-800 HV, được bọc trong nước nóng hoặc niken axetat để đóng các lỗ rỗng để khóa khả năng chống ăn mòn. Thanh Anodized 6061 thường chịu được hơn 1.000 giờ trong thử nghiệm phun muối theo tiêu chuẩn ASTM B117, một mức hiệu suất mà thanh không tráng phủ không thể sánh được.
Các loại ăn mòn phổ biến và cách phòng ngừa
Ăn mòn điện xảy ra khi nhôm kết hợp với kim loại quý hơn như thép hoặc đồng thau với sự có mặt của chất điện phân. Nó được ngăn chặn bằng cách cách ly các kim loại bằng các miếng đệm cách điện, lớp phủ hoặc lựa chọn dây buộc thích hợp. Rỗ chủ yếu do clorua gây ra và xuất hiện dưới dạng các lỗ sâu cục bộ nhỏ; tình trạng này được giảm thiểu bằng cách chọn hợp kim mangan-magie hoặc mangan và bằng cách anod hóa hoặc sơn bề mặt. Sự ăn mòn kẽ hở phát triển ở những khu vực được che chắn, nơi tích tụ hơi ẩm, vì vậy tốt nhất nên tránh hiện tượng này thông qua thiết kế-thân thiện với hệ thống thoát nước và vệ sinh thường xuyên. Nứt do ăn mòn do ứng suất là một rủi ro ở một số nhiệt độ-có cường độ cao, đó là lý do tại sao các nhiệt độ quá cao như T73 được chỉ định cho các ứng dụng 7xxx quan trọng.
Kiểm tra khả năng chống ăn mòn
Các bài kiểm tra được tiêu chuẩn hóa cho phép người mua so sánh các thanh trên cơ sở-cho-tương tự. ASTM B117 là thử nghiệm phun muối trung tính phổ biến, trong khi ASTM G85 bao gồm các quy trình phun muối đã được sửa đổi cho các sản phẩm được phủ. Đối với dịch vụ hàng hải, ASTM G44 sử dụng phương pháp ngâm xen kẽ trong dung dịch natri clorua 3,5% để mô phỏng các vùng thủy triều. Các hợp kim như 5086 với khoảng 4% magie có tốc độ ăn mòn dưới 0,1 mm mỗi năm trong nước biển và việc chỉ định thử nghiệm thích hợp trong đơn đặt hàng sẽ mang lại cho cả người mua và nhà cung cấp một tiêu chí chấp nhận rõ ràng.
Chọn que phù hợp với môi trường
Đối với các công trình ven biển và ngoài khơi, hãy chọn hợp kim 5xxx chẳng hạn như 5052 hoặc 5083 và chỉ định lớp hoàn thiện được anod hóa hoặc sơn nếu bề mặt sẽ tiếp xúc trực tiếp với nước muối. Đối với xử lý hóa học, hợp kim 1xxx và 3xxx chống lại nhiều axit và kiềm nhẹ và dễ giữ sạch. Đối với các ứng dụng có độ bền-cao trong đó vấn đề ăn mòn là mối quan tâm thứ yếu, 6061-T6 với quá trình anod hóa mang lại sự cân bằng thực tế, trong khi 7075 chỉ nên được sử dụng ở nhiệt độ quá cao và có lớp phủ bảo vệ trong môi trường ẩm ướt. Việc xác nhận tiêu chuẩn hợp kim, nhiệt độ, độ hoàn thiện và thử nghiệm ở giai đoạn đặt hàng sẽ ngăn ngừa những hỏng hóc tốn kém sau này.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Thanh nhôm nguyên chất có bị ăn mòn trong nước muối không?
Có, theo thời gian: vết rỗ 1050 và 1060 xảy ra trong môi trường clorua do oxit bảo vệ bị tấn công cục bộ. Đối với dịch vụ hàng hải, thay vào đó, 5083, 5052 hoặc anodized 6061 được chỉ định.
Hỏi: Thanh nhôm anodized có thể sử dụng ngoài trời được bao lâu?
Với màng anod kín dày 20 đến 25 micron, tuổi thọ từ 15 đến 30 năm tùy môi trường. Các khu công nghiệp và ven biển cần màng dày hơn và giặt thường xuyên.
Hỏi: Thanh nhôm có bị ăn mòn khi tiếp xúc với thép không?
Có, ăn mòn điện: trong chất điện phân, cặp thép và nhôm ăn mòn nhôm gần khớp. Cô lập các kim loại bằng vòng đệm, sơn hoặc anodizing để tránh tiếp xúc.
Hỏi: Hợp kim nhôm nào có khả năng chống ăn mòn tốt nhất?
5083, 5052 và 6061 thuộc dòng 5xxx và 6xxx, cùng với 1060 thuần túy, mang lại khả năng chống chịu chung và chịu nước biển tốt nhất. 5083 là tiêu chuẩn cho dịch vụ nước biển.
Hỏi: Có thể ngăn chặn được hiện tượng ăn mòn rỗ trên thanh nhôm không?
Không hoàn toàn ở dạng clorua, nhưng có thể kiểm soát được: chọn hợp kim 5xxx, giữ cho bề mặt được anod hóa hoặc sơn, tránh các cặp điện và rửa các bộ phận hàng hải bằng nước sạch.
Hỏi: Độ pH ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chống ăn mòn của thanh nhôm?
Nhôm dựa trên một màng oxit thụ động ổn định trong khoảng pH 4 và pH 9. Bên ngoài cửa sổ đó, màng bị phá vỡ và kim loại lưỡng tính bị ăn mòn nhanh chóng, do đó axit mạnh và kiềm mạnh tấn công thanh nhôm mặc dù nó hoạt động tốt trong nước ngọt trung tính và khí quyển.