Hoeveel soorten aluminiumcorrosie zijn er? 

Soorten aluminiumcorrosie

1. Atmosferische corrosie

De meest voorkomende vorm van aluminiumcorrosie. Atmosferische corrosie van aluminium komt voor als gevolg van blootstelling aan natuurlijke elementen. Omdat atmosferische corrosie waarschijnlijk op de meeste plaatsen voorkomt, is het verantwoordelijk voor het grootste deel van de totale schade aan aluminium veroorzaakt door alle soorten corrosie samen in de wereld.

Atmosferische corrosie kan worden onderverdeeld in drie subcategorieën. Ze zijn droog, nat en vochtig, afhankelijk van de vochtigheidsgraad van de gebruiksomgeving.

• droge corrosie(Vochtigheid <30%): Er treedt alleen langzame chemische oxidatie op;
• bevochtigingscorrosie(Vochtigheid 30%-60%): Plaatselijke galvanische corrosie geïnitieerd door een dunne vloeistoffilm;
• galvanische corrosie(Vochtigheid > 60%): een dikke vloeistoffilm versnelt de ionenmigratie en de corrosiesnelheid neemt aanzienlijk toe.

Aangezien het vochtgehalte sterk kan variëren afhankelijk van je locatie, zullen bepaalde gebieden meer last hebben van corrosie dan andere.

Andere omgevingsfactoren die de mate van atmosferische corrosie beïnvloeden zijn veranderingen in windrichting, temperatuur en neerslag. De concentratie en het type vervuilende stoffen in de lucht en de nabijheid van grote watermassa's spelen ook een belangrijke rol.

2. Galvanische corrosie

Galvanische koppelingscorrosie, ook bekend als corrosie door ongelijksoortige metalen, tast aluminium aan wanneer het fysiek of via een elektrolyt verbonden is met een edel metaal. Het edelmetaal kan elk metaal zijn dat een lagere reactiviteit heeft dan aluminium.

De reactiviteit van een metaal hangt af van zijn positie in de elektrochemische reeks. Als een ander metaal in de elektrochemische reeks verder weg is van aluminium, zal de ernst van de corrosie groter zijn.

De corrosiesterkte is het hoogst op het snijpunt waar de twee metalen elkaar raken en neemt af naarmate je verder van dat snijpunt komt.

Als aluminium en messing bijvoorbeeld met elkaar in contact komen of zelfs dicht bij elkaar liggen en in zeewater worden geplaatst, wordt er een primaire cel gevormd. Het aluminium deel zal dan corroderen omdat het als de anode (positieve pool) fungeert.

Dit kan een probleem zijn in boten waar messing fittingen dicht bij aluminium fittingen kunnen zitten die ondergedompeld zijn in zeewater. Elektronen stromen van aluminium naar messing door zeewater.

Dit type primaire cel kan zich onbedoeld vormen en galvanische koppelingscorrosie veroorzaken in andere gebruiksomgevingen. Galvanische koppelingscorrosie gaat veel sneller dan normale atmosferische corrosie.

• Potentiaalverschil > 0,2Vsignificant voor en de corrosiesnelheid was positief gecorreleerd met de verhouding kathode/anode oppervlak;
• Typisch scenario: Aluminium onderdelen en messing fittingen in een schip geleiden door zeewater, met aluminium als anode corroderen tot 0,5 mm per jaar, een 20-voudige verbetering ten opzichte van de geïsoleerde toestand;
• Beschermingsstrategie: Isoleren van ongelijksoortige metalen door isolerende afstandhouders of anodiseren van het aluminium oppervlak.

3. Putjes

Pitting is een oppervlaktecorrosieverschijnsel dat gekenmerkt wordt door het verschijnen van kleine gaatjes (putjes) op het oppervlak van aluminiummetaal. Gewoonlijk hebben deze putjes geen invloed op de sterkte van het product. Het is eerder een esthetisch probleem, maar kan leiden tot defecten als het uiterlijk van het oppervlak kritisch is.

Putcorrosie treedt meestal op in gebieden waar zouten in de atmosfeer aanwezig zijn, omdat de aanwezigheid van chloride-anionen hiervoor verantwoordelijk is. Sulfaten veroorzaken ook tot op zekere hoogte putcorrosie. Het ergste geval van putcorrosie wordt waargenomen in de aanwezigheid van alkalische en zure zouten.

triggervoorwaarde::

• Chloride-ion (Cl-) concentratie > 0,5 mol/L;
• De aanwezigheid van insluitsels of korrelgrensdefecten aan het oppervlak;
• Het legeringspotentiaal is hoger dan het lokale doorslagpotentiaal (>0,4V vs SCE).
  Uitbreidingsmechanisme::
• Hydrolyse van Al³⁺ in de etsende porie produceert zuur (pH tot 2-3) en Cl-verrijking vormt een autokatalytische cyclus;
• De groeisnelheid van de gatdiepte kan oplopen tot 0,1 mm/maand en de verhouding tussen diepte en breedte is vaak >10:1.

Om putvorming te voorkomen moet het potentiaal van de legering hoger zijn dan het potentiaal van de elektrolyt (zoutoplossing). De aanwezigheid van oppervlaktedefecten bij korrelgrenzen en tweede fasedeeltjes is een voorloper van pitting.

4. Spleetcorrosie

Spleetcorrosie is een vorm van plaatselijke corrosie in materialen. Overlappende materialen of onbedoelde ontwerpfouten kunnen leiden tot de vorming van spleten. Het verzamelen van zeewater in deze holtes kan leiden tot spleetcorrosie.

Zelfs een kleine spleet tussen de bout en de constructie is voldoende om dit type corrosie te starten. Na verloop van tijd lost het aluminium in het materiaal op en slaat het neer in het zeewater. Dit ionische aluminium absorbeert zuurstof uit de omringende lucht en hydroxide-ionen uit de elektrolyt om aluminiumhydroxide te vormen.

Geometrisch beperkte gebieden (bijv. flensnaden, klinknagelopeningen) vormen occlusiecellen door verschillen in zuurstofdiffusie:

• beginfaseHet oplossen van aluminium wordt aangedreven door het verschil in zuurstofconcentratie binnen en buiten de spleet (Al→Al³⁺+3e-);
• ontwikkelingsperiodeHydrolyse van Al³⁺ leidt tot een daling van de pH en Cl-migratie naar concentratie;
• plateau: handhaaft een sterk corrosieve micro-omgeving bij pH ≈ 2, met het grootste gevaar bij een spleetbreedte van 0,1-0,5 mm.

In aanwezigheid van chloriden maakt deze zuurstofreductie de spleten zuur, wat de corrosiesnelheid versnelt.

5. Interkristallijne corrosie

Voor aluminium zijn de korrelgrenzen elektrochemisch verschillend in vergelijking met de microstructuur van de legering. Dit leidt tot de totstandkoming van een elektrochemisch potentieel en elektronenuitwisseling tussen de twee.

Er zijn verschillende variaties van interkristallijne corrosie gebaseerd op thermochemische behandeling en metaalstructuur. In verschillende series vanaluminiumHet is ook gevonden in verschillende gradaties. Legeringen van de 6xxx serie zijn bijvoorbeeld relatief ongevoelig voor dit type aluminiumcorrosie.

Het anodepad varieert per legering. In de 2xxx serie verschijnt het als een smalle band aan weerszijden van de korrelgrens, terwijl het in de 5xxx serie verschijnt als een ononderbroken pad langs de korrelgrens.

Het fenomeen van preferentiële oplossing langs korrelgrenzen komt voort uit weefselheterogeniteit:

• Afdeling 2xxxCuAl₂-precipitatie bij korrelgrenzen leidt tot een koperarme zone (anode);
• Afdeling 5xxxSelectief dealloyeren geactiveerd door een continue β-fase (Mg₂Al₃);
• beschermen: T6 verouderingsbehandeling vermindert de diepte van korrelgrenscorrosie bij 80%.

Net als putcorrosie begint interkristallijne corrosie met putcorrosie. Het verspreidt zich echter sneller langs gevoelige korrelgrenzen.

6. Afbrokkelende corrosie

Afsplinteringscorrosie is een specifiek type van interkristallijne corrosie gevonden in aluminiumlegeringen met een uitgesproken georiënteerde structuur. Dit is vooral duidelijk bij aluminiumproducten die een warm of koud walsproces hebben ondergaan.

Het treedt op langs langgerekte korrelgrenzen in de microstructuur. De term afsmelten komt van het feit dat de corrosieproducten veel groter zijn en de indruk wekken dat ze van het oppervlak van het materiaal worden opgetild.

Dit type aluminiumcorrosie breidt zich uit boven het oppervlak en bouwt lateraal spanningen op in het product. Dit leidt op zijn beurt tot een aanvankelijke wigvorming aan het oppervlak voordat het migreert naar het lichaam van het product. Ernstige delaminatie treedt op en het materiaal verzwakt. Aantasting van het oppervlak zoals putjes, afschilfering en blaasvorming kan optreden.

De 2xxx, 5xxx en 7xxx series zijn gevoeliger voor exfoliatiecorrosie door hun sterk georiënteerde korrelstructuur. Dit maakt de korrelgrenzen gevoeliger voor interkristallijne corrosie. Laminaire corrosie van gewalste platen door anisotrope organisatie:

De versnelde EXCO-oplossingtest gedurende 48 uur simuleert het natuurlijke corrosieniveau gedurende 10 jaar.

Volume-expansie van corrosieproducten (Al → Al(OH)₃ volumetoename met een factor 6,3) veroorzaakt spanningen tussen de lagen (>100 MPa) in de parallelle walsrichting;

De gevoeligheid voor exfoliatiecorrosie kan worden gewijzigd door de precipitaten opnieuw te verdelen met behulp van warmtebehandelingsmethoden.

7. Algemene corrosie

Wanneer corrosie bijna gelijkmatig voorkomt op het oppervlak van een aluminium product, is er sprake van uniforme of totale corrosie.

Deze corrosie treedt op wanneer producten vaak worden blootgesteld aan sterk zure of alkalische media. Het kan ook voorkomen in de aanwezigheid van hoge elektrochemische potentialen wanneer het product zich in een elektrolyt bevindt. Een typisch voorbeeld is het roesten van aluminiumplaten in zure oplossingen.

Uniforme corrosie is het resultaat van voortdurende beweging van de anode- en kathodegebieden in contact met de elektrolyt en manifesteert zich als uniforme corrosieve aantasting van het oppervlak.

De oxidelaag is ook onstabiel in hoge en lage pH-oplossingen en beschermt het metaal eronder niet. De dikte van het materiaal neemt af en lost uiteindelijk volledig op.

Aanvallen zijn niet helemaal consistent en er zullen pieken en dalen zijn. Er zijn geen kleine gebieden met diepe corrosie die voldoende zijn om dit een algemeen voorbeeld van corrosie te noemen.

De passiveerlaag lost volledig op in sterk zure (pH 9) omgevingen:

• corrosiesnelheid>1,2 mm/jaar bij pH 9;
• Geconcentreerd salpeterzuur (65%) verlaagt de snelheid tot 0,001 mm/jaar door sterke passivering.

8. Afzettingscorrosie

Depositiecorrosie treedt op wanneer ongelijke metalen worden afgezet op een aluminiumoppervlak wat resulteert in ernstige plaatselijke corrosie.

Stel je voor dat er water door een koperen pijp stroomt. Terwijl het water er doorheen stroomt, absorbeert het koperionen. Deze koperionen zijn nu in oplossing. Wanneer deze oplossing in contact komt met een aluminium oppervlak of bak, zet het deze koperionen erop af.

Deze ionen vormen nu een subtiele protocel en als het ion laag is in de elektrochemische of protocelreeks, zal het aluminium corroderen door putjes. Hoe groter het verschil tussen het aluminium en de elektrisch gekoppelde neergeslagen ionen, hoe ernstiger de corrosie.

Zelfs van oplossingen van koperionen met een concentratie van 1 ppm is bekend dat ze ernstige corrosie van aluminiumoppervlakken veroorzaken.

Metalen die corrosie van aluminiumafzettingen kunnen veroorzaken staan bekend als "zware metalen". Enkele belangrijke zware metalen zijn koper, kwik, tin, nikkel en lood.

De passiveerlaag lost volledig op in sterk zure (pH 9) omgevingen:

• corrosiesnelheid>1,2 mm/jaar bij pH 9;
• Geconcentreerd salpeterzuur (65%) verlaagt de snelheid tot 0,001 mm/jaar door sterke passivering.

De corrosie die door deze methode wordt veroorzaakt, is meer uitgesproken in zure oplossingen dan in alkalische oplossingen. Dit komt door de lage oplosbaarheid van deze ionen in alkalische oplossingen.

9. Scheuren door spanningscorrosie (SCC)

Spanningscorrosie (hier SCC genoemd) is een vorm van interkristallijne corrosie die kan leiden tot volledig falen van aluminium onderdelen.

Voor deze corrosie moet aan drie voorwaarden worden voldaan. Gevoelige legeringen zijn de eerste. Niet alle aluminiumlegeringen zijn even vatbaar voor SCC. legeringen met een hoge rekgrens zijn vatbaarder voor spanningscorrosiescheuren.

De tweede voorwaarde is dat de omgeving waarin het wordt gebruikt vochtig of nat moet zijn. De derde voorwaarde is de aanwezigheid van trekspanning in het materiaal. Deze trekspanning is de oorzaak van scheurgroei en de voortplanting ervan door het metaal.

drieluikGevoelige legeringen (bijv. 7075-T6), trekspanning (> rekgrens 30%), corrosieve media (Cl-oplossing):

• Scheurtypelangs de nerf (IGSCC) of door de nerf (TGSCC);
• De kritische spanningsintensiteitsfactor (KISCC) kan worden gereduceerd tot 30% van de conventionele sterkte.

Er zijn twee soorten SCC-processen. De eerste is interkristallijne spanningscorrosie (IGSCC), waarbij de scheuren zich voortplanten langs de korrelgrenzen. Het tweede is spanningscorrosiescheuren door de korrel heen (TGSCC), waarbij de scheuren zich door de korrels heen voortplanten in plaats van langs de korrelgrenzen.

10. Corrosie door erosie

Erosiecorrosie van aluminium wordt veroorzaakt door de impact van waterstralen met hoge snelheid op het aluminium lichaam.

Twee factoren die erosie-corrosie verergeren zijn de stroomsnelheid van het water en de pH. De aanwezigheid van carbonaat en silica in het water verhoogt de corrosiesnelheid nog meer.

In zuiver water vindt aluminiumcorrosie langzaam plaats. Deze snelheid neemt echter toe wanneer de pH hoger is dan 9. In zuur water verloopt de corrosie zelfs nog sneller.

Vloeistofdynamica en chemische corrosie in synergie:

• hoge snelheid(>5m/s) vernietigt de passiveerlaag;
• een zanderige vloeistofGeïnduceerde schade door slijtage-corrosie-interactie;
• instorting van vacuoleGenereert >1GPa impactdruk wat leidt tot afschilferen van het oppervlak.

Erosie-corrosie kan worden voorkomen door de bovenstaande factoren onder controle te houden. Erosie-corrosie kan aanzienlijk worden verminderd door de watersnelheid te verminderen, de waterkwaliteit te handhaven of beide. Het verbeteren van de waterkwaliteit betekent de pH zo dicht mogelijk bij neutraal (<9) houden en het silica- en carbonaatgehalte verminderen.

11. Corrosievermoeidheid

Het is welbekend dat vermoeiing kan leiden tot volledig falen van een product als er niets aan wordt gedaan. In het geval van aluminium kan vermoeiingsscheurvorming fungeren als een initiërend punt voor putcorrosie.

Corrosiemoeheid treedt op wanneer aluminium herhaaldelijk wordt blootgesteld aan lage spanningen over een lange periode. In corrosieve omgevingen zoals zeewater en zoutoplossingen is de kans op scheurvorming en -uitzetting groter.

Synergetische reductie van vermoeiingsgrens door wisselende belastingen en corrosieve media:

• 3,5% NaCl oplossing, daalt de vermoeiingslevensduur van de 2024-T3 aluminiumlegering tot 10% in een droge omgeving;
• De uitbreidingssnelheid van de scheur wordt geregeld door ΔK (amplitude van de spanningsintensiteitsfactor) en de frequentie (kritische drempel 10 Hz).

Corrosievermoeiing kan niet doorgaan als er geen water aanwezig is in de atmosfeer. Het is ook grotendeels onafhankelijk van de richting van de spanning, omdat de scheurgroei voornamelijk door het kristal gaat. In tegenstelling tot SCC heeft stress dus geen invloed op de voortplanting.

12. Draadvormige corrosie

Draad- of wormcorrosie begint als putjes. Het begint op het punt waar de verf van het aluminiumoppervlak afbladdert. De oorzaak kan een kras of schaafwond op het oppervlak zijn die het metalen oppervlak eronder blootlegt.

In de aanwezigheid van chloride-anionen en een hoge vochtigheid kan filiforme corrosie gemakkelijk optreden en zich uitbreiden. Hoewel het begint als zoutwater putjes, verspreidt het zich als spleetcorrosie.

De kop van de regenworm is zuur en heeft een hoog chloridegehalte. Deze neemt zuurstof op en fungeert als anode. De tweede helft van de wormbaan fungeert als kathode en er ontstaat een reactie.

Zelfrijdende corrosie gevormd bij coatingdefecten:

• De zure zone in de kop (pH ≈ 1-2) en de basische zone in de staart (pH ≈ 10-12) vormen een elektrochemische gradiënt;
• Uitbreidingssnelheid 0,1-0,5 mm/dag, pad gecontroleerd door matrixweefsel.

Draadcorrosie kan worden voorkomen door het oppervlak onbeschadigd te houden en alle kleine openingen af te dichten met verf of was. Indien mogelijk moet de relatieve vochtigheid van de omgeving worden verlaagd.

13. Microbiologische corrosie(MIC)

Microbiologisch geïnduceerde corrosie of MIC is corrosie die wordt veroorzaakt door micro-organismen/schimmels. Dit type corrosie komt vaak voor in brandstof- en smeerolietanks.

Micro-organismen en schimmels kunnen gedijen in de aanwezigheid van water in olie. Sommige van deze organismen kunnen de olie consumeren en zuren afscheiden die corrosie kunnen veroorzaken aan aluminium containers die gebruikt worden voor opslag.

Dit zuur kan pitting veroorzaken in aluminium containers en uiteindelijk leiden tot lekken.

geactiveerd door microbieel metabolisme zoals sulfaatreducerende bacteriën (SRB):

• Het anaerobe milieu produceert H₂S om de passiveringslaag te vernietigen;
• Biofilms vormen zuurstofconcentratiecellen;
• Het waterfaseafscheidingsgebied van het brandstofsysteem is een gebied met een hoge incidentie dat regelmatig moet worden geleegd en waar biocide moet worden toegevoegd.

Om dit te voorkomen moet de olie zoveel mogelijk worden gezuiverd om water te verwijderen. Regelmatig aftappen uit de tank na zuivering is ook noodzakelijk. Als het niet mogelijk is om de kwaliteit van de brandstof te verbeteren, kan kieming worden voorkomen door biociden te gebruiken.