ALUMINIUMOXIDATION: ROSTET ALUMINIUM?

Wie korrosionsbeständig ist Aluminium? Ist Aluminium korrosionsbeständig?

Im Allgemeinen weisen Aluminium und seine Legierungen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Aluminium in seinem natürlichen Zustand, handelsübliches reines oder 1xxx-Aluminium, weist die beste Korrosionsbeständigkeit auf, diese Qualität wird jedoch beeinträchtigt, wenn Legierungen, insbesondere Kupfer und Eisen, aber auch Magnesium oder Zink, hinzugefügt werden. Die Legierungselemente, die zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften der meisten kommerziellen Aluminiumlegierungsgruppen verwendet werden, sind unten aufgeführt.

Diese Elemente werden in kleinen Prozentsätzen hinzugefügt, um dem Metall die gewünschten Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität, Schweißbarkeit, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere zu verleihen. Aufgrund der gewissen Vorhersagbarkeit der Eigenschaftenänderungen zwischen den verschiedenen Legierungsgruppen werden sie typischerweise in verschiedenen Märkten eingesetzt. In diesem Blogbeitrag befassen wir uns hauptsächlich mit der Korrosionsbeständigkeit. Bei der Entscheidung für eine Legierung sollten jedoch keine Eigenschaften isoliert betrachtet werden.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Aluminiumoxidation und Korrosionsbeständigkeit?

Paradoxerweise ist die Oxidation von Aluminium ein zentraler Bestandteil seiner Korrosionsbeständigkeit. Aluminium hat eine sehr hohe Affinität zu Sauerstoff. Wenn eine neue Aluminiumoberfläche Luft oder einem anderen Oxidationsmittel ausgesetzt wird, entwickelt sie schnell einen dünnen, harten Film aus Aluminiumoxid (oder hydratisiertem Oxid in nicht stehendem Wasser). Gerade diese Aluminiumoxidation macht Aluminium so korrosionsbeständig.

Dieser Film ist chemisch relativ inert. Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium beruht auf der Inaktivität dieses Oberflächenfilms aus Aluminium oder hydratisiertem Oxid. Wenn sich dieser Oberflächenfilm auflöst, entsteht Korrosion. Wenn der Film örtlich beschädigt wird und keine Selbstheilung stattfinden kann, kommt es zu örtlicher Korrosion.

Dieser Oberflächenfilm ist im Allgemeinen in einem pH-Bereich von etwa 4,5 bis 8 stabil. In anderen Fällen kann der Film je nach Umgebung stabil bleiben, beispielsweise Salpetersäure bei pH 0, Eisessig bei pH 3 oder Ammonium Hydroxid bei pH 13. Der Oxidfilm kann in den meisten starken Säuren und Basen gelöst werden, wodurch die Korrosion des Aluminiums schnell erfolgt.

Wie alle gängigen Architektur- und Konstruktionsmaterialien korrodiert Aluminium unter bestimmten Bedingungen. Dies ist wahrscheinlicher, wenn für Projekte oder Anwendungen die falsche Legierung ausgewählt wird. Um mit Aluminium gute Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, Folgendes zu wissen:

die Bedingungen, unter denen Korrosion auftritt

die Form, die die Korrosion annehmen wird

die Korrosionsrate

welche vorbeugenden Maßnahmen ergriffen werden können

Rostet Aluminium? Ist Aluminium rostfrei?

Rost ist eine Form der Korrosion, die spezifisch für Eisen und Stahl ist (da diese Eisen enthalten). Tatsächlich ist Rost die gebräuchliche Bezeichnung für Eisenoxid, wenn sich Eisen oder Stahl mit Sauerstoff verbindet und oxidiert. Daher kann Aluminium nicht rosten.

Rostet Aluminiumlegierung?

Aluminium und seine Legierungen sind korrosionsbeständig. Obwohl Aluminium von Natur aus widerstandsfähig ist, nimmt seine Widerstandsfähigkeit mit der Zugabe weiterer Legierungen ab. Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium beruht auf Oxidation. Wenn neue Aluminiumoberflächen mit Luft oder anderen Oxidationsmitteln in Kontakt kommen, bildet sich ein dünner, harter Aluminiumoxidfilm, der sie vor Korrosion schützt. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass Aluminium nicht völlig immun gegen Korrosion ist und unter bestimmten Bedingungen korrodieren kann.

Welche Legierungen haben die beste Korrosionsbeständigkeit?

1xxx

Legierung 1100: Aluminium der Güteklasse 1100 ist handelsüblich reines Aluminium. Es verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und wird häufig in der chemischen und Lebensmittelindustrie eingesetzt. Ansonsten ist es ein weiches und duktiles Metall mit ausgezeichneter Bearbeitbarkeit. Legierung 1100 findet man häufig in Anwendungen, die eine Umformung erfordern. Es kann mit jeder Methode geschweißt werden, ist jedoch nicht wärmebehandelbar.

3xxx

Legierung 3003: Legierung 3003 ist die häufigste Aluminiumlegierung. Es handelt sich um reines Aluminium in handelsüblicher Qualität mit einer 20-prozentigen Festigkeitssteigerung durch den Zusatz von Mangan und Kupfer. Es weist außerdem eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit auf und kann geschweißt oder hartgelötet, gezogen oder gedreht werden.

5xxx

Legierung 5052:5052 ist auch eine sehr beliebte Legierung, da sie von allen nicht wärmebehandelbaren Sorten die höchste Festigkeit aufweist. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit kommt es besonders häufig in Meeres- und Salzwasseratmosphären vor. Es lässt sich hervorragend verarbeiten und lässt sich leicht zeichnen oder zu komplexen Formen formen.

6xxx

Legierung 6061:6061 ist die vielseitigste wärmebehandelbare Legierung, was Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit beim Glühen und Schweißbarkeit betrifft. Sie finden die Legierung 6061 in Produkten und Anwendungen, die ein Dreiklang aus gutem Aussehen, besserer Korrosionsbeständigkeit und guter Festigkeit erfordern.

Legierung 6063: 6063 wird aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit, hervorragenden Verarbeitung und hohen Korrosionsbeständigkeit üblicherweise als Architekturlegierung bezeichnet. Sie finden 6063 in architektonischen Innen- und Außenverkleidungen und Verkleidungen. Es wird häufig eloxiert.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie (2xxx & 7xxx)

In der Luft- und Raumfahrtindustrie besteht ein Bedarf sowohl an hoher Festigkeit als auch an hoher Korrosionsbeständigkeit. Aus diesem Grund ist die Luft- und Raumfahrtindustrie im Allgemeinen auf die Aluminiumserien 2xxx und 7xxx beschränkt. Wir umgehen die verringerte Korrosionsbeständigkeit von legiertem Aluminium in diesen Serien durch Alclad-Auskleidungen, die aus reinem Aluminium bestehen und mit der darunter liegenden stärkeren Aluminiumlegierung legiert sind. Das reine Aluminium verleiht dem Flugzeug die erforderliche Korrosionsbeständigkeit, ohne die Festigkeit des Strukturaluminiums zu beeinträchtigen.

Alloy 2011: Alloy 2011, auch bekannt als Free Machining Alloy (FMA), ist für seine hohe mechanische Festigkeit und hervorragende Bearbeitung bekannt, weshalb man es bei komplexen und detaillierten Teilen sieht. Wenn diese Legierung mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet wird, entstehen feine Späne, die sich jedoch leicht entfernen lassen.

Alloy 2014: Alloy 2014 ist auf Kupferbasis mit sehr hoher Festigkeit und hervorragender Bearbeitbarkeit. Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit findet man es in vielen strukturellen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Alloy 2024: Alloy 2024 wird aufgrund seiner Kombination aus hoher Festigkeit und ausgezeichneter Ermüdungsbeständigkeit sehr häufig verwendet. Sie finden es überall dort, wo Produkte ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern. Die Korrosionsbeständigkeit ist jedoch relativ gering, sodass man sie häufig entweder mit einer eloxierten Oberfläche (siehe unten) oder mit Alclad sieht.

Legierung 7075: Von allen Aluminiumlegierungen ist 7075 eine der Legierungen mit der höchsten Festigkeit. Es verfügt wie 2024 über ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und wird in Teilen eingesetzt, die einer hohen Beanspruchung ausgesetzt sind. 7075 kann durch Glühen geformt und anschließend bei Bedarf wärmebehandelt werden.

Wie schnell erfolgt die Oxidation von Aluminium?

Die Oxidation von Aluminium erfolgt schneller als die Oxidation von Stahl, da Aluminium eine starke Affinität zu Sauerstoff hat. Wenn sich alle Aluminiumatome mit Sauerstoff verbunden haben, stoppt der Oxidationsprozess.