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鋁型材是如何腐蝕的
即使耐腐蝕性優異的鋁型材也有發生腐蝕的情況,究竟是為什么呢?
鋁型材的腐蝕形態分為全面腐蝕和局部腐蝕(點蝕、晶界腐蝕);在建筑材料、日用品等中常見的腐蝕是點蝕(小孔腐蝕);
1:點蝕
由于鋁型材的放置環境和周圍條件等的不同,發生點蝕的情況也不一樣;一旦發生點蝕,一般情況下,包括工業純鋁(99.0%)的低純度鋁型材的點蝕速度會快一些;
下面簡單歸納點蝕發生的原因:
①鋁型材的耐腐蝕表面防護膜(鋁型材陽極氧化膜、涂層)不完整,局部出現像針眼大小的針孔;
②鋁型材與異種金屬(特別是像銅、鐵等比鋁電位高的金屬)接觸;
③夾雜異種金屬而產生電位差;
但是,這些狀態下的鋁型材不一定會發生點蝕;周圍環境干燥時幾乎不會發生點蝕,濕潤時就會很容易發生點蝕;如果周圍有氯離子存在,又在潮濕的環境中,多數情況下就會發生點蝕;
下圖所示為發生點蝕后,腐蝕小孔中的狀態;腐蝕孔的深度因鋁型材使用的環境和條件的不同而異,可能會停止腐蝕或更加深入的腐蝕;
一般在空氣中或水中,即使鋁型材受到一定程度的腐蝕,由于氧化膜的保護效應(自愈作用)也能起到防止腐蝕向內部的進一步發展的作用;但是如果暴露在像酸雨、污水或海水等環境中,環境越惡劣,腐蝕小孔就越深;

2:鋁型材腐蝕發生的實際原因
鋁型材腐蝕后生成的物質由于致密、連續性好,形成防腐蝕的氧化膜;在制備鋁型材陽極氧化膜或涂層時,即使與水泥砂漿接觸也不會產生激烈的腐蝕;經過長達10年的緩慢腐蝕產生拜耳體(三水鋁石)的腐蝕屬于長期腐蝕,0.5~2年間發生的劇烈腐蝕屬于短期腐蝕,也稱為異常腐蝕;
(1)海鹽中的氯離子腐蝕理論/混合溶液中的氯離子腐蝕理論
海水中的鹽分約為3.5%(普通海水中約有3.3%~3.8%的可溶性鹽),其中,NaCl約占77%,MgCl2 11%,MgSO4 5%,CaSO4 4%;另外,在海砂中根據場所的不同,含0.02%~0.5%的鹽;
據報道,在距離海平面30mm的附近有濃縮鹽分;混合在溶液特別是結晶溶液中幾乎全都有CaCl2,含有這種氯化物的混凝土中,氯離子是腐蝕的產生原因,生成腐蝕產物Al2(OH)5Cl;
(2)水泥水合物的堿腐蝕理論
水泥中的水合物顯示pH值為12.5的強堿性;鋁型材在pH值為4.5以下的酸性環境中,以Al^3+的形式存在,在pH值為8.5以上的堿性環境中,就會被腐蝕成AlO^-/2;普通的硅酸鹽加水以后變成水泥的水合物,生成約20%的Ca(OH)2;形成一個pH值為12~13的強堿性環境,只要鋁型材表面接觸到這種環境就會被腐蝕;
2Al+Ca(OH)2+2H2O→Ca(AlO2)2+3H2↑
(3)異種金屬接觸腐蝕理論
假如不與鋼筋異種金屬接觸,單獨在含有鹽類的混凝土中使用,鋁型材的腐蝕速度就會減慢,實際使用中也不會出現很多問題;
但是在與比鋁電位正的金屬接觸的情況下,如果存在水分,就會存在電位差,形成原電池,電位負的鋁型材作為陽極被腐蝕;鋁型材與鋼筋接觸形成電偶,腐蝕速度就會加快;但是即使形成電偶,在沒有氯離子的溶液中,在極短的時間(1h以內)內,電流會降低,也沒有鋁型材的腐蝕問題;在含有0.5%氯離子的浸出液中,電流的降低變慢,經過較長時間會形成較強的電流,明顯地促進陽極鋁型材的腐蝕;
3:海砂砂漿引起的建筑鋁型材的異常腐蝕
鋁型材窗框上的裂痕及裂痕周圍附著的腐蝕產物,該腐蝕產物呈小山丘狀,其pH值約為4;因為本身有一定的濕度,而且含有16%~18%的氯離子,再這樣的環境下,鋁型材就會與鋼筋發生電化學腐蝕;一般在建筑完工后的數周到2年間就會出現這種異常腐蝕;若涂層上出現微孔、裂痕、涂裝斑點等情況,則那個部位就會集中被腐蝕;這與涂層的厚度沒有關系,只要有鹽分的存在就會有腐蝕的風險;在砂漿中,由于氯離子的存在,鋁型材陽極氧化膜也容易生成Al2(OH)5Cl,因此防止發生電化學腐蝕的效果不明顯;

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