Alumiinin korroosio
Alumiini on erittäin kestävä metalli ja se tunnetaan suojaavasta oksidikerroksestaan. Mutta kuten kaikilla metalleilla, alumiinilla on myös heikkouksia, jotka sinun on otettava huomioon.
Tällä sivulla on yleiskatsaus alumiinikorroosion välttämiseen. Jos työskentelet tietyn projektin parissa, ota rohkeasti yhteyttä saadaksesi neuvoja ja ohjeita.
Meriteollisuudessa käytettävän alumiinin tulee olla mahdollisimman hyvin meriveden kestävää jotta se ei syövy. Näissä tapauksissa suositellaan käytettäväksi standardin EN13195: 2009, mukaisia 5000 ja 6000 sarjojen seoksia. Esimerkiksi seokset 5083, 5754, 6060 ja 6082 ovat hyviä tähän käyttötarkoitukseen.
Rakenteissa suositellaan käyttämään EN1999-1-3 (Eurocode 9) ruuveja, pultteja ja muita kiinnikkeitä, jotka on tehty A4 1.4404/316L – haponkestävästä materiaalista. Jos näitä ei käytetä, on galvaaninen korroosio mahdollinen.
Katso Laiva-, vene- ja meriteollisuuden referenssejä täältä.
Verrattuna moneen muuhun metalliin, alumiinilla on hyvä korroosion kestävyys.
Tämä johtuu ohuesta oksidikerroksesta, jonka alumiini muodostaa joutuessaan kosketuksiin hapen kanssa. Jos oksidikerros vaurioituu, se palautuu itsestään millisekunneissa – jos happea on läsnä.
Oksidikerros on erittäin vahva ja se suojaa metallia ja parantaa sen korroosionkestävyyttä. Kuivassa ympäristössä, jossa lämpötila on melko vakaa, pelkkä oksidikerros riittää suojaamaan alumiinia korroosiolta. Lisäpintakäsittelyä ei tarvita.
Katso esimerkki käsittelemättömän alumiinin käytöstä julkisivuverhouksena tästä.
Alumiinin anodisointi tarkoittaa luonnollisen oksidikerroksen kasvun stimuloimista ja sen paksuuntumista. Tämä parantaa korroosionkestävyyttä, ja sillä voi olla myös esteettinen tarkoitus.
Käsittelemätön alumiini ei säilytä kiiltävää pintaa ajan myötä, koska oksidikerros aiheuttaa pinnan luonnollisen patinoitumisen. Jos sinulla on erityisiä pintavaatimuksia, saatat joutua käsittelemään pinnan anodisoimalla tai maalaamalla sen.
Hapot ja emäkset
Optimaalinen pH-arvo oksidikerrokselle on 4 ja 9 välillä. Tämä tarkoittaa, että tämän alueen ulkopuolella olevat happamat ja emäksiset ympäristöt heikentävät oksidikerrosta ja aiheuttavat syöpymistä altistuvaan alumiinipintaan.
Emäkset hajottavat alumiinia nopeammin kuin hapot. Esimerkiksi lipeä reagoi alumiinin kanssa niin voimakkaasti, että lipeä alkaa kiehua.
Märkä betoni rakennustyömaalla on tyypillinen riskitekijä, josta on syytä olla tietoinen. Betonin pH-arvo on 12,5-13,5, mikä on paljon yli oksidikerroksen sietokyvyn. Korroosion välttämiseksi alumiini on pidettävä poissa märän betonin läheisyydestä tai peitettävä suojamateriaalilla betonin ollessa märkä. Anodisointi ei voi estää tämäntyyppistä korroosiota. Mikäli alumiini upotetaan märkään betoniin tulisi valuun tuleva osuus ensin pinnoittaa eristekerroksella esim alumiiniset aitapylväät.
Galvaaninen korroosio
Galvaanista korroosiota ilmenee jalomman metallin syövyttäessä epäjalompaa metallia. Jos alumiini joutuu kosketuksiin jalomman metallin (esim. kupari, sinkki ja tietyntyyppiset teräkset) kanssa elektrolyytin (esim. suolaveden) välityksellä, alumiini syöpyy.
Galvaaninen korroosio edellyttää elektrolyyttiä. Tämän vuoksi meriympäristöt ovat merkkittävin riskitekijä, ja näillä alueilla on syytä noudattaa varotoimia.
Kuivassa sisäympäristössä tai muussa kuin meriympäristössä alumiinin ja jalomman metallin yhdistäminen ei yleensä ole ongelma.
Galvaanisen korroosion ehkäiseminen
Galvaanisen korroosion estämiseksi on olemassa erilaisia menetelmiä. Yksi yksinkertainen menetelmä on eristää eri metallit toisistaan. Tämä katkaisee elektrolyytin luoman sähköisen kosketuksen.
Voit myös käyttää galvaaniselta korroosiolta suojaavaa pintakäsittelyä, esim. maalia, jaloimmassa metallissa. Varmista, että pinnoite on tiivis - pienetkin naarmut voivat riittää synnyttämään korroosioreaktion. Lue lisää pintakäsittelystä suojaustoimenpiteenä täältä.
Toinen menetelmä on käyttää katodista suojausta. Epäjalompi metalli suojaa alumiinia katodisesti eli toimii uhrautuvana anodina. Anodi asetetaan alumiinin päälle, jolloin epäjalompi metalli syöpyy ensin.
Mekaaninen pintakäsittely voi olla galvaanisen korroosion lähde, jos et ole varovainen. On erittäin tärkeää, että työkalut eivät sisällä kuparia tai terästä, jotka voivat reagoida alumiinin kanssa.
On myös tärkeää, että työkaluja tai koneistuksen jälkeistä pesua ei käytetä muihin metalleihin. Jos työkalu tai pesuneste siirtää hiukkasia tai lastuja muista metalleista alumiinipinnalle, galvaanisen korroosion riski on suuri. Samasta syystä on varmistettava, että muita metalleja käsiteltäessä tai työstettäessä pidetään riittävä etäisyys alumiiniosista, jotta toisen metallin lastut eivät pääse kosketukseen alumiinin kanssa.
Pistekorroosio
Pistekorroosio on lievempää kuin galvaaninen korroosio. Pistekorroosio ilmenee usein paikallisena vauriona alumiinin pinnassa ja usein aiheuttaa enemmänkin esteettisiä kuin toiminnallisia haittoja.
Kuten galvaaninen korroosio, myös pistesyöpyminen johtuu elektrolyytistä eli suolaisesta vedestä tai kosteudesta.
Alumiini, joka on kosteassa ja suolaisessa ympäristössä, on vaarassa syöpyä. Myös alumiinin pinnalla oleva lika voi olla riskitekijä, jos se sitoo kosteutta pintaan ja luo kasvualustan korroosiolle.
Pistekorroosion ehkäiseminen
Pistekorroosio on yleensä pinnallista eikä se vaikuta materiaalin lujuuteen. Pistekorroosion estämiseksi on kuitenkin tärkeää pitää alumiinipinta kuivana ja kohtuullisen puhtaana.
Suosittelemme huuhtelemaan pinnan vedellä säännöllisesti (1-2 kertaa vuodessa) ja suunnittelemaan pinnan siten, että vesi ja kosteus johdetaan pois.
Yksinkertainen pintakäsittely, kuten anodisointi tai maalaus, antaa myös hyvän suojan pintakolhuja vastaan.
Käsittelemättömän alumiinin ulkokäyttö
Oksidikerroksen ansiosta alumiinia voidaan usein käyttää sellaisenaan ilman pintakäsittelyä, jopa ulkona. Kuten edellä on kuvattu, oksidikerroksen kestävyydellä on kuitenkin rajansa.
Valitsemalla oikean ympäristöön soveltuvan metalliseoksen ja välttämällä riskitekijöitä, kuten voimakkaita happoja ja emäksiä, voit lisätä metallin käyttöikää.
Vältettävät tekijät, kun käsittelemätöntä alumiinia käytetään ulkotilassa
Jos käsittelemätöntä alumiinia käytetään ulkotilassa, alumiinin suhteellisen hyvästä korroosionkestävyydestä huolimatta tietyt tekijät voivat vaikuttaa sen korroosiokestävyyteen.
Tämän vuoksi on suositeltavaa välttää alumiinin suoraa kosketusta seuraaviin:
- Muut metallit, kuten kupari, lyijy ja rauta (erityisesti kosteissa olosuhteissa)
- Epäorgaaniset hapot (esim. suolahappo ja rikkihappo)
- Muurahaishappo, oksaalihappo ja klooratut liuottimet
- Emäkset
- Elohopea ja sen suolat
- Merivesi ja kloridiliuokset
- Raskasmetalleja sisältävä vesi
- Kosteat puutyypit ja kuparipitoisilla suoloilla kyllästetty puu
- Emäksiset rakennusmateriaalit, kuten tuore betoni
On olemassa kuitenkin erilaisia seoksia ja käsittelytapoja, joilla voidaan vähentää yllä mainituista tekijöistä johtuvaa alumiinin pinnassa tapahtuvaa korroosiota.
Alumiinin puhdistus
Alumiinipinnalle kertynyt lika voi sitoa kosteutta ja aiheuttaa korroosiota. Tämän välttämiseksi suosittelemme alumiinipintojen puhdistamista 1-2 kertaa vuodessa korroosion estämiseksi.
Lue lisää menetelmistä ja suositelluista puhdistusaineista täältä.
Korroosioluokittelu
Alumiinin korroosioluokkia ei ole määritelty missään standardissa. Korroosioluokka on laskettava kullekin yksittäiselle tilanteelle.
Huomaa, että tietyssä ympäristössä voi olla eri korroosioluokkia eri metalleille. Esimerkiksi meriympäristössä teräksen korroosioluokka on yleensä C5, mutta alumiinin vain C3.
Tietyn ympäristön korroosioluokka määritetään kolmessa vaiheessa:
- Määrittele seuraavat neljä parametria kyseiselle ilmastolle:
- T = keskilämpötila
- RH = keskimääräinen kosteus
- Pd = ilman keskimääräinen SO2-pitoisuus (tyypillisesti korkeampi teollisuusalueilla).
- Sd = ilman keskimääräinen kloridipitoisuus (Cl-) (tyypillisesti korkeampi suolaisen veden läheisyydessä).
-
Lisätään parametrit kaavaan ja lasketaan korroosionopeus (rcorr)
- Etsi korroosioluokka taulukosta:
| Corrosivity category | Corrosion rates of metals | ||||
| Unit | Carbon steel | Zinc | Copper | Aluminium | |
| C1 | g/(m2∙a) | rcorr ≤ 10 | rcorr ≤ 0,7 | rcorr ≤ 0,9 | Negligible |
| µm/a | rcorr ≤ 1,3 | rcorr ≤ 0,1 | rcorr ≤ 0,1 | _ | |
| C2 | g/(m2∙a) | 10 < rcorr ≤ 200 | 0,7 < rcorr ≤ 5 | 0,9 < rcorr ≤ 5 | rcorr ≤ 0,6 |
| µm/a | 1,3 < rcorr ≤ 25 | 0,1 < rcorr ≤ 0,7 | 0,1 < rcorr ≤ 0,6 | _ | |
| C3 | g/(m2∙a) | 200 < rcorr ≤ 400 | 5 < rcorr ≤ 15 | 5 < rcorr ≤ 12 | 0,6 < rcorr ≤ 2 |
| µm/a | 25 < rcorr ≤ 50 | 0,7 < rcorr ≤ 2,1 | 0,6 < rcorr ≤ 1,3 | _ | |
| C4 | g/(m2∙a | 400 < rcorr ≤ 650 | 15 < rcorr ≤ 30 | 12 < rcorr ≤ 25 | 2 < rcorr ≤ 5 |
| µm/a | 50 < rcorr ≤ 80 | 2,1 < rcorr ≤ 4,2 | 1,3 < rcorr ≤ 2,8 | _ | |
| C5 | g/(m2∙a) | 650 < rcorr ≤ 1500 | 30 < rcorr ≤ 60 | 25 < rcorr ≤ 50 | 5 < rcorr ≤ 10 |
| µm/a | 80 < rcorr≤ 200 | 4,2 < rcorr ≤ 8,4 | 2,8 < rcorr≤ 5,6 | _ | |
| CX | g/(m2∙a) | 1500 < rcorr ≤ 5500 | 60 < rcorr ≤ 180 | 50 < rcorr ≤ 90 | rcorr > 10 |
| µm/a | 200 < rcorr ≤ 700 | 8,4 < rcorr ≤ 25 | 5,6 < rcorr ≤ 10 | _ | |
Source: EN ISO 9223