Алюминий окисляется ли: Алюминий и его свойства, использование в производстве посуды. Развенчание мифов о вреде алюминия.

Алюминий и его свойства, использование в производстве посуды. Развенчание мифов о вреде алюминия.

Основой алюминиевой посуды, как с антипригарным покрытием, так и без покрытий, является АЛЮМИНИЙ — химический элемент III группы периодической системы Д.И. Менделеева, занимающий 3-е место по распространенности после кислорода и кремния в земной коре (порядка 9%). Вопреки предубеждениям многих обывателей, безосновательно поддерживаемых сообщениями СМИ о вреде алюминия, этот металл является безопасным и самым «удобным» для производства посуды с антипригарным покрытием.

  Алюминий в значительных количествах содержится в воде, воздухе, почве. Есть он и в нормально функционирующем человеческом организме. 

 По своей природе чистый алюминий является очень активным химическим элементом. Благодаря своей способности интенсивно окисляться, он постоянно покрыт плотной оксидной пленкой Al203, которая и препятствует его дальнейшему окислению. Инертность оксида алюминия настолько велика, что покрытый им алюминий:

• практически не реагирует с концентрированной и разбавленной АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ;
• с трудом взаимодействует с концентрированной и разбавленной СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ;
• не растворяется в ОРТОФОСФОРНОЙ КИСЛОТЕ.

Полезные природные свойства алюминия сегодня находят применение в различных сферах жизнедеятельности человека:

ПРИРОДНЫЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ

• Подтвержденная высокая коррозийная стойкость алюминия

Основная характеристика оксида алюминия, как было описано выше – это постоянное окисление при взаимодействии с кислородом и, как следствие, образование тончайшей оксидной пленки на поверхности алюминия, которая служит «броней» и защищает металл от кислот.

• Сохранение витаминов и микроэлементов

Благодаря тончайшей оксидной пленке алюминий обладает ценным свойством – он не разрушает витамины и ценные микроэлементы в продуктах питания. Именно поэтому из него изготавливают аппаратуру для медицинской, маслобойной, сахарной, кондитерской и пивоваренной промышленности.

• Активное использование алюминия при производстве упаковки

Так же в защиту безопасности данного металла говорит его активное применение в упаковочной промышленности (йогурт, шоколад, лекарства, напитки). Алюминий непроницаем для ультрафиолетовых лучей, которые разрушают многие продукты питания. Это непроницаемый для газов, запахов, жидкостей и пыли материал. Используется при производстве крышек, банок для безалкогольных и слабоалкогольных напитков и пива, упаковок различных продуктов – от йогурта до лекарств.

ПОЧЕМУ АЛЮМИНИЙ ИДЕАЛЕН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОСУДЫ?

Алюминий и посуда из него

Основой алюминиевой посуды, как с антипригарным покрытием, так и без покрытий, является АЛЮМИНИЙ — химический элемент III группы периодической системы Д. И. Менделеева, занимающий 3-е место по распространенности после кислорода и кремния в земной коре (порядка 9%). Вопреки предубеждениям многих обывателей, безосновательно поддерживаемых общениями СМИ о вреде алюминия, этот металл является безопасным и самым «удобным» для производства посуды с антипригарным покрытием.

Керамическое покрытие — разбираемся в особенностях

С появлением на рынке посуды с керамическим покрытием многие хозяйки задаются вопросами: что же это за покрытие? из чего оно сделано? какими свойствами обладает?

Правила ухода за сковородой с антипригарным покрытием

Все мы знаем, что такое сковорода и как ею пользоваться. Но вот как сохранить изделие, чтобы сковорода прослужила Вам  долго? Правильное использование сковородки — это первый шаг в правильном уходе за ней. Чтобы посуда с антипригарным покрытием служила  вам верой и правдой долгие годы — нужно постоянно придерживаться нескольких нехитрых правил при их использовании.

Все СТАТЬИ

Коррозия алюминия

Коррозия алюминия – разрушение металла под влиянием окружающей среды.

Для реакции Al³⁺ +3e → Al стандартный электродный потенциал алюминия составляет   -1,66 В.

Температура плавления алюминия — 660 °C.

Плотность алюминия — 2,6989 г/см³ (при нормальных условиях).

Алюминий, хоть и является активным металлом, отличается достаточно хорошими коррозионными свойствами. Это можно объяснить способностью пассивироваться во многих агрессивных средах.

Коррозионная стойкость алюминия зависит от многих факторов: чистоты металла, коррозионной среды, концентрации агрессивных примесей  в среде, температуры и т.д. Сильное влияние оказывает рН растворов. Оксид алюминия на поверхности металла образуется только в интервале рН от 3 до 9!

Очень сильно влияет на коррозионную стойкость Al его чистота.  Для изготовления химических агрегатов, оборудования  используют только металл высокой чистоты (без примесей), например  алюминий марки АВ1 и АВ2.

Коррозия алюминия не наблюдается только в тех средах, где на поверхности металла образуется защитная оксидная пленка.

При нагревании алюминий может реагировать с некоторыми неметаллами:

2Al + N₂ → 2AlN – взаимодействие алюминия и азота с образованием нитрида алюминия;

 4Al + 3С → Al₄С₃ – реакция взаимодействия алюминия с углеродом с образованием карбида алюминия;

2Al + 3S → Al₂S₃ – взаимодействие алюминия и серы с образованием сульфида алюминия.

Коррозия алюминия на воздухе (атмосферная коррозия алюминия)

Алюминий при взаимодействии с воздухом переходит в пассивное состояние. При соприкосновении чистого металла с воздухом на поверхности алюминия мгновенно появляется тонкая защитная пленка оксида алюминия. Далее рост пленки замедляется. Формула оксида алюминия – Al₂O₃ либо  Al₂O₃•H₂O.

Реакция взаимодействия алюминия с кислородом:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.

 Толщина этой оксидной пленки составляет от 5 до 100 нм (в зависимости от условий эксплуатации). Оксид алюминия обладает хорошим сцеплением с поверхностью, удовлетворяет условию сплошности оксидных пленок. При хранении на складе, толщина оксида алюминия на поверхности металла составляет около 0,01 – 0,02 мкм. При взаимодействии с сухим кислородом – 0,02 – 0,04 мкм. При термической обработке алюминия толщина оксидной пленки может достигать 0,1 мкм.

Алюминий достаточно стоек как на чистом сельском воздухе, так и находясь в промышленной атмосфере (содержащей пары серы, сероводород, газообразный аммиак, сухой хлороводород и т.п.). Т.к. на коррозию алюминия в газовых средах не оказывают никакого влияния сернистые соединения – его применяют для  изготовления установок переработки сернистой нефти, аппаратов вулканизации каучука.

Коррозия алюминия в воде

Коррозия алюминия почти не наблюдается при взаимодействии с чистой пресной, дистиллированной водой. Повышение температуры до 180 °С особого воздействия не оказывает. Горячий водяной пар на коррозию алюминия влияния также не оказывает. Если в воду, даже при комнатной температуре, добавить немного щелочи – скорость коррозии алюминия в такой среде немного увеличится.

Взаимодействие чистого алюминия (не покрытого оксидной пленкой) с водой можно описать  при помощи уравнения реакции:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑.

 При взаимодействии с морской водой чистый алюминий начинает корродировать, т.к. чувствителен к растворенным солям. Для эксплуатации алюминия в морской воде в его  состав вводят небольшое количество магния и кремния. Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов, при воздействии морской воды, значительно снижается, если в состав метала будет входить медь.

Коррозия алюминия в кислотах

С повышением чистоты алюминия его стойкость в кислотах увеличивается.

Коррозия алюминия в серной кислоте

Для алюминия и его сплавов очень опасна серная кислота (обладает окислительными свойствами) средних концентраций. Реакция с разбавленной серной кислотой описывается уравнением:

 2Al + 3H₂SO₄(разб) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑.

Концентрированная холодная серная кислота не оказывает никакого влияния. А при нагревании алюминий  корродирует:

2Al + 6H₂SO₄(конц) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O.

При этом образуется растворимая соль – сульфат алюминия.

Al стоек в олеуме (дымящая серная кислота) при температурах до 200 °С. Благодаря этому его используют для производства хлорсульфоновой кислоты (HSO₃Cl) и олеума.

Коррозия алюминия в соляной кислоте

В соляной кислоте алюминий или его сплавы быстро растворяются (особенно при повышении температуры). Уравнение коррозии:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑.

Аналогично действуют растворы  бромистоводородной (HBr),  плавиковой (HF) кислот.

Коррозия алюминия в азотной кислоте

Концентрированный раствор азотной кислоты отличается высокими окислительными свойствами. Алюминий в азотной кислоте при нормальной температуре исключительно стоек (стойкость выше, чем у нержавеющей стали 12Х18Н9). Его даже используют для производства концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза

При нагревании коррозия алюминия в азотной кислоте проходит по реакции:

Al + 6HNO₃(конц) → Al(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O.

Коррозия алюминия в уксусной кислоте

Алюминий обладает достаточно высокой стойкостью к воздействию уксусной кислоты любых концентраций, но только если температура не превышает 65 °С. Его используют для производства формальдегида и уксусной к-ты.  При более высоких температурах алюминий растворяется (исключение составляют концентрации кислоты 98 – 99,8%).

В бромовой,  слабых растворах хромовой (до10%), фосфорной (до 1%) кислотах при комнатной температуре алюминий устойчив.

Слабое влияние на алюминий и его сплавы оказывают лимонная, масляная, яблочная, винная, пропионовая кислоты, вино, фруктовые соки.

Щавелевая, муравьиная, хлорорганические кислоты разрушают металл.

На коррозионную стойкость алюминия очень сильно влияет парообразная и капельножидкая ртуть. После недолгого контакта металл и его сплавы интенсивно корродируют, образуя амальгамы.

Коррозия алюминия в щелочах

Щелочи легко растворяют защитную оксидную пленку на поверхности алюминия, он начинает реагировать с водой, в результате чего металл растворяется с выделением водорода (коррозия алюминия с водородной деполяризацией).

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑;

2(NaOH•H₂O) + 2Al → 2NaAlO₂ + 3H₂↑.

Образуются алюминаты.

Также оксидную пленку разрушают соли ртути, меди и ионы хлора.

Окисление алюминия: ржавеет ли алюминий?

По данным Алюминиевой ассоциации, «почти 75 процентов всего когда-либо произведенного алюминия все еще используется сегодня». Это свидетельствует не только о возможности вторичной переработки алюминия, но и о его способности противостоять коррозии. Алюминий сохраняет свою ценность в цепочке поставок. Как заявляет Ассоциация алюминия, «алюминий на 100% пригоден для вторичной переработки и сохраняет свои свойства на неопределенный срок». Что такого в алюминии, что делает его таким устойчивым к коррозии? В этом блоге мы ответим, почему.

Что такое коррозия?

Коррозия возникает естественным образом, поскольку природа пытается вернуть металлы в их исходное, стабильное, окисленное состояние. Степень и серьезность коррозии, которая происходит с течением времени, зависит как от материала, так и от его рабочей среды. Коррозия – это дегенерация, вызванная элементами окружающей среды. Коррозия алюминия может происходить постепенно в течение недель, месяцев или даже лет. Со временем в алюминиевых изделиях могут образоваться большие отверстия из-за коррозии.

Загрузить нашу спецификацию на алюминий сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Загрузите нашу спецификацию алюминия и узнайте, что Kloeckner Metals регулярно поставляет на склад.

Технические характеристики алюминия

Насколько устойчив алюминий к коррозии?

Вообще говоря, алюминий и его сплавы обладают отличной коррозионной стойкостью. Алюминий в своем естественном состоянии, коммерчески чистый или алюминий 1xxx, обладает наилучшей коррозионной стойкостью, но это качество ухудшается при добавлении сплавов, особенно меди и железа, а также магния или цинка. Легирующие элементы, используемые для достижения желаемых свойств большинства групп коммерческих алюминиевых сплавов, перечислены ниже.

Таблица Visualizer

Эти элементы, добавляемые в небольших количествах, добавляются для придания металлу желаемых свойств прочности, пластичности, свариваемости, обрабатываемости, коррозионной стойкости и других. Из-за некоторой степени предсказуемости изменений свойств между различными группами сплавов они обычно используются на разных рынках. Для целей этого сообщения в блоге мы в основном обсудим коррозионную стойкость, но при выборе сплава никакие свойства не следует рассматривать отдельно.

Какая связь между окислением алюминия и коррозионной стойкостью?

Как это ни парадоксально, окисление алюминия является центральной частью его коррозионной стойкости. Алюминий имеет очень высокое сродство к кислороду. Когда новая алюминиевая поверхность подвергается воздействию воздуха или любого другого окислителя, на ней быстро образуется тонкая твердая пленка оксида алюминия (или гидратированного оксида в незастойной воде). Именно окисление алюминия делает алюминий таким устойчивым к коррозии.

Эта пленка химически относительно инертна. Коррозионная стойкость алюминия зависит от неактивности этой поверхностной пленки алюминия или гидратированного оксида. Когда эта поверхностная пленка растворяется, возникает коррозия; когда пленка подвергается локальному повреждению и самовосстановление не может произойти, следует локальная коррозия.

Эта поверхностная пленка обычно стабильна в диапазоне pH примерно от 4,5 до 8. Пленка может оставаться стабильной в других случаях в зависимости от окружающей среды, например, азотная кислота при pH 0, ледяная уксусная кислота при pH 4 или гидроксид аммония при рН 13. Оксидная пленка может растворяться в большинстве сильных кислот и щелочей, и в этом случае коррозия алюминия будет быстрой.

Как и все обычные архитектурные и конструкционные материалы, алюминий подвергается коррозии при определенных условиях. Это чаще всего происходит, когда для проектов или приложений выбран неправильный сплав. Чтобы получить хорошие результаты с алюминием, необходимо знать следующее:

• условия, при которых может возникнуть коррозия
• форма, которую примет коррозия
• скорость коррозии
• любые профилактические меры, которые можно предпринять

Ржавеет ли алюминий?

Ржавчина — это форма коррозии, специфичная для железа и стали (поскольку она содержит железо). На самом деле ржавчина — это общее название оксида железа, когда железо или сталь связываются с кислородом и подвергаются окислению. Следовательно, алюминий не может ржаветь.

Какие сплавы обладают наилучшей коррозионной стойкостью?

1xxx

Сплав 1100: Алюминий марки 1100 представляет собой технически чистый алюминий. Он обладает отличной коррозионной стойкостью и широко используется в химической и пищевой промышленности. В остальном это мягкий и пластичный металл с отличной обрабатываемостью. Вы часто найдете сплав 1100 в приложениях, требующих формовки. Его можно сваривать любым способом, но он не подвергается термической обработке.

3xxx

Сплав 3003: Сплав 3003 является наиболее распространенным из алюминиевых сплавов. Это чистый технический алюминий с 20-процентным повышением прочности благодаря добавлению марганца и меди. Он также обладает отличной коррозионной стойкостью, удобообрабатываемостью, его можно сваривать или паять, тянуть или формовать.

5xxx

Сплав 5052: 5052 также является очень популярным сплавом, поскольку он обладает самой высокой прочностью среди всех нетермообрабатываемых марок. Это особенно распространено в морской и соленой атмосфере из-за его устойчивости к коррозии. Он имеет отличную обрабатываемость и легко рисуется или формируется в сложные формы.

6xxx

Сплав 6061 :   6061 является наиболее универсальным из термообрабатываемых сплавов, включая коррозионную стойкость, обрабатываемость при отжиге и свариваемость. Вы найдете сплав 6061 в продуктах и ​​приложениях, которые требуют тройного эффекта хорошего внешнего вида, лучшей коррозионной стойкости и хорошей прочности.

Сплав 6063: 6063 обычно известен как архитектурный сплав из-за его высокой прочности на растяжение, отличной отделки и высокой коррозионной стойкости. Вы найдете 6063 в архитектурных декорациях и отделке интерьера и экстерьера. Его часто анодируют.

Аэрокосмическая промышленность (2xxx и 7xxx)

В аэрокосмической промышленности требуется как высокая прочность, так и высокая коррозионная стойкость. По этой причине аэрокосмическая промышленность обычно ограничивается сериями алюминия 2xxx и 7xxx. Мы обходим пониженную коррозионную стойкость легированного алюминия в этих сериях за счет вкладышей из чистого алюминия, легированного более прочным алюминиевым сплавом. Чистый алюминий придает самолету необходимую коррозионную стойкость без ущерба для прочности конструкционного алюминия.

Сплав 2011: Сплав 2011, также известный как Сплав для свободной обработки (FMA), известен своей высокой механической прочностью и отличной механической обработкой, поэтому его можно увидеть в сложных и детализированных деталях. Если этот сплав подвергать механической обработке на высоких скоростях, будет образовываться мелкая стружка, но она легко удаляется.

Alloy 2014: сплав 2014 на основе меди обладает очень высокой прочностью и отличной механической обработкой. Вы найдете его во многих конструкционных аэрокосмических приложениях из-за его высокой коррозионной стойкости.

Сплав 2024: Сплав 2024 очень широко используется из-за сочетания высокой прочности и отличной усталостной прочности. Вы найдете его везде, где требуется хорошее соотношение прочности и веса. Но его коррозионная стойкость довольно низкая, поэтому его часто можно увидеть либо с анодированной поверхностью (см. ниже), либо с Alclad.

Сплав 7075: из всех алюминиевых сплавов 7075 является одним из самых прочных сплавов. Как и 2024, он имеет отличное соотношение прочности и веса и используется в деталях, которые будут подвергаться высоким нагрузкам. 7075 можно формовать при отжиге, а затем при необходимости подвергать термообработке.

Как быстро происходит окисление алюминия?

Окисление алюминия происходит быстрее, чем окисление стали, потому что алюминий имеет сильное сродство к кислороду. Когда все атомы алюминия соединились с кислородом, процесс окисления прекращается.

Как выглядит коррозия алюминия?

Вместо того, чтобы отслаиваться, как ржавчина, оксид алюминия просто образует твердую беловатую корку на поверхности.

Как остановить коррозию алюминия?

Поскольку алюминий так легко связывается с кислородом, мало что можно сделать с окислением алюминия. Однако коррозия алюминия может быть серьезной проблемой. Для предотвращения коррозии алюминия следует учитывать:

• Прежде всего, выбор правильного сплава: некоторые сплавы, такие как 5052 и 3003, обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем другие. О разнице между 5052 и 3003 можно прочитать здесь. В целом 1ххх, 3ххх, 5ххх обладают наилучшей коррозионной стойкостью.
• Обратите внимание на гильзы из альплада, распространенные в аэрокосмической промышленности
• Нанесение защитного покрытия
• Сведение к минимуму эффекта гальванической коррозии. Гальваническая коррозия возникает, когда два разнородных металла, таких как алюминий и сталь, находятся рядом друг с другом.

Защитные покрытия

Обычно для алюминия подходят защитные покрытия трех типов:

• Краска
• Порошковое покрытие
• Анодирование

Если вас беспокоит риск гальванической коррозии, мы рекомендуем искать краску или порошковое покрытие с высоким электрическим сопротивлением.

Анодирование — это популярный вид окисления поверхности, поскольку он обеспечивает привлекательный внешний вид, но не подходит для более крупных изделий. Многие яхтсмены используют расходуемый анод из цинка. Он корродирует быстрее, чем алюминий, по сути жертвуя собой, и его необходимо периодически заменять.

При выборе покрытия не забывайте, что любое повреждение потребует немедленного внимания. Оставьте немного алюминия открытым, и вы рискуете получить коррозию.

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

Kloeckner Metals — поставщик полного ассортимента алюминия и сервисный центр. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Свяжитесь с нами сейчас

 

Ржавеет ли алюминий? | All Metals Fabrication

Краткий ответ: нет, алюминий не ржавеет. Однако алюминий подвержен коррозии. В чем разница между ржавчиной и коррозией? Это резонный вопрос, потому что ржавчина и коррозия часто используются взаимозаменяемо, но это не одно и то же. Коррозия, как правило, относится к износу металла, вызванному химической реакцией. Ржавчина — это тип коррозии, относящийся конкретно к окислению железа или стали, вызванному взаимодействием с водой или влагой. Как известно, ржавчина на стали приводит к отслаиванию металла, обнажая новую сталь. Процесс начинается снова и продолжается до тех пор, пока сталь в основном не разрушается до более естественного состояния.

Однако, поскольку алюминий не содержит железа или стали, в большинстве случаев он не ржавеет.

А вот алюминий при воздействии воды и кислорода очень быстро подвергается коррозии. Большинство может определить ржавую сталь по знакомому оранжевому цвету. Алюминиевая коррозия на самом деле выглядит белой.

Процесс коррозии алюминия известен как окисление. Полученный оксид алюминия представляет собой тонкий твердый слой, который фактически защищает металл от дальнейшей коррозии.

Оксид алюминия выглядит как порошкообразный белый или тускло-серый налет. По мере окисления он затвердевает и создает защитный слой на недавно открытых участках корродированного алюминия. Процесс коррозии алюминия фактически останавливается окислением — металл не будет продолжать разрушаться, пока не будет удален оксид алюминия. Как упоминалось ранее, в отличие от ржавчины, которая имеет чешуйчатый оранжевый вид, окисление алюминия не может быть легко снято с поверхности металла.

Окисление алюминия происходит с различной скоростью в зависимости от типа алюминия, покрытия и окружающей среды, окружающей алюминий. Например, алюминий 5052 иногда называют «Халком» среди алюминиевых сплавов из-за его долговечности и отличной коррозионной стойкости.

Алюминий 3003, наиболее широко используемый из алюминиевых сплавов, также особенно хорошо сопротивляется коррозии, но менее благоприятен для анодирования, заводского процесса, который имитирует естественный процесс окисления для создания более прочного металла с коррозионно-стойким алюминием. заканчивать.

В зависимости от окружающей среды алюминий может стать отличным выбором для производственных работ, требующих длительного срока службы. Алюминий широко используется в архитектурных проектах, поскольку большая часть этого материала подвергается воздействию внешних элементов.

Когда алюминий сочетается с какой-либо отделкой, такой как покраска или анодирование, он действительно становится выдающимся продуктом, потому что он очень прочный.

Не так давно я наткнулся на работу, где кто-то использовал стальные перила и стальные перфорированные панели заполнения. Стальные перила с порошковым покрытием являются популярным выбором, особенно в жилых помещениях. Он держится довольно хорошо, но в этом случае из-за перфорированных отверстий было много мест с точечными отверстиями, где краска не покрывала металл должным образом.

Поскольку ржавчина распространяется и растет, этот поручень быстро стал жертвой Матери-Природы, и перила выглядели довольно ужасно.

Если бы подрядчик и заказчик выбрали перфорированные панели из окрашенного алюминия, они бы избежали этой проблемы. Отверстия от булавок, по большей части, зажили бы сами собой, так сказать, и порошковая краска не вышла бы так ужасно.

Многие производственные цеха избегают алюминия, потому что его трудно резать, формовать и сваривать.

Сварка алюминия особенно наводит ужас на многие традиционные металлообрабатывающие мастерские. Сварка алюминия требует очень специфических навыков и гораздо сложнее сваривать, чем традиционную сталь. [TIG Welding]

Тем не менее, не случайно лодки, доки, судовые изделия, изделия для активного отдыха и архитектурные изделия для наружного применения изготавливаются из алюминия.