Коррозия в кислотах

Стойкость алюминия в кислотах зависит не только от pH раствора, но и от характера кислоты. При одном и том же значении концентраций наибольшая степень коррозии наблюдается в соляной, ниже — в азотной, а наименьшая — в уксусной кислоте, что связано со стойкостью оксидной пленки.

Алюминий не предназначен для сопротивления соляной кислоте. Тем не менее, чистый металл коррозирует в данной среде достаточно медленно. Так, на алюминии зонной плавки, содержащем менее 7,3 • 1СН% примесей, после испытаний в 22%-ном растворе НС1 выявляется лишь контур границ зерен. При наличии примесей железа и кремния коррозия усиливается. Алюминий чистотой 99,5% растворяется примерно в 400 раз быстрее, чем алюминий чистотой 99,9995%. В слабой соляной кислоте шов часто более стоек, чем основной металл.

Наибольший интерес представляет возможность использования алюминия в качестве конструкционного материала в производстве и транспорте азотной кислоты. Алюминий коррозирует под воздействием слабой азотной кислотой. Выделяющиеся при реакции с алюминием атомы водорода не соединяются в молекулы. Образуются азотнокислый алюминий и продукты восстановления кислоты. С повышением концентрации кислоты электрохимический характер коррозии заменяется химическим, обладающим меньшей интенсивностью вследствие образования защитной пленки. Наиболее интенсивная общая коррозия проявляется при концентрации азотной кислоты 35—50%. Различный вид коррозии наблюдается в зависимости от содержания примесей в алюминии. На очень чистом металле может проявиться МКК, с повышением их содержания — общая коррозия.

При определении склонности сварных соединений из алюминия высокой чистоты к МКК предлагались кипячение в 96—98%-ном растворе HN0₃ в течение 100—300 мин и ускоренная методика, заключающаяся в катодной поляризации при плотности тока 4 мА/см² в течение.

4—7 ч в слабощелочном солевом растворе (5% NaCl + 0,01% NaOH или 5% NaN0₂ + 0,01% NaOH). Для оценки склонности к межкристаллитной коррозии поковок, отливок и различных участков сварных соединений из алюминия марок А8, А85, АД0, АД1, эксплуатируемых в средах, вызывающих МКК, применяют травление в водном растворе азотной кислоты (5%) с фторидом натрия (0,6%) при температуре 80 °C в течение 1 ч. Наличие коррозионных поражений устанавливается визуально при увеличении в 12—24 раза. Глубина разрушения за указанный срок не должна превышать 20 мкм, а свидетельством склонности к МКК является наличие на поверхности непрерывной сетки растравленных границ зерен.

В концентрированной азотной кислоте при низкой температуре алюминий и его соединения корродируют очень медленно. Иначе ведут себя сварные соединения в горячей кислоте. Металл шва здесь обычно уступает основному металлу и тем сильнее, чем больше в нем примесей (железа и кремния). Характер влияния примесей на коррозионную стойкость сварного соединения в 50%-ном растворе HN0₃ иллюстрирует рис. 7.2. Испытанию подвергались образцы размером 100×40 мм в течение 2 ч при кипении. При суммарном содержании примесей железа и кремния, равном 0,15%, шов все еще уступает основному металлу по коррозионной стойкости, а коррозионная стойкость металла шва на техническом алюминии в указанных условиях почти на порядок ниже, чем у прокатного основного металла. Были предприняты попытки повысить коррозионную стойкость алюминия добавками модификаторов титана, циркония, бора и др. Было установлено, что путем измельчения структуры удается несколько повысить стойкость шва. Однако полностью приблизить его стойкость к стойкости основного металла не удается. Из числа других примесей определенный положительный результат дает примесь ОД—0,3% Сг. Положительное действие хрома связано с тем, что он дает с алюминием однотипные оксиды.

Наибольший положительный эффект обеспечивает снижение содержания примесей железа и кремния каждого до уровня ниже 0,05%. Сварной шов на алюминии такой степени чистоты получается практически равностойким с основным металлом. Положительный эффект, обнаруживаемый в азотной кислоте от снижения примесей железа и кремния, противоположен тому, что наблюдается в дистиллированной воде.

Повышает коррозионную стойкость металла шва в азотной кислоте нагартовка при 300—350 °С. При такой обработке шов по свойствам сопоставим с прокатным. Такой процесс ранее применялся в сварочной практике, но не получил распространения из-за малой производительности. Нагартовка при комнатной температуре неэффективна.

Стойкость алюминия в органических кислотах и спиртах также определяется наличием оксидной пленки. Для создания такой пленки требуется небольшое количество воды. 1%-ный раствор уксусной кислоты вызывает интенсивную коррозию, которая ослабевает с повышением концентрации, и в 99%-ной кислоте алюминий почти не корродирует. Однако удаление из кислоты последних 0,05—0,10% воды увеличивает скорость коррозии в сотни раз. Аналогично действуют безводные пропионовая и масляная кислоты, этиловый и бутиловый спирты, а также фенол. Наличие небольшого количества воды в этих продуктах резко снижает скорость коррозии.

В щелочных растворах из-за растворимости оксидной пленки алюминиевые сплавы нестойки. Однако алюминиево-магниевые сплавы выявляют более высокую стойкость, чем технический алюминий.