Дослідження протикорозійних властивостей електрометалізаційних алюмінієвих покриттів

Концентровані сульфатна і нітратна кислоти на холоді не діють на алюміній (пасивують). При нагріванні алюміній здатний відновлювати ці кислоти без виділення водню:

2Al + 6H2SO4(конц)  2AL2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O,

2Al + 6HNO3(конц)  2Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.

Пасивований алюміній не кородує в дистильованої воді навіть при високих температурах.

 

Корозія алюмінію - руйнування металу під впливом навколишнього середовища. Для реакції Al3 + +3e → Al стандартний електродний потенціал алюмінію складає -1,66 В. Температура плавлення алюмінію - 660 ° C. Густина алюмінію - 2,6989 г/см3 ( при нормальних умовах). Алюміній, хоч і є активним металом, відрізняється досить високою корозійною тривкістю. Це можна пояснити здатністю пасивуватися в багатьох агресивних середовищах.

 

 

Корозійна тривкісь алюмінію залежить від багатьох факторів: чистоти металу, корозивного середовища, концентрації агресивних домішок у середовищі, температури тощо. Сильний вплив робить рН розчинів. Оксид алюмінію на поверхні металу утворюється тільки в інтервалі рН від 3 до 9. Дуже сильно впливає на корозійну стійкість Al його чистота. Для виготовлення хімічних агрегатів, обладнання використовують тільки метал високої чистоти (без домішок) наприклад алюміній марки АВ1 і АВ2. Корозія алюмінію не спостерігається тільки в тих середовищах, де на поверхні металу утворюється захисна оксидна плівка.

При нагріванні алюміній може реагувати з деякими неметалами:

2Al + N2 → 2AlN - взаємодія алюмінію та азоту з утворенням алюмінію нітриду;

4Al + 3С → Al4С3 - реакція взаємодії алюмінію з вуглецем з утворенням алюмінію карбіду;

2Al + 3S → Al2S3 - взаємодія алюмінію і сірки з утворенням алюмінію сульфіду.

 

 

Взаємодія чистого алюмінію (не покритого оксидною плівкою) з водою можна описати за допомогою рівняння реакції :

2Al + 6H2O = 2Al (OH)3 + 3H2 ↑ .

Процес закислення водойм за участі алюмінію можна умовно розділити на 3 фази: 

•Зниження рН при зменшенні кількості іонів гідрокарбонату. Значення рН тоді падає нижче 5,5. Найбільш чутливі види живих організмів починають гинути вже при рН = 6,5. 

•При рН = 4,5 кислотність розчину стабілізується. У цих умовах кислотність розчину регулюється реакцією гідролізу алюмінію. У такому середовищі здатні жити тільки деякі види комах, рослинний і тваринний планктон, а також білі водорості. 

Іон алюмінію утворює з іоном ортофосфата нерозчинний фосфат алюмінію, який осідає.. Як правило зменшення рН води йде паралельно з скороченням популяцій і загибеллю риб, земноводних, фіто-і зоопланктону, а також безлічі різних інших організмів.

Токсичність солей алюмінію є одним з основних чинників, що знижують продуктивність рослин в умовах кислих грунтів. У природних водах алюміній присутній у іонній, колоїдній формах, він утворює досить стійкі комплекси, в тому числі органомінеральні, що знаходяться у воді в розчиненому або завислому стані. До числа сполук алюмінію відносяться різні оксиди, гідрооксиди та їх комплекси з різними органічними кислотами, якими багаті грунтові розчини і поверхневі води. У кислому середовищі (рН 4,5) нерозчинні форми алюмінію можуть переходити в розчинні, що сприяє різкому підвищенню вмісту його рухомих форм. 

 

3.2.1 Прісна вода

 

Корозія більшості стійких алюмінієвих сплавів у воді, так само як і в атмосфері протікає нерівномірно. Така відмінність пов'язана з електропровідністю води, практично завжди більш високою, ніж електропровідність тонких плівок вологи , в якій зазвичай розвивається корозія в атмосферних умовах. Нерівномірність розподілу вогнищ корозії часто ускладнює точну їх оцінку і тому результати вимірів пітінгової корозії часто носять випадковий характер, при якому надійне визначення основних закономірностей корозійної поведінки алюмінію і його сплавів у воді не завжди можливо. Проте аналіз результатів, накопичених до теперішнього часу у світовій практиці, показує, що глибина пітінга у воді, так само як і в атмосферних умовах, зростає відповідно до формули h=Rτ1/3. Коефіцієнт R в більшості випадків при випробуваннях у воді істотно вищий, ніж в атмосферних умовах.

Найбільший вплив на корозію алюмінію надають такі фактори, як жорсткість води (присутність у воді комплексів солей карбонатів, сульфатів і хлоридів), рН , вміст домішок важких металів (особливо міді і ртуті ), насичення киснем та ін У зв'язку з цим важливе значення у визначенні швидкості корозійного процесу мають такі умови, як швидкість руху води і температура.

Крім впливу на електропровідність, перераховані фактори можуть значною мірою змінювати захисні властивості природної оксидної плівки алюмінію і його сплавів, прискорювати або сповільнювати катодні і анодні реакції тощо. На практиці багато перерахованих факторів можуть діяти одночасно і значно прискорювати процес корозії на алюмінієвих сплавах.

Невелике відхилення значення рН від нейтрального середовища в кислотне (рН до 4,0) або слабо лужне збільшує швидкість росту пітінга в природній свіжій воді. Мінімальна швидкість розвитку питтинга спостерігається при рН від 6 до 7. Бікарбонат незначно впливає на корозію