Коррозия между анодированным алюминием и сталью

Алюминий — реакционно-способный металл (неблагородный), который, согласно термодинамике, должен иметь низкую коррозионную стойкость. Высокая коррозионная стойкость алюминия, тем не менее, обусловлена наличием тонкой пленки оксида алюминия, плотно прилегающей к поверхности. Всякий раз, когда образуется алюминиевая поверхность и подвергается воздействию воздуха или воды, сразу же образуется поверхностная пленка оксида алюминия.

Оксид алюминия растворяется в некоторых химических веществах, особенно сильнокислых и щелочных растворах. При удалении оксидной пленки металл быстро корродирует в результате равномерного растворения. Как правило, оксидная пленка стабильна при pH от 4,0 до 9,0, но есть и исключения. Одним из таких исключений является среда, в которой поверхностная пленка нерастворима, но в слабых местах оксидной пленки образуется локальная коррозия. Локальную коррозию можно обнаружить, только когда алюминий пассивен, покрыт оксидным слоем, подобным тому, который образуется при анодировании.

Локальная коррозия имеет электрохимическую природу и обусловлена разницей коррозионного потенциала в гальваническом элементе, образованном в или на поверхности металла. Гальваническая коррозия обусловлена электрическим контактом с более благородным металлом или неметаллическим проводником в проводящей среде. Гальваническая коррозия сильно зависит от катодной реакции и от металлов, контактирующих друг с другом.

Эффективность этой катодной реакции определяет скорость коррозии. Наиболее распространенные примеры гальванической коррозии алюминиевых сплавов — это сочетание со сталью или медью под воздействием влажной солевой среды.

Гальваническая коррозия алюминия обычно слабая, за исключением высокопроводящей среды, такой как сланцевый шлам от противообледенительных солей для дорожных покрытий, морская вода и другие солевые электролиты. Контактная область должна быть смочена водным раствором для обеспечения ионной проводимости. В противном случае, гальваническая коррозия невозможна.

Согласно данным об электродных потенциалах металлов, алюминий будет анодом гальванического элемента в контакте почти со всеми другими металлами, а, следовательно, будет подвергаться гальванической коррозии. Характеристики гальванической коррозии различных алюминиевых сплавов почти одинаковы, поэтому изменение сплава не может решить проблему.

Скорость растворения зависит от соотношения поверхностей между двумя металлами:

коррозия = площадь катодной поверхности ∕ площадь анодной поверхности

Наиболее благоприятным случаем будет очень большая площадь анодной поверхности и маленькая площадь катодной поверхности. Гальваническая коррозия локальная, поэтому она ограничивается контактной зоной.

Необычно видеть гальваническую коррозию алюминия в контакте с нержавеющей сталью (пассивной). Напротив, при контакте между медью, бронзой, латунью и разными стальными сплавами (пассивными и активными) и алюминием может образоваться сильная коррозия, поэтому целесообразно обеспечить изоляцию между этими двумя металлами. Путаница относительно того, возникает ли гальваническая коррозия между алюминием и сталью, обусловлена тем, что нержавеющая сталь может быть как пассивной, так и активной, если в окружающей среде присутствует хлорид. Это существенно меняет коррозионное воздействие на алюминий.

Как правило, чем ближе один металл к другому в ряду стандартных электродных потенциалов, тем они более совместимы (например, электрохимический эффект будет минимальным). И наоборот, чем дальше один металл от другого, тем сильнее будет коррозия. Предварительную оценку характеристик гальванической коррозии выполнить не так просто. Что касается контакта между обычными металлами, например, сталь и нержавеющая сталь, практика показывает, что лабораторные испытания всегда дают более серьезные результаты, чем фактически наблюдаемые в атмосферных условиях.

Обычно гальваническая пара с нержавеющей сталью работает очень хорошо, однако при наличии в окружающей среде даже малейшего следа хлорида возникает гальваническая коррозия. Из-за растрескивания анодированного слоя при монтаже очень маленькая область неблагородного металла (нижний слой алюминия) будет контактировать с очень большой областью более благородного металла (нержавеющая сталь). Это приведет к образованию гальванической коррозии, которая может резко увеличиться в зависимости от площади поверхности алюминия.

Энн Дикон Юль — президент компании AluConsult. Сайт: http://www.aluconsult.com