铝及其合金的腐蚀性能

铝和铝合金在过去的100年里，它在几乎所有的工业应用中都得到了广泛的应用，其使用量仅次于钢铁。主要原因是材料的相对丰度以及其巨大的机械和冶金性能。

这些相同的性能可以通过使用不同的合金，回火和制造过程。铝合金的柔韧性，连同它固有的特性耐腐蚀性能允许其用于从运输，包装和一般建筑到航空航天工业的行业。

铝的主要性能

铝是一种金属化学元素。它的原子形成一种晶体晶格，类似于奥氏体钢，这意味着它没有延性-脆性转变温度(不像非奥氏体钢)。

它比钢更轻，密度只有三分之一。然而，铝合金具有高强度重量比。纯铝是一个相当的铝韧性较低的材料抗拉强度但是，高强度合金可具有高达690MPa（100ksi）的拉伸强度。

此外，铝在极低温度下仍能保持其强度，这使它成为低温应用的良好材料。它也是热和电的优秀导体，它是非铁磁性的，这是电子和电气工业中使用的一个重要特性(了解更多关于这个主题在控制电子设备中的腐蚀）.

铝具有高度的反射性，具有吸引人的自然表面。大多数合金易于回收，而且无毒，这使它成为食品和饮料包装的极佳选择。

此外，它可以通过最常见的金属加工方法轻松制造，及其可焊性根据合金，从非常好的范围。

铝的天然耐腐蚀性

铝最重要的属性之一是其耐腐蚀性，这允许结构具有相当长的使用寿命即使在所述结构暴露于极端天气变化，海水和淡水环境或各种土壤和化学物质的情况下。

结合其强大的机械性能，这种天然的耐腐蚀性使得铝几乎被用于所有领域，从造船、管道、电线、各种化学罐和管道，到饮料和食品工业以及高性能航空航天应用(有关航空航天应用的更多信息，请参阅)航空防腐涂料）．

在有点扭曲的情况下，这种耐蚀性的原因不是由于低反应性铝，但相反。铝是一种高度反应的元素，仅限铍镁在所有结构金属中反应性更强。

然而，同样的反应性导致纯铝自发地与氧结合，形成高度惰性氧化层．这种氧化层在正常大气中只有5纳米(50 Å)厚，但这足以保护核心，因为如果层被损坏(假设存在氧气)，它会立即进行改革。

此外，虽然纯铝的熔化温度在660°C(1220°F)相当低，但这种氧化膜的熔化温度超过2000°C(3632°F)，使铝焊接相当棘手。使用交流电，因为它能够打破薄膜而不是熔化它。

本质上，铝易受腐蚀的唯一情况是，如果氧化层损坏，没有氧气来改造氧化层，或者如果氧化层损坏的速度超过自我修复的速度(例如，在极端酸性的环境中)。

铝腐蚀

铝的腐蚀通常与金属之间的电子流动有关anodic.和阴极材料的区域电解液，因为它通常是在电化学腐蚀的其他常见金属。在这种情况下，腐蚀的强度取决于两个区域的电位的差异，这是由于微观结构制造，焊接和其他连接方法引起的缺陷。通过合金材料的电位差异进一步增强了效果（合金从未完全均匀的，则存在微小的情况，其中可以以稍大的数量地发现合金化材料）。

不言而喻，如果铝合金与具有不同电位的金属（或另一合金）接触，则该效果仅恶化。

由于氧化膜的抗腐蚀作用，很难形成均匀的腐蚀，更有可能形成某种形式的腐蚀局部腐蚀事件将发生，通常是由于电化学和机械因素的组合。

这通常以机械辅助降解的形式发生，在这种情况下，腐蚀过程被点蚀、空化、侵蚀和腐蚀等强化担忧．

局部腐蚀也可能是由应力腐蚀开裂(SCC)，我们在积极的环境中具有静态张力应力，或者腐蚀疲劳，如果载荷(和应力)是动态的。

另一方面，虽然铝的均匀腐蚀是罕见的，但它可以发生在强酸性或碱性环境(因此pH值低于4或大于9应避免)。

在氧化膜可以溶解的环境中，如氢氧化钠或磷酸，铝以稳定的速度分解，这取决于溶液的浓度和温度。根据这些因素的不同，腐蚀可以从表面损伤到完全快速溶解。这种均匀的腐蚀最容易通过测量重量来评估或厚度损失。

均匀腐蚀在纯铝、稀合金和非热处理合金中最为常见。表面粗糙度、厚度的变化和合金元素浓度的不同会显著改变材料的表面组成，并产生局部的正离子和负离子区域，从而导致更局部的腐蚀形式。

另外，如果表面氧化物层是不溶于在环境中，它导致薄膜局部薄弱点，腐蚀的机会明显大于其他区域。如前所述，这些弱点还会受到机械动作的影响。

铝中最常见的局部腐蚀类型是：

• 点腐蚀．
• 缝隙腐蚀，包括染色腐蚀和湿敷药物腐蚀．
• 丝状腐蚀．
• 晶间腐蚀．
• 去角质腐蚀，这是一种更严重的晶间腐蚀形式，经常发生在飞机的机身尾翼和翼皮。
• 电化学腐蚀（尽管电抗腐蚀通常具有高度局部的性质，但在某些情况下，如果在存在高导电电解质的情况下发生材料并且如果阳极区域足够大，则可以看出材料的均匀变薄。
• 生物腐蚀，通常伴随并加速点蚀或缝隙腐蚀。

均匀腐蚀和局部腐蚀在本质上都是电化学的，在局部腐蚀(这是更常见的)的情况下，它是由局部区域的电位差造成的。造成电势变化的最常见的原因是在表层发现的阴极微成分，如CuAl₂，feal._3.和Si。还有其他机制，主要是由杂质引起的，夹杂物或差异曝气池。

铝中唯一的局部腐蚀类型不是电化学性质的接触腐蚀，这是干氧化的一种形式。

腐蚀的主要产物几乎完全是三羟基氧化铝（Bayerite）。虽然大多数类型的腐蚀发生在电解质（主要是水）的存在下，但通常在环境温度下的极其纯水中通常不会发生铝的局部腐蚀。