Hliník a jeho zliatiny majú relatívne dobrú odolnosť proti korózii vďaka tvorbe dobre priľnavej a kompaktnej vrstvy oxidu. Vytvorený oxid hlinitý sa však rozpúšťa v kyslom aj zásaditom prostredí. Ak sa na hliníkových povrchoch usadzujú nečistoty a kaly, môžu sa pod vrstvou usadenín vytvárať korózne body. Čo spôsobuje koróziu? Ako dochádza ku galvanickej korózii? Ako zabrániť oxidácii hliníka? A ako zastaviť koróziu hliníka? To je predmetom dnešného článku.
Korózia hliníka
Čo je korózia? Korózia je samovoľné a postupné rozrušovanie kovov alebo nekovových organických a anorganických materiálov. K narušeniu dochádza v dôsledku chemickej alebo elektrochemickej reakcie s okolitým prostredím. Hlavným činiteľom je atmosférický kyslík. Ide o spontánnu, vzájomnú interakciu medzi prostredím a materiálom, ktorá vedie k znehodnoteniu materiálu.
Korózia hliníka sa delí na štyri typy:
- Dierna korózia.
- Galvanická korózia
- korózia z vnútorného namáhania
- Medzikryštalická korózia
Jamková korózia hliníka
Dochádza k lokálnemu narušeniu. Vyskytuje sa v prítomnosti chloridov (> 200 mg/l), pri znečistení povrchu, ktoré má za následok rozdiely v koncentrácii kyslíka, pri prítomnosti iných kovov na povrchu (napr. železných častíc). Vzniknutá jamkovitosť môže viesť k perforácii materiálu.
Galvanická korózia hliníka
Nastáva, keď je v systéme prítomný ušľachtilejší kov (meď, železo, nehrdzavejúca oceľ atď.) Rýchlosť tohto typu korózie závisí od veľkosti rozdielu potenciálov medzi prítomnými kovmi, elektrickej vodivosti prostredia a pomeru povrchov oboch kovov. Galvanická korózia nastáva, keď je hliník v priamom kontakte s časticami ušľachtilejšieho kovu alebo keď sú vo vode prítomné ióny tohto kovu.
Vnútorná napäťová korózia
Tvorba trhlín, ktoré môžu vyústiť do úplného lomu. Vyskytuje sa medzikryštalicky a nevykazuje žiadne viditeľné produkty korózie. Riziko zvyšujú chloridové ióny vo vode.
Medzikryštalická korózia
Vyskytuje sa v nehomogénnom materiáli. Vyskytuje sa na hranici zŕn. Ak ležia vedľa seba menej ušľachtilý a ušľachtilý materiál, na hranici zŕn sa tvoria galvanické častice. V prítomnosti elektrolytu (vody) sa menej ušľachtilé častice rozpúšťajú. To platí najmä pre hliníkové zliatiny.
Co způsobuje korozi?
Odolnost kovu vůči vnějším vlivům je dána tloušťkou oxidové vrstvy na jeho povrchu. Hlavní charakteristikou a odlišností hliníkových slitin je schopnost regenerace a téměř úplné obnovy jejich původních vlastností. Za normálních podmínek chrání vrstva oxidu povrch a zabraňuje reakci částic kovu s okolními molekulami kyslíku.
Při interakci se zásadami vznikají deriváty sodíku a při interakci s kyselinami se uvolňují oxidy a soli. Jakýkoli typ kyseliny může zničit oxidovou vrstvu a následně i povrch hliníku.
Slitiny hliníku mohou být poškozeny vnějším prostředím, chemickými látkami a teplotou. V některých případech se katalyzátorem procesu může stát elektrický proud. Schopnost chovat se pasivně v určitých agresivních prostředích je hlavním kritériem korozní odolnosti kovu. Ochrana hliníku proti korozi závisí na následujících parametrech:
- koncentrácia agresívnej látky,
- teplota okolia,
- prítomnosť katalyzátorov procesu,
- kvalita zliatiny,
- stav povrchovej vrstvy oxidu.
Rozhodujúcim faktorom je čistota zliatiny. Ak má hliník veľa cudzích prímesí, vzduchových vreciek a defektov odliatku, korózia hliníka je intenzívnejšia. Pri interakcii s kyslíkom prechádza hliník do pasívneho stavu. Pri prvom kontakte so vzduchom sa jeho povrch pokryje vrstvou oxidu hrubou niekoľko mikrometrov. Zlúčeniny síry obsiahnuté v priemyselných výfukových plynoch nemajú na zliatinu žiadny vplyv. Akonáhle sú však v prostredí prítomné zásady, aktivuje sa proces rozkladu. Na to stačí aj izbová teplota. Príkladom je korózia niektorých komponentov umiestnených v motorovom priestore.
Ako zabrániť oxidácii hliníka?
Účinným spôsobom, ako zabrániť oxidácii hliníka, je zabezpečiť, aby použité materiály boli konzistentné a vzájomne kompatibilné. Hliník by sa nemal nachádzať v príliš kyslom (pH <4,5) alebo zásaditom (pH >8,5) prostredí.
Hliníkové diely by sa nikdy nemali skladovať v priamom kontakte s inými materiálmi, v skladovacích priestoroch s premenlivými klimatickými podmienkami alebo na vlhkom či znečistenom dreve. Brúsne materiály (podložky, brúsny papier atď.), ktoré boli predtým použité na obrábanie iných kovov, by vôbec nemali prísť do kontaktu s hliníkom.
Ako zastaviť koróziu hliníka?
Keď ochrana hliníka proti korózii zlyhá, sú potrebné intenzívne opatrenia. Skorodovaný hliník sa však veľmi ľahko čistí. Najúčinnejším spôsobom je chemické zastavenie korózie. Umožňuje obnoviť pôvodné povrchové vlastnosti hliníka. Použitie chemikálií však môže mať aj opačný účinok a zanechať po sebe „chemické zvyšky“. Skorodovaný hliník možno čistiť aj mechanicky.
Hliníkové výrobky možno špecificky chrániť proti korózii posilnením oxidovej vrstvy eloxovaním alebo povrchovou úpravou, napríklad lakovaním. Počas eloxovania sa umelo vytvára tesniaca vrstva oxidu. Tá chráni hliník pred reakciou s vodou a vzduchotesne ho uzatvára.
Okrem toho možno hliník chrániť pred koróziou zmenou zliatiny. S obsahom len niekoľkých percent horčíka je odolný voči morskej vode, a preto je vhodný na stavbu lodí.