Коррозия строительного алюминия: основные виды

Коррозия алюминия – разрушение металла под влиянием окружающей среды.

Для реакции Al3+ +3e → Al стандартный электродный потенциал алюминия составляет -1,66 В.

Температура плавления алюминия — 660 °C.

Плотность алюминия — 2,6989 г/см3 (при нормальных условиях).

Алюминий, хоть и является активным металлом, отличается достаточно хорошими коррозионными свойствами. Это можно объяснить способностью пассивироваться во многих агрессивных средах.

Коррозионная стойкость алюминия зависит от многих факторов: чистоты металла, коррозионной среды, концентрации агрессивных примесей в среде, температуры и т.д. Сильное влияние оказывает рН растворов. Оксид алюминия на поверхности металла образуется только в интервале рН от 3 до 9!

Очень сильно влияет на коррозионную стойкость Al его чистота. Для изготовления химических агрегатов, оборудования используют только металл высокой чистоты (без примесей), например алюминий марки АВ1 и АВ2.

Коррозия алюминия не наблюдается только в тех средах, где на поверхности металла образуется защитная оксидная пленка.

При нагревании алюминий может реагировать с некоторыми неметаллами:

2Al + N2 → 2AlN – взаимодействие алюминия и азота с образованием нитрида алюминия;

4Al + 3С → Al4С3 – реакция взаимодействия алюминия с углеродом с образованием карбида алюминия;

2Al + 3S → Al2S3 – взаимодействие алюминия и серы с образованием сульфида алюминия.

Виды коррозии

Окисляется алюминий в атмосфере быстро, но на небольшую глубину. Этому препятствует защитная окисная пленка. Окисление ускоряется выше температуры плавления алюминия. Если нарушается целостность оксидной пленки, алюминий начинает корродировать. Причинами истончения его защитного слоя могут стать различные факторы, начиная с воздействия кислот, щелочей и заканчивая механическим повреждением.

Коррозия алюминия – саморазрушение металла под воздействием окружающей среды. По механизму протекания выделяют:

• Химическую коррозию – происходит в газовой среде без участия воды.

• Электрохимическую коррозию – протекает во влажных средах.

• Газовое разрушение – но сопровождает нагрев и горячую обработку алюминия. В результате взаимодействия кислорода с металлами возникает плотная окисная пленка. Вот почему алюминий не ржавеет, как и все цветные металлы.

На видео: электрохимическая коррозия металлов и способы защиты.

Считается, что алюминий не ржавеет. Но это неправда. Рассказываем, почему

Считается, что алюминий не ржавеет. Но это неправда. Рассказываем, почему.
Есть мнение, что алюминий не ржавеет и не портится на воздухе. Это близко к правде, но не совсем. К атмосферным воздействиям алюминий действительно устойчивее, чем железо. Но и он может корродировать, теряя твердость и внешний вид.

В этой статье расскажем, почему ржавеет алюминий и какие меры принимаются на производстве, чтобы этого избежать.

Почему (не) ржавеет алюминий

Микроструктура алюминия устроена так, что он защищает от коррозии сам себя. Под воздействием контакта с воздухом свободные атомы алюминия на поверхности «цепляют» кислород и образуют пленку из оксида алюминия. Она и препятствует запуску коррозионных процессов.

Структура алюминия

Но оксидная пленка − это не танковая броня. Скорее это кожица, как у яблока. Пока плод спрятан внутри, ему ничего не грозит. Если надкусить яблоко и оставить на тарелке, повреждение быстро начнет темнеть − пойдут те самые окислительные процессы.

Примерно то же самое происходит с алюминием. Пока пленка сохраняет целостность, все в порядке. Но, если ее нарушить, алюминий тоже будет корродировать. Сильнее всего оксидной пленке вредят механические воздействия, кислотные и щелочные соединения в атмосфере.

Самые серьезные разрушители алюминия − фтор, калий и натрий. Они вступают в реакцию с кислородом, как бы вытягивая его из оксидной пленки. Устойчивость материала к коррозии падает. Также для алюминия вредны соединения брома и хлора, растворы извести, цемент. Активно разрушается оксидный слой под воздействием соленого морского воздуха в прибрежных регионах.

Так выглядит ржавчина на старых автомобильных дисках

Так выглядит ржавчина на старых автомобильных дискахТем более, «идеальная» оксидная пленка образуется только в лабораторных условиях с чистым алюминием и беспримесным воздухом. В реальной промышленности обычно используются сплавы на основе алюминия. Да и воздух чаще всего содержит целый букет разнообразных соединений.

Те же автомобильные диски, как правило, делают из сплавов с участием кремния. Кремний делает материал более текучим − это важно при выплавке дисков. Плюс повышает износостойкость изделия.

Антикоррозионные свойства зависят от состава алюминиевого сплава.

Повышение антикоррозионных свойств алюминия

В промышленности для повышения антикоррозионных свойств алюминия применяют анодирование.

Этот метод решает сразу две проблемы:

Разноцветный профиль из анодированного алюминия

При анодировании с поверхности удаляется естественная оксидная пленка и создается новая − значительно толще и прочнее. Естественный оксидный слой обычно не превышает 0,01 мкм.

Анодирование позволяет создать защитное покрытие толщиной до 25 мкм. Это уже не яблочная кожура, а настоящая скорлупа ореха. Повредить ее значительно сложнее.

Поэтому анодированный алюминий значительно долговечнее обычного.

Процесс анодирования алюминия

Есть несколько технологий анодирования. В цехах «Новаметалтрейд» используется следующий подход:

Обезжиривание.

Прокат погружается в ванну с поверхностно-активным веществом, которое удаляет грязь и пятна масел. Этот этап нужен, чтобы качественно подготовить поверхность к следующему.

Травление.

Подготовленный прокат погружается в ванну с щелочным раствором, который разрушает естественную оксидную пленку и верхний слой чистого металла.

Осветление.

В результате травления на поверхности металла остается тонкий слой из окислов элементов, которые входят в состав щелочного раствора. На этой стадии поверхность проката очищается от тяжелых металлов и готовится непосредственно к анодированию.

Анодирование.

Прокат помещается в проводящую среду, и производится анодная поляризация. В результате на поверхности вырастает прочная пористая пленка, которая обеспечивает материалу высокую коррозионную стойкость.

Абсорбционное окрашивание.

Прокат помещается в среду, содержащую красящий пигмент. Пигмент проникает в образовавшиеся поры, придавая поверхности ровный однородный цвет.

Уплотнение.

Это финальный технологический этап. Прокат погружается в кипящую воду и выдерживается там. Под таким воздействием поры надежно закупориваются. Теперь пигмент не вымывается с поверхности под воздействием внешних факторов, а материал надолго сохраняет свой внешний вид.

Автоматизированная линия анодирования алюминиевого проката

В процессе анодирования можно получить покрытия разной толщины.

Анодированный алюминий классов 5 и 10 используется для изделий, рассчитанных на эксплуатацию в помещении.

Классы 15 и 20 используются для архитектурных сооружений.

Высший класс 25 применяется для изделий, который эксплуатируются в особо жестких атмосферных условиях: в прибрежных регионов, вблизи агрессивных сред, в помещениях с загрязненным воздухом (например, в производственных цехах) и т. д.

Подписывайтесь на канал, если хотите знать о металлургии и металлических изделиях еще больше.

«Новаметалл Трейд» — один из ведущих производителей металлопроката и металлических изделий в России. На рынке с 2010 года.

В статье использованы изображения с сервиса Яндекс.Картинки

Причины коррозии алюминия

Коррозионная стойкость алюминия зависит от нескольких факторов:

• чистоты – наличия примесей в металле;
• воздействующей среды – алюминий может одинаково подвергаться разрушению и на чистом сельском воздухе и в промышленно загрязненных районах;
• температуры.

Во многих случаях малоконцентрированные кислоты могут растворить алюминий. От возникновения коррозии не защищает естественная окисная пленка.

Мощные разрушители – фтор, калий, натрий. Алюминий и его сплавы корродируют при воздействии химических соединений брома и хлора, растворов извести и цемента.

Коррозия алюминия и его сплавов происходит в воде, воздухе, оксидах углерода и серы, растворах солей. Морская вода приводит к ускоренному разрушению. Алюминий считается активным металлом, но при этом отличается хорошими коррозионными свойствами.

Выделяют два основных фактора, которые влияют на интенсивность коррозийного процесса:

• степень агрессивности воздействующей окружающей среды – влажность, загрязненность, задымленность;
• химическая структура.

Алюминий не подвергается коррозии в чистой воде. Не влияют на защитную оксидную пленку нагревание и пар.

Методы защиты материалов от коррозии

Алюминий относится к типу сплавов, которые хорошо переносят опасность появления коррозии в разных условиях – в почве, на открытом воздухе, при контакте с водой.

Три рекомендации, помогающие значительно увеличить степень защищенности материала:

• Учет особенностей сплава и области использования. В зависимости от типа среды разные элементы в сплаве могут выступать как дополнительные катализаторы коррозии. Так повышенное содержание меди может увеличить риск проблем при контакте с морской водой.
• Исключение неблагоприятного соседства. В частности, не стоит использовать рядом изделия, материалы которых могут создавать с алюминием катодно-анодные связи.
• Нанесение специальных покрытий. Они не допускают контакта между основным сплавом и факторами провоцирующими возникновение ржавчины. Используются различные мастики, порошковые, анодно-оксидные покрытия. Важно также учитывать условия их нанесения и правильно готовить поверхность для наращивания степени адгезии.

В случае если проблема все-таки возникнет, можно будет решить вопрос как удалить коррозию с алюминия.

Для этой цели применяется механическая очистка, специальные составы-ингибиторы, которые могут значительно увеличить степень защищенности и не допустить дальнейшего распространения повреждений.
Вернуться к статьям Поделиться статьей

Проявление коррозии алюминия

Выделяют следующие виды коррозии алюминия и его сплавов:

• Поверхностная – наиболее распространенная, приносит наименьший вред, легко заметна и быстро поддается устранению.
• Локальная – разрушения наблюдаются в виде углублений и пятен. Опасный вид коррозии в силу своей незаметности. Встречается в труднодоступных частях и узлах металлических конструкций.
• Нитеподобная, филигрань – наблюдается под покрытиями из органики, на ослабленных местах поверхности.

Любой из видов коррозии конструкций из алюминия является причиной разрушения.

Это сокращает срок эксплуатации изделий. В гальванической паре алюминий может корродировать, при этом он защищает другой металл.

Естественных антикоррозийных свойств алюминия и его сплавов недостаточно. Поэтому механизмы, агрегаты, конструкции и изделия из металла нуждаются в дополнительной защите.

Как вода воздействует на описываемый металл?

Коррозия алюминия в воде может наступить от повреждения верхнего слоя и защитной пленки. Высокая температура жидкости способствует скорейшему разрушению металла. Если алюминий поместить в пресную воду, то коррозионные процессы практически не будут наблюдаться. Если повысить температуру воды, то изменений можно не заметить. Когда жидкость нагревается до температуры 80 градусов и выше, то металл начинает портиться.

Скорость коррозии алюминия увеличивается, если в воду попадает щелочь. Описываемый металл обладает повышенной чувствительностью к соли. Именно поэтому морская вода для него губительна. Чтобы использовать этот металл в морской воде, необходимо в жидкость добавлять магний или кремний. Если использовать лист алюминия, в составе которого есть медь, то коррозия сплава будет протекать гораздо быстрее, чем у чистого вещества.

Способы борьбы с коррозией

Защита от коррозии производится несколькими способами:

• Механическое лакокрасочное защитное покрытие.
• Электрохимическая защита – покрытие более активными металлами;
• Покрытие алюминия порошковыми составами, так называемый процесс аллюминирования;
• Высоковольтное анодирование;
• Химическое оксидирование;
• Применение ингибиторов коррозии.

Свойства

Давайте изучим характеристики алюминия. Описываемый металл плавится при температуре 659 градусов Цельсия. Плотность вещества составляет 2,69*103 кг/см3. Алюминий относят в группу активных металлов. Устойчивость к коррозионным процессам зависит от ряда факторов:

• Чистота сплава. Для производства различного оборудования берут металл, отличающейся своей чистотой. В нем не должно быть различных примесей. Широко распространен алюминий марки АИ1, а также АВ2.
• Среда, в которой находится алюминий.
• Какая концентрация примесей в окружающей алюминий среде.
• Температура.
• Большое влияние оказывает рН среды. Нужно знать, что оксид алюминия может образовываться, когда рН находится в интервале между 3 и 9. В той среде, где на поверхности листа алюминия сразу же появляется оксидная пленка, коррозионные процессы развиваться не будут.

Механическое покрытие

Как защитить алюминий от коррозии? Чаще всего применяют механический способ – нанесение слоя краски.

Покройте краской изделие и вы убедитесь в действенности этого способа. Окрашивание бывает мокрым и сухим, или порошковым. Эти технологии усовершенствуются. При мокром окрашивании лакокрасочные слои наносят после защиты алюминия составом, содержащим соединения цинка и стронция. Металлическую основу тщательно подготавливают: защищают, шлифуют, сушат. Грунт наносят поэтапно.

Когда растворитель из грунтовочной смеси полностью исчезнет, поверхность можно покрывать изолирующим составом: масляным или глифталиевым лаком.

Специальные составы помогают остановить коррозию и защищают алюминиевые конструкции от химикатов, бензина, различного вида масел. Выбор покрытия зависит от условий последующей эксплуатации металлического изделия:

• молотковые – применяют для получения конструкций различных цветовых оттенков, используемых в декоре;
• бакелитовые – наносят под высоким давлением, заполняя микротрещины и поры.

Порошковое окрашивание требует тщательной очистки поверхности от жира и различных отложений. Это достигается погружением в щелочные или кислотные растворы с добавлением смачивателей. Далее на алюминиевые конструкции наносится слой хроматных, фосфатных, циркониевых или титановых соединений. После этого он не будет окисляться.

После просушки материала на окислившийся участок наносят защитный полимер. Чаще всего используются полиэфиры, стойкие к механическому, химическому и термическому воздействию. Применяют полимеризованный уретан, эпоксидные и акриловые порошки.

Вредна ли алюминиевая посуда и в чем ее вред

В средневековье вельможи ели из алюминиевой посуды и преподносили друг другу дары в виде столовых приборов из этого лёгкого металла. Спустя время этот элемент периодической таблицы научились добывать в достаточных количествах и его себестоимость постепенно снизилась. Так как предметы кухонной утвари из алюминия остались на полках магазинов, ученные захотели выяснить, вредна ли алюминиевая посуда для человеческого организма.

Что такое алюминий

Алюминий – это лёгкий металл, который отлично поддаётся литью и механической обработке. Он податлив, хорошо проводит тепло и не покрывается ржавчиной, так как на поверхности алюминиевого изделия образуется оксидная плёнка.

В былые времена алюминий являлся очень ценным металлом. Надеть на себя украшения из этого лёгкого серебристо-белого металла могли позволить только богатые люди. Сейчас же он используется в пищевой промышленности для производства посуды и фольги для запекания. Он издавна популярен в авиапромышленности, строительстве, теплотехнике, так как лёгкий и не поддаётся окислению.

Вред алюминия для человека

Вокруг алюминия в последнее время витает много противоречивой информации. Одни твердят, что, накапливаясь в организме, он разрушает нервную систему, другие, что он вызывает болезнь Альцгеймера. Однако имеет ли это отношение к алюминиевой посуде?

Алюминий и вправду токсичен для человека в больших количествах. Опасным для здоровья считается попадание в организм более 50 мг этого металла за сутки. Чем же так не угодила посуда? СМИ распространили информацию, что этот серебристо-белый металл:

• уничтожает нервные клетки;
• приводит к болезни Альцгеймера;
• разрушает мозг и ухудшает его деятельность;
• способствует росту новообразований;
• приводит к дисфункции почек;
• ухудшает обмен витаминов и минералов;
• тормозит выработку гемоглобина.

В 70-х годах прошлого столетия в Канаде проводились опыты, нацеленные обнаружить причину возникновения болезни Альцгеймера. Исследователи начали бить тревогу, так как у всех больных этим недугом выявили повышенное содержание алюминия в сравнении со здоровым человеком.

Однако учёные так и не смогли установить связь между этим фактом и этиологией возникновения этого тяжёлого заболевания. Природа сенильной деменции этого типа так и не выявлена по сей день, но одно известно наверняка – алюминиевая посуда никак не способствует проявлению этого заболевания.

Это и ещё многое другое приписывают этому природному металлу. Нельзя сказать, что эти обвинения беспочвенны – избыток любого вещества в организме приводит к сбоям. Но, позвольте заметить, что посуда тут совсем ни при чём.

Можно ли использовать алюминиевую посуду

Наши бабушки и дедушки не имели возможности принимать пищу из красивой посуды из нержавеющей стали с позолотой. Даже мельхиоровые столовые приборы были на вес золота. Тем не менее старшее поколение, которое пользовалось алюминиевой посудой, в большинстве своём здоровее и крепче нынешней молодёжи.

Дело в том, что даже если приготовить пищу в алюминиевой кастрюле, переложить её в алюминиевую миску, поесть из неё алюминиевой ложкой, а потом запить всё это из алюминиевой кружки, в организм не поступит более чем 2 г алюминия. Это вполне нормальный показатель – такое количество этого вещества никак не повлияет на жизнедеятельность и здоровье человека.

Кроме того, малые дозы алюминия нужны человеку для восстановления костной ткани, регенерации эпителия, регуляции выделения пищевых ферментов. Он содержится в водопроводной воде, так как она проходит очистку сульфатом алюминия, в сухих антиперспирантах и даже в лекарственных препаратах, например, в Аспирине. К тому же имея здоровые почки, можно не опасаться высокой концентрации алюминия в организме – он быстро выводится мочевыделительной системой.

Правда о посуде из алюминия

Теперь стоило бы упомянуть о правдивой информации, связанной с посудой из лёгкого серебристо-белого металла. Используя алюминиевые кастрюли, сковороды и столовые приборы, помните:

1. Посуда из алюминия вступает в реакцию с кислотами. Например, если вы наливаете в ложку уксус или лимонный сок, то выделится небольшое количество металла, который впоследствии попадёт в пищу. На самом деле, даже при самой активной реакции, более чем 3 г из посуды вытравить невозможно, поэтому вреда здоровью это не принесёт.
2. Приготовленную пищу лучше не хранить в алюминиевой посуде. Это правда, так как вкусовые качества блюд могут измениться, к тому же алюминий периодически будет выделяться и вступать в реакцию с приготовленной едой. Опять же, вреда от этого не будет, но вкус пищи может измениться.
3. Не нужно усердно тереть алюминиевые кастрюли и сковороды металлической губкой. Во-первых, поцарапается поверхность и внешний вид предмета кухонной утвари испортится, а во-вторых, сотрётся защитный слой, предупреждающий появление ржавчины.

Предложения современных производителей

Если есть опасения по поводу того, что алюминиевая посуда вступает в реакцию с пищей, то полезным будет узнать, что современные производители решили проблему окисления и вышли из положения двумя способами:

• защита от окисления с помощью специальной обработки, вследствие которой получают анодированный алюминий;
• заключение алюминия в нержавеющую сталь. Такая многослойная посуда более лёгкая и не менее долговечная, чем из других дорогостоящих сплавов.

Таким образом, можно приобрести красивую и абсолютно безвредную посуду по хорошей цене. Единственный момент – лучше отдавать предпочтение литым изделиям. Штампованные прослужат меньше.

Достоинства и недостатки алюминиевой посуды

Итак, то, что алюминиевая посуда не может нанести вред человеческому здоровью – это факт. Чем же она так хороша, а какие её характеристики оставляют желать лучшего?

1. Она очень лёгкая. Это ценное свойство, особенно если нужно взять с собой столовые приборы и кружку в поездку или алюминиевый котелок в поход. Она настолько легковесна, что почти не утяжеляет ношу.
2. Она быстро нагревается. За счёт того, что посуда из алюминия очень тонкая, вода в неё закипает гораздо быстрее, чем в новомодных кастрюлях с толстым семислойным дном.
3. Она не покрывается ржавчиной. Купив набор такой посуды не нужно гадать, окислится она или нет. Дело в том, что при первом контакте с кислородом на поверхности этого лёгкого металла образуется оксидная плёнка, которая защищает его от ржавчины. Это большой плюс, так как при покупке дешёвой многослойной посуды из нержавеющей стали можно напороться на китайскую подделку, которая со временем покроется ржавчиной. За эти деньги лучше приобрести алюминиевый набор.

Теперь нужно упомянуть и о недостатках кухонной утвари из серебристо-белого металла. Среди них:

• такая посуда очень хрупка и легко поддаётся деформации;
• при длительном использовании она истирается, особенно это касается днища кастрюль и сотейников. После этого пища начинает неравномерно нагреваться и может пригорать;
• она темнеет и весьма недолговечна, со временем такая утварь может настолько поизноситься, что стирается до дыр.

Оксидирование алюминия

Оксидирование алюминия протекает при постоянном токе под напряжением 250 В. Наращивание защитной пленки происходит при комнатной температуре с водяным охлаждением. Не требуется импульсного источника. Пленки получаются плотными и прочными в течение 45-60 минут.

На плотность и цвет оксидного покрытия влияет температура электролита:

• пониженная температура образует плотную пленку яркого цвета;
• повышенная – формирует рыхлую пленку, требующую дальнейшей окраски.

Образовать защиту алюминия от коррозии можно электрохимической реакцией. Процесс разделен на несколько этапов:

1. На стадии подготовки алюминиевое изделие обезжиривают, погружая его в раствор щавелевой кислоты.

2. После промывания водой опускают в щелочной раствор, чтобы удалить неравномерно образовавшийся оксидный слой.

3. Для дополнительной окраски алюминиевые изделия погружают в соответствующие растворы солей. Чтобы заполнить образовавшиеся поры, металлический материал обрабатывают паром.

4. Затем изделие подвергают сушке. Анодное оксидирование может проводиться с применением переменного тока.

Для защиты от коррозии применяют химическое оксидирование – менее затратное, не требующее специального электрического оборудования и квалификации исполнителей. Используется несложный химический состав.

В процессе алюминирования полученная оксидная пленка толщиной в 3 мкм имеет салатный цвет, обладает высокими электроизоляционными свойствами, не пориста, не окрашивается.

Коррозия алюминия возникает вследствие находящихся рядом металлов, которые окислились. Предотвращению этот процесса способствует изоляция. Это могут быть прокладки из резины, битума, паронита. При покрытии ржавчиной применяются лак и другие изолирующие материалы. Других способов избавиться от этой проблемы пока нет.

Три способа удалить окисную плёнку с поверхности алюминия (1 видео)

Материалы для обработки алюминия (22 фото)

Алюминий и его реакция с водой

Впервые алюминий был получен лишь в начале XIX века. Cделал это физик Ганс Эрстед. Свой эксперимент он проводил с амальгамой калия, хлоридом алюминия и ртутью.

Кстати, название этого серебристого материала произошло от латинского слова «квасцы», потому что именно из них добывается этот элемент.

Квасцы [Wikimedia]

Квасцы – это природные минералы на основе металлов, которые объединяют в своем составе соли серной кислоты.

Раньше алюминий считался драгоценным металлом и стоил на порядок дороже, чем золото. Объяснялось это тем, что металл было довольно сложно отделить от примесей. Так что позволить себе украшения из алюминия могли только богатые и влиятельные люди.

Японское украшение из алюминия [Wikimedia]

Но в 1886 году Чарльз Холл придумал метод по добыче алюминия в промышленном масштабе, что резко удешевило этот металл и позволило применять его в металлургическом производстве. Промышленный метод заключался в электролизе расплава криолита, в котором растворен оксид алюминия.

Алюминий — очень востребованный металл, ведь именно из него изготавливаются многие вещи, которыми человек пользуется в быту.

Применение алюминия

Благодаря ковкости и легкости, а также защищенности от коррозии, алюминий является ценным металлом в современной промышленности. Из алюминия изготавливают не только кухонную посуду — он широко используется в авто- и авиастроительстве.

Также алюминий является одним из самых недорогих и экономичных материалов, так как его можно использовать бесконечно, переплавляя ненужные алюминиевые предметы, например, банки.

Алюминиевые банки

Металлический алюминий безопасен, но его соединения могут оказывать токсическое действие на человека и животных (особенно хлорид, ацетат и сульфат алюминия).

Физические свойства алюминия

Алюминий — достаточно легкий металл серебристого цвета, который может образовывать сплавы с большинством металлов, особенно с медью, магнием и кремнием. Также он весьма пластичен, его без труда можно превратить в тонкую пластинку или же фольгу. Температура плавления алюминия = 660 °C, а температура кипения — 2470 °C.

Химические свойства алюминия

При комнатной температуре металл покрывается прочной пленкой оксида алюминия Al₂O₃, которая защищает его от коррозии.

С окислителями алюминий практически не реагирует из-за защищающей его оксидной пленки. Однако ее можно легко разрушить, чтобы металл проявил активные восстановительные свойства. Разрушить оксидную пленку алюминия можно раствором или расплавом щелочей, кислотами или же с помощью хлорида ртути.

Благодаря восстановительным свойствам алюминий нашел применение в промышленности — для получения других металлов. Этот процесс называется алюмотермией. Такая особенность алюминия заключается во взаимодействии с оксидами других металлов.

Алюмотермическая реакция с участием оксида железа (III) [Wikimedia]

Например, рассмотрим реакцию с оксидом хрома:

Cr₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Cr.

Алюминий хорошо вступает в реакцию с простыми веществами. Например, с галогенами (за исключением фтора) алюминий может образовать иодид, хлорид, или бромид алюминия:

2Al + 3Cl₂ → 2Al­Cl₃

С другими неметаллами, такими как фтор, сера, азот, углерод и т.д. алюминий может реагировать только при нагревании.

Также серебристый металл вступает в реакцию и со сложными химическими веществами.Например, с щелочами он образует алюминаты, то есть комплексные соединения, которые активно используются в бумажной и текстильной промышленности. Причем в реакцию вступает как гидроксид алюминия

Al(ОН)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]),

так и металлический алюминий или же оксид алюминия:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + ЗН₂.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

С агрессивными кислотами (например, с серной и соляной) алюминий реагирует довольно спокойно, без воспламенения.

Если опустить кусочек металла в соляную кислоту, то пойдет медленная реакция — сначала будет растворяться оксидная пленка — но затем она ускорится. Алюминий растворяется в соляной кислоте с выделением водорода. В результате реакции получается хлорид алюминия:

Al₂O₃ + 6HCl = 2Al­Cl₃ + 3H₂O

2Al + 6HCl → 2Al­Cl₃ + 3H₂.

Хлорид алюминия [Wikimedia]

Здесь вы найдете интересные опыты на изучение химических свойств металлов.

Реакция алюминия с водой

Если опустить алюминиевую стружку в обычную воду, ничего не произойдет, потому что алюминий защищен оксидной пленкой, которая не дает этому металлу вступить в реакцию.

Только сняв защитную пленку хлоридом ртути, можно получить результат. Для этого металл нужно вымачивать в растворе хлорида ртути на протяжении двух минут, а затем хорошо его промыть. В результате получится амальгама, сплав ртути и алюминия:

3Hg­CI₂ + 2Al = 2Al­CI₃ + 3Hg

Причем она не удерживается на поверхности металла. Теперь, опустив очищенный металл в воду, можно наблюдать медленную реакцию, которая сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида алюминия:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂.

Источник: https://melscience.com/ru/articles/alyuminij-i-ego-reakciya-s-vodoj/

Экология СПРАВОЧНИК

Коррозия резервуаров (средств хранения), топливных отсеков реактивных самолетов сопровождается образованием на их стенках и дне коричневого слизистого осадка, представляющего собой сгустки твердых загрязнений топлив, воды и бактерий. Иногда слизистый осадок покрывает сплошь всю нижнюю поверхность топливных отсеков. После удаления этого осадка обнаруживается, что полимерное защитное покрытие топливных отсеков разрушилось и на поверхности алюминия появились очаги коррозии. В этих случаях коррозия носит питгинговый характер, или бывает настолько глубокой, что топливо начинает просачиваться или обнаруживаться на поверхности крыла реактивного самолета.[ …]

Алюминий по своим химическим свойствам — активный металл ,и в присутствии окислителей быстро покрывается окисной пленкой А1203: которая становится защитным слоем и резко снижает его химическую активность. Устойчивость алюминия против коррозии во многом зависит от условий, в которых он находится. Алюминий устойчив в тех случаях, когда сохраняется защитная .пленка, и неустойчив, когда пленка А1203 разрушается или не может быть образована. На воздухе алюминий покрывается защитной пленкой окиси алюминия толщиной-■0,01—0,02 мк.[ …]

Коррозия оказывает влияние на морфологию повреждений поверхности и скорость механической эрозии под действием кавитации. При измерениях остаточных напряжений указанные выше исследователи установили, что механическое повреждение, вызванное в поверхностном слое кавитацией, было значительно меньше, когда на металл накладывался анодный ток. Таким образом, представляется, что находящиеся в состоянии механического напряжения слои могут непрерывно удаляться приложенным током, и скопление кавитационных пузырьков будет воздействовать на свежую, нена-клепанную поверхность металла. С другой стороны, Хирс и Спекхардт [121] наблюдали увеличение «механической» составляющей потери массы меди при наложении анодного тока. Однако область кавитации, вызванной неровностями поверхности металла, была в этих условиях более плоской и широкой. Это приписывалось преимущественному растворению гребней неровностей. Повреждения поверхности пассивных металлов (титана, алюминия и железа [21, 118, 119] распределены неоднородно вследствие местного растрескивания пленки и ускоренной коррозии обнаженных участков. Местная коррозия (в особенности питтинг) усиливает механическую эрозию, так как шероховатая поверхность способствует образованию пустот в питтингах [4].[ …]

Наблюдения за алюминиевыми пластинками, находившимися в различных атмосферных условиях в течение долгого времени, показали прямое соответствие между скоростью коррозии и содержанием Б02 в атмосфере [86]. В атмосфере промышленных районов на поверхности алюминия образуется серосодержащий продукт коррозии А12(804)з-18НгО[87]. При низкой относительной влажности алюминий поглощает незначительное количество Э02 в основном за счет физической адсорбции [87]. При повышении влажности поглощение увеличивается, хотя и не достигает таких размеров, как для железа и цинка [74, 87]. Предполагаемым механизмом ускорения коррозии алюминия в присутствии ЭОг является воздействие кислотой среды на защитную оксидную пленку; кислота образуется при растворении и окислении 02 в водной пленке на поверхности металла [87].[ …]

Вызывает коррозию железа, цинка, алюминия; натриевая соль менее коррозийна и стабильна при отсутствии влаги.[ …]

Ускоренная коррозия в содержащих серу окислительных газах и солях щелочных металлов известна под названием «высокотемпературная коррозия». Высокотемпературная коррозия связана с образованием солей щелочных металлов Ма2504 и К2Э04, которые растворяют защитные окисные пленки, и в результате на металлах образуются незащитные окисные пленки £33]. Введение окиси ванадия, ванадия [6], хлоридов [100] и свободного углерода [60] в газовую среду увеличивает скорость высокотемпературной коррозии. Добавки алюминия и хрома к сплаву в общем повышают его стойкость к высокотемпературной коррозии.[ …]

Малая плотность алюминия, высокие электропроводность, пластичность и устойчивость к коррозии позволяют использовать его в чистом виде и в сплавах с другими металлами в самых разнообразных отраслях промышленности.[ …]

Установлено, что алюминий -марки АД1М непригоден в качестве материала; тары под 20% к.э. ВФ из-за активного характер питтинговой коррозии на нем. Возникновение питтинговой коррозии в средах к.э. ВФ связывают с присутствием О-ионов, являющихся активаторами локальных видов коррозии.[ …]

Коррозийная стойкость алюминия во многом зависит и от его чистоты: чем меньше в алюминии примесей, тем больше его коррозиоустойчивость. Скорость коррозии алюминиевого сплава, содержащего 98% алюминия в 80 раз больше, чем содержащего 99,5% ¡алюминия [55].[ …]

Поверхности деталей из алюминия, меди и их сплавов очищают от коррозии тонким порошком или куском пемзы или наждачной бумагой с зернистостью не ниже 180, смоченными бензином-растворителем или трансформаторным маслом. Зачищенную поверхность протирают хлопчатобумажными салфетками, смоченными бензином Б-70.[ …]

Железо и цинк больше подвержены коррозии в присутствии солей, а не в присутствии газов, латунь и алюминий — наоборот [60].[ …]

Протекторы изготовляют из цинка, алюминия и сплавов, являющихся анодами по отношению к железу. Протекторную защиту широко применяют для борьбы с коррозией в емкостях и особенно в подземных магистральных нефте- и газопроводах, удлиняя срок их службы и предотвращая утечки продукта в почву, а затем в водоемы и воздух. Эти утечки могут быть большими, так как продукт перекачивается под высоким давлением, а расстояния между запорными устройствами — значительны.[ …]

Способствует увеличению скорости коррозии и присутствие нескольких металлов, например сталь-алюминий, сталь-медь. В этом случае, особенно в присутствии воды, интенсивно протекают процессы электрохимической коррозии, продукты которой загрязняют топлива и масла.[ …]

Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии металлов, разрушения зданий, сооружений. Установлено, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельских районах. Многочисленны примеры начавшегося с середины XX в. разрушения памятников истории и культуры, изготовленных из природных минералов (мрамора, известняка и других, имеющих в своем составе СаС03 и МёС03).[ …]

Большую проблему представляет собой коррозия металлов под действием кислотных осадков [21, 34]. Различные металлы — медь, алюминий, железо и даже сталь — быстро поглощают на своей поверхности двуокись серы и кислоты и постепенно разрушаются [55].[ …]

В обычных атмосферных условиях чистый алюминий устойчив против коррозии и не требует специальной защиты. В условиях города или промышленных предприятий, где атмосфера •сильно загрязнена, алюминий неустойчив и требуется защита.. В воде алюминий устойчив в том случае, если в ней содержится мало хлоридов и фторидов; в морской воде алюминий неустойчив и без защиты не применяется. Алюминий устойчив в растворах сульфатов и нитратов. В щелочных растворах алюминий неустойчив [68].[ …]

Результаты количественной оценки ПК на алюминии приведены в таблице. Оценка питтинговой коррозии проводилась на четырех образцах А1, два из которых находились в жидкой фазе, два — на границе раздела фаз (жидкость—пар).[ …]

Установлено, что максимальная скорость коррозии для углеродистой стали наблюдается при температурах циркулирующей воды 45—65°С. Сплавы ЭЖ-2, ЭИ-811, ЭИ-268, ЭИ-645, вТ-1, хотеллой «С», алюминий в потоках воды коррозионно устойчивы.[ …]

Расчет ресурсов амортизационного лома по алюминию выполняют, исходя из объема металлофонда, который определяют суммированием ежегодных металлоинвестиций за вычетом амортизации, потерь металла от коррозии, истирания и неполноты сбора амортизационного лома. Расчет образования амортизационного лома по отдельным его видам выполняют, исходя из металлоинвестиций на выпуск данного изделия и срока его службы.[ …]

Технология получения дигидроксосульфата алюминия (ДГСА) A12(S04)2(0H)2 — 11Н20 до недавнего времени не была разработана, и поэтому он не применялся в качестве коагулянта. Мицеллы, образовавшиеся в результате гидролиза, несут более высокий положительный заряд и обладают лучшей адсорбционной способностью. Являясь более основным коагулянтом, растворы его менее агрессивны, благодаря чему резко снижается кислотная коррозия оборудования и коммуникаций. Для производства дигидроксосульфата требуется значительно меньше (на 33 %) серной кислоты, что позволяет существенно снизить его себестоимость. Расход нового коагулянта (в расчете на А1203) на 15—20 %, а в некоторых случаях на 30—35 % ниже, чем сульфата алюминия.[ …]

В случаях обработки сточной »оды сернокислым алюминием ее активная реакция при повторном использовании снижается. Для предотвращения коррозии трубопроводов и сооружений оборотная вода подщелачивается известью; доза ее не превышает 70 мг)л в пересчете на СаО.[ …]

Произведена количественная оценка питтинговой коррозии микроскопическим методом на алюминии марки АД1М в средах концентрата эмульсии (к.э. винилфосфата (ВФ).[ …]

Основными способами предотвращения или уменьшения коррозии резервуаров, трубопроводов и другого оборудования являются: применение коррозионностойких металлов и сплавов, замена металлических изделий химически стойкими неметаллическими, нанесение защитных покрытий, введение в жидкость специальных присадок •—■ ингибиторов коррозии. Иногда для этой цели применяют также электрохимическую защиту металлоконструкций. Применение стойких к коррозии металлов и их сплавов для изготовления резервуаров, трубопроводов, цистерн и другого оборудования для транспортировки и хранения жидкостей является весьма эффективным способом предотвращения образования коррозионных загрязнений, но довольно высокая стоимость этих материалов и большой спрос на них в различных отраслях народного хозяйства ограничивает область использования данного способа борьбы с коррозией. Обычно из стойких к коррозии металлов (нержавеющей стали, алюминия и т. п.) изготовляют оборудование для хранения и транспортирования жидкостей, имеющих ярко выраженные агрессивные свойства (неорганических кислот, щелочей и т. п.), а также в случаях, когда к чистоте жидкостей предъявляют особо высокие требования.[ …]

Результаты трех циклов таковы: в омагниченных растворах коррозия стали снизилась на 87,8%, алюминия— на 88,2% и чугуна — на 68,3%. Увеличение противокоррозионного действия (для стали в 4—5 раз) свидетельствует о целесообразности многократной магнитной обработки данного раствора.[ …]

В зависимости от типа металла и времени экспозиции скорости коррозии в городской атмосфере от 1,5 до 5 раз выше скоростей, наблюдаемых в сельской местности [18]. Трехкратное уменьшение содержания БОг в воздухе Питтсбурга с 0,15 до 0,05 млн-1 за период с 1926 по 1960 г. привело почти к четырехкратному уменьшению скорости коррозии цинка. На рис. 1.6 показано влияние БОг на коррозию малоуглеродистой стали в Чикаго. Двуокись серы считается наиболее вредным загрязнителем, влияющим на коррозию металлов. Скорость коррозии в значительной степени зависит также от температуры и особенно относительной влажности воздуха. Алюминий слабо подвержен воздействию БОг-Однако при относительной влажности 70% и более скорость коррозии резко увеличивается [28];. НАКЗА опубликовала недавно результаты долговременных исследований влияния атмосферы на предел прочности алюминия на разрыв [29]. Экспозиция в сельских районах приводит за 20 лет к уменьшению предела прочности алюминия на 1% или менее, тогда как промышленная атмосфера за тот же период приводит соответственно к величинам от 14 до 17%. В литературе имеется обширный обзор, который посвящен коррозии металлов, обусловленной различными атмосферными характеристиками, за период до 1960 г. [30]. Серная и сернистая кислоты воздействуют на различные строительные материалы, включая известняк, мрамор, шиферные плиты и известковый строительный раствор. Образующиеся ¡при этом хорошо растворимые сульфаты выщелачиваются затем дождем. Особо чувствительны к содержанию загрязнителей в атмосфере ткани, изготовленные из нейлона, прежде всего нейлоновые чулки. Воздействие и а них связано, очевидно, с 502 или аэрозолями серной кислоты.[ …]

Соли железа как коагулянты, имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений pH среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава; способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.[ …]

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Реже применяют соли магния, цинка и титана. Коагулянты поставляют на водоочистные станции в виде кусков и плит, гранул и порошков, а иногда в виде концентрированных растворов. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, приготавливают рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в обрабатываемую воду.[ …]

Компактность пленок зачастую оказывает решающее влияние на развитие процессов коррозии. Например, алюминий окисляется легче железа (более электроотрицателен). Однако на воздухе он устойчивее, так как, окисляясь, покрывается плотной пленкой оксида. Ее изолирующее действие тем более значительно, что образующийся А120з менее растворим в воде, чем оксиды железа.[ …]

Корпус сопла может быть изготовлен из латуни, нержавеющей стали, анодированного алюминия или другого металла, не подвергающегося коррозии под действием инсектицидов. Наконечник сопла с отверстием изготовляется из нержавеющей стали типа 18/8 или другого материала с равноценными антикоррозийными свойствами.[ …]

Вся аппаратура, применяемая при получении аммиакатов на основе аммиачной селитры, изготовляется из алюминия или нержавеющей стали. При изучении свойств аммиакатов различного состава было установлено, что аммиакаты на основе аммиачной селитры вызывают более интенсивную коррозию стали, чем аммиакаты, в которых наряду ю 1ЧН4Ы03 содержится кальциевая селитра. Поэтому целесообразно применение аммиакатов примерно следующего состава: 20% 1МНз, 30% ЫН4Ы03, 27,7% Са(Ы03)2 и 22,3% воды. Аммиакат такого состава содержит 31,9% азота, плотность жидкости при 20 °С равна 1,25 г/см3, давление паров при 20— 30 °С примерно 1 кгс/см2.[ …]

Так, например, я«елезо может содержаться в воде водоисточника, но в питьевую воду оно может попадать и как продукт коррозии металлических трубопроводов; алюминий моя«ет оказываться в питьевой воде в связи с применением его соединений для коагуляции воды на водопроводных станциях.[ …]

Нельзя допускать контакта деталей, окрашенных эмалями, содержащими ртутные фунгисиды, с деталями из незащищенного алюминия или его сплавов во избежание коррозии последних. При окраске таких деталей наносят на грунт не менее двух слоев эмали без фунгисидов. При введении в эмали ртутных фунгисидов необходимо соблюдать правила безопасности, относящиеся к работе с ртутными препаратами.[ …]

Неблагоприятное воздействие загрязнение воздушной среды оказывает (вследствие абразивного действия, осаждения сажи и коррозии) на фасады и крыши зданий, металлоконструкции и транспорт, причем коррозия металлов зависит от относительной влажности воздуха: коррозия алюминия начинается при влажности воздуха более 80%, мягкой стали — при влажности от 60 до 75%, никеля и меди — при влажности от 63 до 70%. Коррозия происходит в значительной степени под действием серной кислоты, которая образуется в воздухе при взаимодействии серного ангидрида с водяными парами и выпадает с дождем.[ …]

Действие синтетическихповерхностн о-а к т и в-ных веществ на оборудование. Результатом воздействия этих веществ на оборудование является коррозия, которая может возникнуть на металлических стенах стиральных машин, выпускных отверстиях умывальников, на оборудовании очистительных станций или в водоснабжающих станциях. Систематические опыты показали, что коррозионное действие растворов чистого алкиларилсульфоната (0,8 г активной части вещества на 1 л) является весьма малым, но оно усиливается при наличии неорганических солей. Самые большие повреждения претерпевает цинк, коррозия меди и алюминия намного меньше.[ …]

В Советском Союзе разработано несколько типовых конструкций сбцрно-разборных понтонов для цилиндрических резервуаров, которые монтируются через лазовые люки. Для изготовления элементов понтонов используют алюминий и его сплавы, пенопласты, пластики или комбинации этих материалов, причем предпочтение отдается понтонам из синтетических материалов, стоимость которых на 25—30% ниже, чем металлических, а масса меньше в 3—4 раза. При серийном изготовлении понтонов в заводских условиях монтаж их в резервуаре недолог (резервуар емкостью 5—10 тыс. м3 оборудуется бригадой из 3 человек за 8—10 дней). Капитальные вложения на сооружение понтонов окупаются снижением потерь бензина от испарения менее чем за 1 год эксплуатации резервуара. Применяемые ранее плавающие понтоны часто тонули в резервуарах и этим вызвали недоверие -к ним производственников. Причинами затопления понтонов .главным образом являются неудачные конструкции затворов, герметизирующих пространство между краем понтона и стенкой резервуара, а также дефекты сварки, трещины и коррозия или деформация резервуара. Затопляться могут и исправные понтоны за счет газовых и воздушных пробок, случайно закаченных под понтон вместе с нефтепродуктом или нефтью из подводящих трубопроводов после их ремонта, если трубопроводы не оборудованы фитингами для вывода газа. Газовоздушные пробки, всплывая над приемо-раздаточным патрубком, способны нарушить герметичность затвора и выбросить значительную массу жидкости на понтон. По этой же причине не рекомендуется закачивать в резервуары, оборудованные понтонами, продукты с давлением насыщенных паров выше установленной нормы.[ …]

В полупроизводственных условиях такой же раствор N30 с pH 5,6—5,7 циркулировал со скоростью 2 м/с в контуре, проходя 65—70 раз магнитное поле напряженностью 41 к А/м. Продолжительность цикла составляла 48 ч. В этих условиях коррозия пластин алюминия снизилась на 88%, Стали 45 — на 87% и чугуна — на 68%.[ …]

Близкие результаты получены и А. Н. Шаховым. Он подвергал магнитной обработке дистиллерную жидкость (концентрированный водный раствор солей, преимущественно хлоридов). В раствор помещали образцы из Стали 20, сплава алюминия с бронзой и медные пластинки. Напряженность магнитного поля в опытах с образцами стали составляла 5 кА/м (62 Э), с образцами алюминия с бронзой 35 кА/м (440 Э) и с образцами из бронзы 100 кА/м (1250 Э). При этом коррозия уменьшилась соответственно на 25, 25,6 и 64,3%.[ …]

Некоторые пигменты обладают специфическими свойствами, определяющими область их применения. Так, в настоящее время установлено, что цинковый крон является лучшим ингибитором, т. е. лучшим материалом для предохранения от коррозии алюминия и его сплавов; поэтому в грунтовки для алюминия и его сплавов в качестве пигмента вводят обязательно цинковый крон.[ …]

Более надежным приемом можно считать поддержание в межэлектродном объеме условий, предотвращающих образование мало-или нерастворимых соединений. Для выбора таких условий целесообразно использовать диаграммы Пурбе [104], описывающие область коррозии и пассивации металла в водных средах в зависимости от pH и ЕЬ. Как подтвердили экспериментальные исследования, для железа и алюминия необходимо поддерживать pH менее 4 или более 10 для активации поверхности электрода, а также редокси-потенциал ниже —(0,2ч-0,4) В. Подтверждением этих предпосылок являются электрокоагуляторы, предложенные Вильнюсским ПКБ механизации и автоматизации, использующие в качестве рабочего раствора кислые или щелочные электролиты гальванических или других производств.[ …]

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция — процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Образование при этом крупных хлопьев с разрывом сольвентных оболочек и изменением форм связи воды способствует изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств. Эти соли вводят в осадок в виде 10 %-ных растворов. Могут быть также использованы отходы, содержащие РеС13, А О з и др. Наиболее эффективным является применение хлорного железа совместно с известью. Доза хлорного железа составляет 5-8%, извести 15-30% (от массы сухого вещества осадка). Недостатком реагентной обработки является высокая стоимость, повышенная коррозия материалов, сложность транспортирования, хранения и дозирования реагентов.[ …]

Коррозионная активность ряда металлов и сплавов уменьшается в определенных окружающих условиях. Такая потеря активности известна под названием «пассивация». Пассивация вызывается формированием защитной пленки (возможно, окис-ной) на поверхности металла. Природа и свойства защитных пленок очень важны с точки зрения стойкости к эрозионной коррозии. Способность этих пленок защищать металл зависит от быстроты и легкости, с которыми они образуются при первоначальной экспозиции металла в среде, от их стойкости к механическим повреждениям и от скорости их возобновления после разрушения или повреждения. Защита от коррозии железа, никеля, титана, алюминия и их сплавов, которые образуют пассивные окисные пленки, зависит от доступа кислорода к их поверхности. В связи с этим условия, при которых увеличивается скорость диффузии кислорода к поверхности указанных металлов, будут способствовать образованию окислов и, следовательно, уменьшению скорости коррозии металлов. Наоборот, увеличение скорости диффузии кислорода к поверхности активных (непассивирующихся) металлов, например меди, приводит к увеличению скорости разъедания металла вследствие возрастания скорости реакции по реакции (3).[ …]