Коррозия алюминия и его сплавов

Стандартный электродный потенциал алюминия j⁰_Al³⁺ _{/ Al} =─1,66 В, что указывает на низкую термодинамическую устойчивость. Уже на воздухе Al покрывается прочной пленкой оксида алюминия Al₂O₃, толщиной 5,0 ─ 20 нм (1 нм = 10^{- 9} м), которая повышает электродный потенциал. Например, в 3 % -ном водном растворе NaCl электродный потенциал j_Al = - 0,55 В. В соответствии с величиной электродного потенциала Al в нейтральных растворах электролитов и в воде может корродировать с кислородной и водородной деполяризацией.

При взаимодействии первичных продуктов коррозии катионов Al³⁺ с анионами ОН^- при рН > 4 образуется трудно растворимый гидроксид алюминия Al(OH)₃, который может превращаться в оксид алюминия Al₂O_{3 ·} nH₂O. Оксидная и гидроксидная пленки обладают защитными свойствами, и именно поэтому, Al имеет высокую коррозионную стойкость в нейтральных растворах электролитов, не содержащих активаторов, например, хлоридов, в атмосферных условиях, в том числе в атмосфере, содержащей сернистый газ.

Увеличение и уменьшение рН среды приводит к увеличению скорости коррозии Al, что связано с амфотерными свойствами оксида и гидроксида Al.

Амфотерные свойства гидроксида алюминия определяют его коррозию с водородной деполяризацией в растворах щелочей:

анодный процесс: Al + 4OH^- = [Al(OH)₄]^- + 3e

катодный процесс: 3Н₂О + 3е = 3/2Н₂ + 3ОН^-

......................................................................................

суммарная реакция: Al + OH^- + 3H₂O = [Al(OH)₄]^- + 3/2H₂.

В азотной, фосфорной и разбавленной серной кислотах Al имеет высокую коррозионную стойкость; в растворах соляной, фторис-товодородной, концентрированной серной, муравьиной, щавелевой кислотах он растворяется. В средах, содержащих катионы Hg²⁺, алюминий очень быстро корродирует, так как образуется амальгама, на которой отсутствует защитная пленка.

Скорость коррозии Al в нейтральных и кислых средах увеличивается в присутствии Fe, Cu, Si.

В промышленности находят применение сплавы алюминия с Cu, Mg, Zn, Si, Mn. Сплав системы Al ─ Cu ─ дуралюмин (дюралюминий), который содержит %: Cu ─ 4, Mg и Mn ─ 0,6, Si и Fe ─ 0,7. На коррозионную стойкость Al оказывает влияние закалка. При закалке примеси Cu, Si переходят в твердый раствор, поэтому повышается его коррозионная стойкость.

Высокие механические свойства дуралюмин приобретает после естественного и искусственного старения. Дуралюмин после искус-ственного старения имеет более низкую коррозионную стойкость.

Сплавы Al с магнием─магналин (например, сплав АМг с содержанием 1─3 % Mg) и c марганцем (например, сплав АМц с содержанием 1─2 % Mn) имеют высокую коррозионную стойкость.