Химическая стойкость сплавов алюминия

Вода

В дистиллированной воде алюминий проявляет очень хорошие показатели стойкости к коррозии при любой температуре.

Дождевая вода может разрушать алюминий, если в атмосфере содержится значительное количество промышленных газов. Растворяясь в воде, это газы (SO₂, NO₂, хлороводород и т.д.) образуют кислоты, разрушающие алюминий. Поэтому во избежание коррозии алюминиевые конструкции следует проектировать так, чтобы свести до минимума скапливание дождевой воды на поверхности металла.

Водопроводная вода действует на алюминий по-разному, в зависимости от содержащихся в ней примесей. В кислых или щелочных водах алюминий может подвергаться коррозии. Процесс коррозии ускоряют ионы хлора или тяжелых металлов, содержащиеся в водопроводной воде.

Промышленные сточные воды вызывают очень сильную коррозию, которую ускоряют ионы тяжелых металлов.

Газы

Водород, азот и благородные газы (гелий, аргон, неон, криптон, ксенон) не действуют на алюминий даже при повышенных температурах.

Галогены (хлор, бром, йод, фтор) в отсутствие влаги не действуют на алюминий. При взаимодействии с водой они образуют кислоты, агрессивные по отношению к алюминию.

Сухие хлороводород, бромоводород, йодоводород, фтороводород не действуют на алюминий. Но водные растворы этих газов — кислоты, активно разрушающие алюминий.

Сероводород не разрушает алюминий при температуре до 500°С.

Двуокись серы в отсутствие водяного пара не разрушает алюминий (до 400°С), хотя при наличии влаги вызывает коррозию. Аналогично действует и триокись серы.

Аммиак в газообразном состоянии не действует на алюминий даже при высоких температурах.

Оксид углерода СО разрушает алюминий только при температуре свыше 550°С.

Углекислый газ ведет себя аналогично СО. В воде углекислый газ образует угольную кислоту, не вызывающую значительных коррозионных разрушений.

Неорганические соединения

Алюминий не стоек к действию кислот. Исключение составляют концентрированные азотная и серная кислоты — их окислительные свойства настолько сильны, что при контакте с алюминием на его поверхности образуется прочный слой оксида алюминия, препятствующий дальнейшему разрушению металла (поэтому концентрированную азотную или серную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах). Разбавленная азотная или серная кислота — более слабый окислитель — энергично реагирует с алюминием.

В кислотах алюминий растворяется тем хуже, чем меньше содержит дополнительных примесей. Следует помнить, что анодное окисление не защищает от воздействия кислот, поскольку они разрушают слой Al₂O₃. Химическая активность кислот увеличивается с ростом температуры. Например, с возрастанием температуры на 10°С скорость коррозии удваивается. Увеличение концентрации кислоты, как правило, увеличивает скорость коррозии (концентрированные серная и азотная кислоты — исключение).

Соляная кислота вызывает сильную коррозию. Действие этой кислоты нельзя ослабить добавлением ингибиторов.

Фтороводородная кислота оказывает самое сильное влияние на алюминий. Даже непродолжительное взаимодействие разбавленной кислоты ведет к полному растворению алюминия.

Кислородсодержащие кислоты хлора (HClO₄, HClO₃, HClO) вызывают сильную коррозию алюминия.

Серная кислота вызывает равномерную коррозию алюминия, интенсивность которой зависит от концентрации. Разбавленная кислота средней концентрации при комнатной температуре отличается умеренной агрессивностью. Наиболее агрессивна кислота концентрации 80%. Некоторые вещества, входящие в состав алюминиевых сплавов, а также ионы, содержащиеся в воде (особенно фториды и хлориды), усиливают действие серной кислоты.

Сернистая кислота вызывает локальную коррозию алюминия.

Сера и халькогены (селен и теллур) на алюминий не действуют.

Фосфорная кислота разрушает алюминий умеренно или сильно (в зависимости от концентрации).

Мышьяк при комнатной температуре не действует на алюминий.

Мышьяковая кислота (H₃AsO₄) и окись мышьяка сильно разрушают алюминий, а мышьяковистая кислота (H₃AsO₃) без нагревания на него не влияет.

Азотистая кислота (HNO₂) при комнатной температуре не действует на алюминий.

Азотная кислота (HNO₃) воздействует на алюминий по-разному, в зависимости от концентрации. Разбавленные растворы интенсивно разрушают алюминий. В концентрированных растворах вследствие окислительных процессов поверхность алюминия пассивируется и коррозия замедляется. Наиболее сильную коррозию вызывает кислота концентрацией 10-60%. Действие азотной кислоты приводит к равномерной коррозии. С увеличением чистоты алюминия возрастает его стойкость к коррозии. Наличие в составе слава примесей меди, кремния, магния усиливает воздействие азотной кислоты.

Органические соединения

Не вызывают коррозии:

• Все насыщенные углеводороды, бензол, толуол, нафталин.
• Алифатические спирты (взаимодействие с алюминием возможно только после испарения воды и только при нагревании). Метиловый спирт вызывает незначительную коррозию в водном растворе, самую сильную — при 25% содержании воды. Другие спирты, такие как этиловый, пропиловый, глицерин и его производные, не приводят к коррозии алюминия.
• Фенол и его водные растворы (незначительное разрушение происходит при температуре свыше 60°С и концентрации 50%). Аналогично ведут себя производные фенола.
• Сложные эфиры.
• Альдегиды, в том числе формалин, акролеин, бензальдегид.
• Кетоны.
• Фреоны.
• Амины и амиды.
• Некоторые галогенсодержащие соединения (например, поливинилхлорид).
• Углеводы: глюкоза, лактоза, целлюлоза.

Приводят к незначительной коррозии:

• Некоторые органические соединения хлора, выделяющие соляную кислоту вследствие гидролиза в водных растворах.
• Водные растворы органических кислот: уксусной, муравьиной, монохлоруксусной, щавелевой, винной, лимонной, яблочной, салициловой, аскорбиновой и т. д.

Сильно действуют на алюминий:

• Некоторые органические кислоты при полном отсутствии воды.
• Соли органических кислот могут создавать источники локальной коррозии.
• Четыреххлористый углерод вызывает сильную коррозию в присутствии следов влаги.
• Большинство соединений галогенов разрушают алюминий, скорость коррозии увеличивается с ростом температуры. Коррозионная активность галогена уменьшается в следующей последовательности: F-Cl-Br-I.
• Некоторые серосодержащие органические соединения, например этилсерная кислота.

Материалы естественного происхождения

Не действуют на алюминий:

• Каменная соль.
• Продукты нефтеперегонки: бензин, керосин, парафин, масла, смолы.
• Воск.
• Каучук.
• Эфирные масла.
• Каменный уголь, антрацит, бурый уголь.
• Целлюлоза.
• Белки.
• Природный гипс.
• Особо чистые виды нефти.

Действуют на алюминий:

• Нефть, а точнее — содержащиеся в ней загрязнения, в основном, вода с растворенными в ней солями, которые в результате гидролиза образуют кислоты.
• Дубильные вещества.
• Средства для импрегнации древесины.
• Глина.

Продукция синтетической химии и промышленные продукты

Не действуют на алюминий:

• Синтетические смолы.
• Инсектецидные средства (за исключением арсената натрия).
• Косметические препараты.
• Лаки.
• Органические красители.
• Некоторые клеи, не содержащие солей тяжелых металлов.

Действуют на алюминий умеренно или сильно:

• Чистящие средства.
• Моющие средства.
• Некоторые косметические препараты (кислые или щелочные).
• Одеколон.
• Неорганические красители.
• Чернила и тушь.
• Клеи.
• Продукты сгорания органических веществ, в особенности серо- и азотсодержащих.

Строительные материалы

На практике монтажные работы очень часто реализуются параллельно со строительными, так называемыми "мокрыми" работами.

Строительные материалы, такие, как штукатурки, портланд-цемент, бетон, мел, очень сильно влияют на алюминий, поскольку при контакте с водой дают щелочную реакцию. Под воздействием этих материалов в присутствии влаги на контактных поверхностях необработанного, анодированного, и даже алюминия с порошковым покрытием появляются пятна.

Коррозия длится до затвердевания штукатурки, цемента или бетона. В случаях, когда бетонная конструкция периодически подвергается увлажнению, ее следует изолировать от алюминия битумной прокладкой. Рекомендуется изолировать алюминий от наружных железобетонных конструкций. В сухих помещениях, когда бетон "схватился", поверхность алюминия можно не изолировать.

Особенно вредно для алюминия действие бетонов, содержащих хлорид магния, позволяющий производить бетонирование во время морозов. А цементы с высоким содержанием алюминия, менее щелочные, чем обычные цементы, разрушают конструкционный алюминий значительно слабее.