Přírodní oxidový film
Když je hliník vystaven vzduchu, jeho povrch téměř okamžitě reaguje s kyslíkem a vytváří tenkou vrstvu oxidu hlinitého Al2O3, typicky o tloušťce 2 až 10 nanometrů. Na rozdíl od šupinové rzi, která se tvoří na železe a oceli, je tento oxidový film hustý, přilnavý a chemicky stabilní. Utěsní kov vespod před dalším kontaktem s vlhkostí a kyslíkem, takže korozní reakce se účinně zastaví, jakmile se vytvoří film. Pokud dojde k poškrábání povrchu, exponovaný hliník znovu reaguje s kyslíkem a film se sám opraví, a proto hliníkové komponenty mohou přežít desítky let venkovní expozice bez lakování.
Eloxování a povrchové úpravy
Průmyslové hliníkové výrobky často potřebují silnější ochrannou vrstvu než přírodní film. Eloxování zvětšuje vrstvu oxidu elektrochemicky na řízenou tloušťku asi 10 až 25 mikrometrů a krok utěsnění zlepšuje hydrofobnost a stabilitu vrstvy. Eloxovaný hliník se používá pro architektonické profily, okenní rámy, elektroniku a námořní kování, kde tvrdší povrch odolává i otěru. V pobřežním prostředí nebo v prostředí s vysokou{5}}vlhkostí lze na oxid nanést nano-hydrofobní povlaky, aby se snížila přilnavost solí a kontaminantů a dále se prodloužila životnost. Tyto úpravy nemění pevnost kovu, ale výrazně zlepšují jeho odolnost vůči povrchovému napadení.
Hliník versus ocelová koroze
Rozdíl oproti oceli je v praxi dramatický. Při 3% testu ponořením do slané vody ocelové konstrukce obvykle vykazují rezavé skvrny během asi týdne, zatímco hliníkové povrchy vykazují pouze sporadické oxidační skvrny po měsíci. Koroze oceli také postupuje nepřetržitě, jakmile začne, zatímco koroze hliníku má tendenci se zastavit, když vrstva oxidu blokuje napadení. Údržba probíhá podle stejného vzoru: ocelové konstrukce potřebují periodické ošetření koroze, jako je galvanizace nebo nátěr fluorokarbonem, každých 5 až 10 let, zatímco hliníkové konstrukce mohou zůstat bezúdržbové- po celou dobu své životnosti ve většině prostředí.
Výkon v reálných aplikacích
Odolnost hliníku proti korozi se uplatňuje v některých z nejnáročnějších nastavení. Ve fotovoltaice jsou rámy z hliníkových slitin standardem pro solární moduly, protože jejich životnost 30 až 50 let přesahuje životnost samotných článků a rámy jsou na konci životnosti vysoce recyklovatelné. V architektuře hliníkové solária a fasády ve vlhkém klimatu běžně slouží více než 30 let bez strukturální koroze, zatímco ocelové ekvivalenty mohou trpět skrytou vnitřní korozí, která vyvolává obavy o bezpečnost. V mořském prostředí jsou slitiny řady 5xxx vybírány speciálně, protože jejich oxidační chování je udržuje neporušené v solné mlze.
Když hliník může ještě korodovat
Je důležité si uvědomit, že hliník není imunní vůči korozi za všech podmínek. Silné kyseliny a zásady mohou napadnout oxidový film a kov pod ním a kontakt s určitými kovy v přítomnosti elektrolytu může způsobit galvanickou korozi na spoji. Konstruktéři se těmto situacím vyhýbají výběrem vhodných slitin, nanášením ochranných povlaků a oddělováním nepodobných kovů. V rámci zamýšleného servisního rozsahu je však hliníková samo-ochranná oxidová vrstva důvodem, proč nerezaví jako ocel.
FAQ
Otázka: Proč hliník tvoří oxidový film, ale ocel ne?
Oxid železitý je porézní, volně spojený a odlupuje se, čímž odhaluje čerstvý kov, aby mohl korodovat. Oxid hlinitý je hustý, pevně spojený a přizpůsobí se povrchu, utěsní kov pod ním, takže reakce nemůže pokračovat.
Otázka: Je eloxovaný hliník lepší než holý hliník pro venkovní použití?
Ano. Eloxování zahušťuje přirozenou oxidovou vrstvu z několika nanometrů na 10 až 25 mikrometrů, čímž poskytuje mnohem lepší ochranu proti povětrnostním vlivům, UV záření a oděru, a proto je architektonický hliník obvykle eloxován nebo potažen.
Otázka: Může hliník korodovat v mořské vodě?
Holý hliník se může v mořské vodě prohlubovat, ale mořské-slitiny třídy 5xxx, jako je 5052 a 5083, jsou speciálně navrženy tak, aby odolávaly napadení slanou vodou. Při správném výběru slitiny a povrchové úpravě poskytují hliníkové čluny a offshore komponenty dlouhou životnost.
Otázka: Jak dlouho vydrží hliník venku bez lakování?
V běžných atmosférických podmínkách vydrží hliníkové konstrukce bez nátěru 30 a více let, protože samo-opravující se oxidový film poskytuje nepřetržitou ochranu. Drsné pobřežní nebo průmyslové atmosféry mohou mít prospěch z eloxování nebo nátěru.
Otázka: Ovlivňuje oxidový film svařování nebo konečnou úpravu?
Oxidová vrstva se taví při mnohem vyšší teplotě než samotný hliník, proto je nutné ji před svařováním odstranit a při eloxování nebo konverzním lakování je záměrně odizolována a znovu postavena. Standardní postupy přípravy povrchu to snadno zvládnou.