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铝型材是如何腐蚀的
即使耐腐蚀性优异的铝型材也有发生腐蚀的情况,究竟是为什么呢?
铝型材的腐蚀形态分为全面腐蚀和局部腐蚀(点蚀、晶界腐蚀);在建筑材料、日用品等中常见的腐蚀是点蚀(小孔腐蚀);
1:点蚀
由于铝型材的放置环境和周围条件等的不同,发生点蚀的情况也不一样;一旦发生点蚀,一般情况下,包括工业纯铝(99.0%)的低纯度铝型材的点蚀速度会快一些;
下面简单归纳点蚀发生的原因:
①铝型材的耐腐蚀表面防护膜(铝型材阳极氧化膜、涂层)不完整,局部出现像针眼大小的针孔;
②铝型材与异种金属(特别是像铜、铁等比铝电位高的金属)接触;
③夹杂异种金属而产生电位差;
但是,这些状态下的铝型材不一定会发生点蚀;周围环境干燥时几乎不会发生点蚀,湿润时就会很容易发生点蚀;如果周围有氯离子存在,又在潮湿的环境中,多数情况下就会发生点蚀;
下图所示为发生点蚀后,腐蚀小孔中的状态;腐蚀孔的深度因铝型材使用的环境和条件的不同而异,可能会停止腐蚀或更加深入的腐蚀;
一般在空气中或水中,即使铝型材受到一定程度的腐蚀,由于氧化膜的保护效应(自愈作用)也能起到防止腐蚀向内部的进一步发展的作用;但是如果暴露在像酸雨、污水或海水等环境中,环境越恶劣,腐蚀小孔就越深;
2:铝型材腐蚀发生的实际原因
铝型材腐蚀后生成的物质由于致密、连续性好,形成防腐蚀的氧化膜;在制备铝型材阳极氧化膜或涂层时,即使与水泥砂浆接触也不会产生激烈的腐蚀;经过长达10年的缓慢腐蚀产生拜耳体(三水铝石)的腐蚀属于长期腐蚀,0.5~2年间发生的剧烈腐蚀属于短期腐蚀,也称为异常腐蚀;
(1)海盐中的氯离子腐蚀理论/混合溶液中的氯离子腐蚀理论
海水中的盐分约为3.5%(普通海水中约有3.3%~3.8%的可溶性盐),其中,NaCl约占77%,MgCl2 11%,MgSO4 5%,CaSO4 4%;另外,在海砂中根据场所的不同,含0.02%~0.5%的盐;
据报道,在距离海平面30mm的附近有浓缩盐分;混合在溶液特别是结晶溶液中几乎全都有CaCl2,含有这种氯化物的混凝土中,氯离子是腐蚀的产生原因,生成腐蚀产物Al2(OH)5Cl;
(2)水泥水合物的碱腐蚀理论
水泥中的水合物显示pH值为12.5的强碱性;铝型材在pH值为4.5以下的酸性环境中,以Al^3+的形式存在,在pH值为8.5以上的碱性环境中,就会被腐蚀成AlO^-/2;普通的硅酸盐加水以后变成水泥的水合物,生成约20%的Ca(OH)2;形成一个pH值为12~13的强碱性环境,只要铝型材表面接触到这种环境就会被腐蚀;
2Al+Ca(OH)2+2H2O→Ca(AlO2)2+3H2↑
(3)异种金属接触腐蚀理论
假如不与钢筋异种金属接触,单独在含有盐类的混凝土中使用,铝型材的腐蚀速度就会减慢,实际使用中也不会出现很多问题;
但是在与比铝电位正的金属接触的情况下,如果存在水分,就会存在电位差,形成原电池,电位负的铝型材作为阳极被腐蚀;铝型材与钢筋接触形成电偶,腐蚀速度就会加快;但是即使形成电偶,在没有氯离子的溶液中,在极短的时间(1h以内)内,电流会降低,也没有铝型材的腐蚀问题;在含有0.5%氯离子的浸出液中,电流的降低变慢,经过较长时间会形成较强的电流,明显地促进阳极铝型材的腐蚀;
3:海砂砂浆引起的建筑铝型材的异常腐蚀
铝型材窗框上的裂痕及裂痕周围附着的腐蚀产物,该腐蚀产物呈小山丘状,其pH值约为4;因为本身有一定的湿度,而且含有16%~18%的氯离子,再这样的环境下,铝型材就会与钢筋发生电化学腐蚀;一般在建筑完工后的数周到2年间就会出现这种异常腐蚀;若涂层上出现微孔、裂痕、涂装斑点等情况,则那个部位就会集中被腐蚀;这与涂层的厚度没有关系,只要有盐分的存在就会有腐蚀的风险;在砂浆中,由于氯离子的存在,铝型材阳极氧化膜也容易生成Al2(OH)5Cl,因此防止发生电化学腐蚀的效果不明显;
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