مقاومت در برابر خوردگی میله های آلومینیومی: آلیاژها، پایانه ها و آزمایش

چرا مقاومت در برابر خوردگی در میله آلومینیومی مهم است؟

میله آلومینیومی در تکیه گاه های ساختاری، اتصالات ماشینکاری شده، اتصالات الکتریکی و اتصال دهنده ها استفاده می شود و در بسیاری از این کاربردها، میله باید سال ها در معرض رطوبت، مواد شیمیایی یا هوای نمکی زنده بماند. آلومینیوم ذاتاً در برابر خوردگی مقاوم است زیرا یک لایه اکسید نازک و متراکم فوراً روی یک سطح تازه تشکیل می شود و مانع از حمله بیشتر می شود. این حفاظت طبیعی می تواند توسط شیمی آلیاژ و نحوه آماده سازی سطح ضعیف یا تقویت شود، به همین دلیل است که دو میله با اندازه یکسان می توانند در یک محیط بسیار متفاوت رفتار کنند.

عوامل تعیین کننده مقاومت در برابر خوردگی

ترکیب آلیاژ اولین عامل است. گریدهای آلومینیوم خالص مانند سری 1xxx بهترین مقاومت در برابر خوردگی عمومی را ارائه می‌دهند، در حالی که آلیاژهای حاوی مس در سری‌های 2xxx و 7xxx بیشتر مستعد ابتلا به حفره و حمله گالوانیکی هستند. آلیاژهای حاوی منیزیم{6} 5xxx مانند 5052 و 5083 برای مقاومت در برابر آب شور ارزش خاصی دارند. عملیات سطحی عامل دوم است: آندایزینگ به صورت الکتروشیمیایی لایه اکسید را ضخیم می کند و می تواند به طور چشمگیری عمر مفید را افزایش دهد. عامل سوم خود محیط است. کلریدهای موجود در هوای دریایی، سیالات فرآیند اسیدی یا قلیایی و تماس با فلزات نجیب تر، همگی خوردگی را تسریع می کنند و میله باید با در نظر گرفتن این شرایط مشخص شود.

چگونه آنودایز از میله آلومینیومی محافظت می کند

آنودایز کردن یک فرآیند الکتروشیمیایی است که یک لایه اکسید کنترل شده را روی سطح میله رشد می دهد. در یک فرآیند معمولی اسید سولفوریک نوع II، میله در یک حمام اسید سولفوریک 15-20٪ در حدود 20 درجه سانتیگراد غوطه ور می شود و تحت 12-18 ولت DC قرار می گیرد تا لایه ای به ابعاد 10-25 میکرون تشکیل شود. لایه آندی سخت است، معمولاً 500-800 HV، و آب بندی آن در آب داغ یا استات نیکل باعث بسته شدن منافذ برای محافظت در برابر خوردگی می شود. میله آنودایز 6061 معمولاً بیش از 1000 ساعت در آزمایش اسپری نمک در ASTM B117 مقاومت می کند، سطحی از عملکرد که میله بدون پوشش نمی تواند مطابقت داشته باشد.

انواع خوردگی رایج و پیشگیری

خوردگی گالوانیکی زمانی اتفاق می افتد که آلومینیوم با فلز نجیب تری مانند فولاد یا برنج در حضور الکترولیت جفت شود. با جداسازی فلزات با واشرهای عایق، پوشش ها یا انتخاب مناسب بست از آن جلوگیری می شود. ایجاد حفره عمدتاً توسط کلریدها ایجاد می شود و به صورت حفره های کوچک موضعی ظاهر می شود. با انتخاب آلیاژهای حاوی منیزیم یا منگنز{2}}و با آنودایز کردن یا رنگ آمیزی سطح کاهش می یابد. خوردگی شکافی در نواحی محافظ ایجاد می شود که رطوبت راکد جمع می شود، بنابراین بهتر است از طریق زهکشی{4}}طراحی دوستانه و تمیز کردن منظم از آن جلوگیری شود. ترک خوردگی تنشی در برخی از مزاج‌های با استحکام بالا یک خطر است، به همین دلیل است که مزاج‌های بیش از حد بالا مانند T73 برای کاربردهای حیاتی 7xxx مشخص شده‌اند.

تست مقاومت در برابر خوردگی

آزمایش‌های استاندارد شده به خریداران اجازه می‌دهد میله‌ها را بر اساس-مشابه- مقایسه کنند. ASTM B117 آزمایش رایج نمک پاشش خنثی است، در حالی که ASTM G85 روش‌های پاشش نمک اصلاح شده را برای محصولات پوشش داده شده پوشش می‌دهد. برای خدمات دریایی، ASTM G44 از غوطه وری متناوب در محلول کلرید سدیم 3.5 درصد برای شبیه سازی مناطق جزر و مدی استفاده می کند. آلیاژهایی مانند 5086 با حدود 4 درصد منیزیم نرخ خوردگی کمتر از 0.1 میلی متر در سال را در آب دریا نشان می دهند و تعیین یک آزمایش مناسب در سفارش خرید به خریدار و تامین کننده معیار پذیرش واضحی می دهد.

انتخاب میله مناسب برای محیط

برای سازه‌های ساحلی و فراساحلی، یک آلیاژ 5xxx مانند 5052 یا 5083 را انتخاب کنید و اگر سطح در تماس مستقیم با آب نمک باشد، سطح آنودایز یا رنگ‌شده را مشخص کنید. برای پردازش شیمیایی، آلیاژهای 1xxx و 3xxx در برابر بسیاری از اسیدها و قلیاهای ملایم مقاوم هستند و تمیز نگه داشتن آنها آسان است. برای کاربردهای با استحکام بالا که در آن خوردگی یک نگرانی ثانویه است، 6061-T6 با آندایز کردن تعادل عملی را ارائه می دهد، در حالی که 7075 باید فقط در مزاج های بیش از حد و با پوشش محافظ در محیط های مرطوب استفاده شود. تایید استاندارد آلیاژ، تمپر، پرداخت و تست در مرحله سفارش از خرابی های گران قیمت بعداً در میدان جلوگیری می کند.

سوالات متداول

س: آیا میله آلومینیوم خالص در آب نمک خورده می شود؟
بله، با گذشت زمان: حفره های 1050 و 1060 در محیط های کلریدی رخ می دهد زیرا اکسید محافظ به صورت موضعی مورد حمله قرار می گیرد. برای خدمات دریایی، 5083، 5052 یا 6061 آنودایز شده به جای آن مشخص شده است.

س: میله آلومینیومی آنودایز شده چقدر در فضای باز دوام می آورد؟
با یک فیلم آندی مهر و موم شده 20 تا 25 میکرون، 15 تا 30 سال بسته به محیط. سایت های صنعتی و ساحلی به فیلم ضخیم تر و شستشوی منظم نیاز دارند.

س: آیا میله آلومینیوم در تماس با فولاد دچار خوردگی می شود؟
بله، خوردگی گالوانیکی: در یک الکترولیت، زوج فولاد و آلومینیوم باعث خوردگی آلومینیوم در نزدیکی اتصال می شود. برای جلوگیری از تماس، فلزات را با واشر، رنگ یا آنودایز جدا کنید.

س: کدام آلیاژ آلومینیوم بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد؟
5083، 5052 و 6061 در خانواده های 5xxx و 6xxx، همراه با 1060 خالص، بهترین مقاومت عمومی و دریایی را ارائه می دهند. 5083 معیار خدمات آب دریا است.

س: آیا خوردگی حفره ای روی میله آلومینیومی قابل پیشگیری است؟
به طور کامل در کلرید نیست، اما قابل کنترل است: یک آلیاژ 5xxx انتخاب کنید، سطح را آنودایز یا رنگ شده نگه دارید، از جفت های گالوانیکی اجتناب کنید و قطعات دریایی را با آب تازه بشویید.

س: pH چگونه بر مقاومت در برابر خوردگی میله آلومینیومی تأثیر می گذارد؟
آلومینیوم متکی به یک فیلم اکسید غیرفعال است که تقریباً بین pH 4 و pH 9 پایدار است. در خارج از آن پنجره، فیلم شکسته می‌شود و فلز آمفوتریک به سرعت خورده می‌شود، بنابراین اسیدهای قوی و قلیایی‌های قوی به میله آلومینیوم حمله می‌کنند، حتی اگر در آب شیرین خنثی و جو عملکرد خوبی داشته باشد.