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铝腐蚀:你必须知道的5个不可思议的事实

通过克里斯托南岸
发布日期:2020年8月6日
关键的外卖

铝具有天然的耐腐蚀性能,是性价比高、耐用的材料选择;然而,在某些条件下,它会迅速恶化。

自1827年发现以来,已成为许多行业的重要原料。它的物理和化学性能,以及它通过多种制造工艺的能力,使其成为理想的建筑材料,寿命超过大多数其他已知金属。

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什么使铝成为一种理想的材料?

铝是地球上最丰富的金属之一。大约8%的地壳含有铝.这种金属也是100%可回收,可以无限回收质量没有明显下降。

铝的总重量是钢的三分之一,这使得它在汽车和航空航天工业中备受重视。铝的韧性(一种材料抵抗力的量度变形)也非常类似于钢,使其成为建造耐用、轻量构件和结构的理想材料。

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此外,铝不需要太多的维护,一般在适当的环境条件下可以使用多年。这种材料与其他金属很好地混合,创造出更坚固、更耐用的金属,这一事实补充了这些理想的性能合金

关于铝腐蚀的有趣事实

尽管被认为是一种高度耐用的材料,铝也有它的局限性。在下面的章节中,我们将讨论一些重要的事实铝腐蚀这个行业的专业人士必须知道。

1.铝是天然耐腐蚀的

铝的耐腐蚀性是它在许多工业和国内应用中普及的主要原因。它属于硼族;因此,它氧化在正常条件下很快变得高度惰性。

铝在纯净的自然状态下是非常活泼的。然而,一旦暴露在空气中,它的表面与氧气反应,形成氧化层氧化铝(Al2O3..这个氧化层保护底层的铝免受进一步的反应,并帮助它保持耐久性。氧化层为非常薄(约2.5 nm),可以划痕去除.然而,暴露在外的金属很快又与大气发生反应,恢复保护。

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2.铝在某些条件下腐蚀很快

铝是许多条件下的完美选择。在4.0到8.5的pH范围内,其表面的氧化层不受影响。此外,该层可以自我修复,这使得铝结构即使短时间暴露在恶劣环境中也能继续发挥作用。(延伸阅读:自我修复金属氧化物作为防腐蚀方法的研究.)

然而,在某些情况下,如果不加以处理,铝很容易被腐蚀;这些包括:

  • 极端酸性/碱性条件(pH值低于4或高于9)
  • 恒湿暴露
  • 不通风和封闭的室内空间
  • 海洋环境
  • 条件支持电化学腐蚀

3.铝在动态环境中具有最好的耐久性

铝在动态环境中的耐久性是无与伦比的。许多材料被认为是耐腐蚀的;然而,他们只能在严格的条件下保持稳定。另一方面,只要氧化层有足够的时间自我修复,铝就没有什么环境限制。

例如,一个户外铝棚一年四季都能很好地工作,即使它暴露在雨、雪和高温下。只要它有时间干燥和再生,铝棚组件将保持基本不受影响。然而,如果相同的结构保持在封闭和不通风的环境中,或持续暴露在潮湿的区域,可能会发生腐蚀。

4.混凝土会对铝造成损害

虽然铝是制作窗框和门的常用材料,但它不能很好地与之混合混凝土.特别是湿混凝土中的碱性化合物,以及钢钉和铆钉的存在,与铝发生反应,引发腐蚀过程。

在建筑框架中,铝表面通常用惰性涂层处理,以防止混凝土与金属发生反应。它被广泛推荐使用沥青漆镀铝构件。(通过阅读我们的下载了解如何沥青涂料:何时使用及如何使用.)使用混凝土拌合而无可溶性氯化物也可以帮助减少铝腐蚀的机会。

5.电偶腐蚀和点蚀是铝表面最常见的腐蚀类型

电化学腐蚀,点状腐蚀是铝腐蚀的最大元凶。

二时发生电偶腐蚀不同的金属在一个电解液.在这种情况下,惰性较强的金属(即较不活泼的金属)以牺牲另一种金属为代价得到保护。就铝而言,造成电偶腐蚀的常见金属有铜、锌和镀锌钢

紧固件铆钉通常用于大多数铝框架。这些在干燥条件下是无害的,但在电解液的存在下,铝框架将开始分解。为了防止这种情况的发生,建筑铝被涂上油漆,并与镁或硅混合。这些元素增加了其耐腐蚀性能,使框架适合在潮湿的条件下使用。特别是镁,经常被用于海洋级铝板,因为它大大降低了电偶腐蚀的机会

另一种可能的腐蚀类型是点蚀,发生在铝的表面。在这种材料中产生点蚀的主要原因是不同盐存在下的湿度。点腐蚀甚至可以发生时,铝不接触任何其他材料。一般来说,虽然轻微的点腐蚀可能只会使表面失去吸引力,但如果不加以处理,金属的结构完整性可能会严重受损。

最终的想法

说到耐腐蚀材料,铝并不是唯一的选择。然而,很少有材料能与它提供的多功能性相匹配。虽然铝腐蚀在正常情况下通常不是一个问题,但在某些环境下它会腐蚀。

对于大多数应用来说,铝是一种性价比高且耐用的材料选择。根据应用情况,铝构件在投入使用前可能需要进行处理。因此,对于工程师和设计师来说,了解铝的极限和铝可能恶化的具体条件是至关重要的。

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写的克里斯托南岸|土木工程师

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Krystal是一名土木工程师和项目经理,拥有建筑工程和管理理学硕士学位。她的经验包括重大基础设施项目的项目管理、施工监理,以及道路、路面、交通安全要素、排水等各种基础设施要素的设计。Krystal也是华盛顿特区交通研究委员会的出版作者

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