Sự ăn mòn của nhôm và hợp kim nhôm chủ yếu bao gồm rỗ, ăn mòn giữa các hạt, nứt do ăn mòn ứng suất và ăn mòn bong tróc. Mặc dù nhôm có khả năng chống ăn mòn khá cao, nhưng giống như bất kỳ vật liệu kim loại nào, dù có khả năng chống ăn mòn đến đâu thì chắc chắn nó sẽ bị hao mòn ở một mức độ nào đó trong quá trình sử dụng. Tổn thất ăn mòn hàng năm của nhôm xấp xỉ 0,5% sản lượng nhôm hàng năm. Trong số các hợp kim nhôm biến dạng, dòng 6000 có khối lượng sản xuất lớn nhất. Mặc dù khả năng chống ăn mòn của nó không tốt bằng hợp kim dòng 1000, 3000 hoặc 5000 nhưng nó tốt hơn đáng kể so với hợp kim dòng 2000 và 7000. Các hợp kim dòng 6000 cũng tương đối dễ bị ăn mòn giữa các hạt, do đó cần đánh giá độ nhạy ăn mòn giữa các hạt của vật liệu nhôm dòng 6000 được sử dụng cho các cấu trúc quan trọng.
Phân loại ăn mòn nhôm
Từ góc độ hình thái ăn mòn, ăn mòn nhôm có thể được chia thành ăn mòn chung và ăn mòn cục bộ. Cái trước còn được gọi là ăn mòn đồng đều, hay ăn mòn tổng thể, đề cập đến sự suy giảm đồng đều của bề mặt vật liệu khi tiếp xúc với môi trường. Ăn mòn nhôm trong dung dịch kiềm là một ví dụ điển hình của sự ăn mòn đồng đều, chẳng hạn như trong quá trình làm sạch bằng kiềm, trong đó kết quả là bề mặt nhôm mỏng đi với tốc độ xấp xỉ như nhau, dẫn đến mất khối lượng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sự ăn mòn đồng đều tuyệt đối không tồn tại vì độ giảm độ dày thay đổi ở các khu vực khác nhau. Ăn mòn cục bộ là ăn mòn xảy ra ở các vùng hoặc bộ phận cụ thể của kết cấu và có thể chia thành các loại sau:
1. Ăn mòn rỗ
Ăn mòn rỗ xảy ra ở những khu vực hoặc điểm rất cục bộ trên bề mặt kim loại, gây ra các lỗ hoặc rỗ mở rộng vào trong và thậm chí có thể dẫn đến thủng. Khi đường kính lỗ hố nhỏ hơn độ sâu của hố thì gọi là ăn mòn rỗ; khi đường kính lỗ mở lớn hơn độ sâu thì có thể gọi là ăn mòn khoang. Trong thực tế, không có ranh giới chặt chẽ giữa ăn mòn rỗ và ăn mòn khoang. Ăn mòn nhôm trong dung dịch nước chứa clorua là một ví dụ điển hình của ăn mòn rỗ. Trong ăn mòn nhôm, rỗ là dạng phổ biến nhất và được gây ra bởi một khu vực cụ thể của nhôm có điện thế khác với kim loại cơ bản hoặc do sự hiện diện của tạp chất có điện thế khác với ma trận nhôm.
2. Ăn mòn giữa các hạt
Kiểu ăn mòn này xảy ra ở ranh giới hạt của kim loại hoặc hợp kim mà không có sự xói mòn rõ ràng của hạt hoặc tinh thể. Đó là sự ăn mòn có chọn lọc có thể làm giảm đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu, có khả năng dẫn đến hư hỏng cấu trúc hoặc tai nạn. Ăn mòn giữa các hạt xảy ra do trong những điều kiện nhất định, ranh giới hạt hoạt động rất mạnh; ví dụ, có thể có tạp chất ở ranh giới hạt hoặc nồng độ của một nguyên tố hợp kim cụ thể ở ranh giới hạt có thể tăng hoặc giảm. Nói cách khác, phải có một lớp mỏng trên ranh giới hạt có điện tích âm so với phần còn lại của nhôm, dễ bị ăn mòn hơn. Nhôm có độ tinh khiết cao-có thể bị ăn mòn kiểu này trong axit clohydric và nước nóng. Các hợp kim AI-Cu, AI-Mg-Si, Al-Mg và Al-Zn-Mg đều nhạy cảm với sự ăn mòn giữa các hạt.
3. Ăn mòn điện
Ăn mòn điện là một dạng ăn mòn đặc trưng khác của nhôm. Khi kim loại kém hoạt động hơn và kim loại hoạt động mạnh hơn như nhôm (cực dương) tiếp xúc trong cùng một môi trường hoặc được kết nối bằng một dây dẫn, một cặp điện được hình thành, gây ra dòng điện và dẫn đến ăn mòn điện. Ăn mòn điện còn được gọi là ăn mòn lưỡng kim hoặc ăn mòn tiếp xúc. Nhôm có tiềm năng tự nhiên rất âm và khi tiếp xúc với các kim loại khác, nó luôn đóng vai trò là cực dương, đẩy nhanh quá trình ăn mòn. Hầu như tất cả các hợp kim nhôm và nhôm đều dễ bị ăn mòn điện. Hiệu điện thế giữa hai kim loại tiếp xúc càng lớn thì hiện tượng ăn mòn điện càng nghiêm trọng. Điều đặc biệt quan trọng cần lưu ý là trong ăn mòn điện, hệ số diện tích cực kỳ quan trọng, với cực âm lớn và cực dương nhỏ là sự kết hợp bất lợi nhất.
4. Ăn mòn kẽ hở
Khi các kim loại giống nhau hoặc khác nhau tiếp xúc với nhau hoặc khi kim loại tiếp xúc với phi kim loại, một đường nứt có thể hình thành, dẫn đến ăn mòn bên trong hoặc gần đường nứt, trong khi khu vực bên ngoài đường nứt vẫn không bị ăn mòn. Điều này là do thiếu oxy bên trong kẽ hở, dẫn đến hình thành tế bào tập trung. Ăn mòn kẽ hở hầu như không phụ thuộc vào loại hợp kim; ngay cả những hợp kim có khả năng chống ăn mòn-cao cũng có thể gặp phải hiện tượng này. Môi trường axit ở phía trên của kẽ hở gây ra hiện tượng ăn mòn, khiến nó trở thành một dạng ăn mòn-cặn lắng (hoặc quy mô nhỏ). Ăn mòn bề mặt dưới vữa trên các cấu kiện xây dựng bằng nhôm 6063 là một loại ăn mòn kẽ hở rất phổ biến dưới lớp cặn lắng. Các kết nối mặt bích, khu vực buộc đai ốc, bề mặt chồng lên nhau, lỗ hàn và bề mặt kim loại bị rỉ sét, bùn hoặc các chất cặn khác đều có thể gây ra sự ăn mòn kẽ hở.
5. Nứt ăn mòn ứng suất
Nứt ăn mòn do ứng suất xảy ra khi ứng suất kéo và môi trường ăn mòn cụ thể cùng tồn tại, dẫn đến nứt do ăn mòn. Ứng suất có thể là ứng suất bên ngoài hoặc ứng suất dư bên trong kim loại. Loại thứ hai có thể được tạo ra trong quá trình biến dạng trong quá trình sản xuất, trong quá trình thay đổi nhiệt độ nghiêm trọng trong quá trình làm nguội hoặc do thay đổi thể tích do thay đổi cấu trúc bên trong. Ứng suất gây ra bởi đinh tán, bu lông, ép hoặc co ngót cũng là ứng suất dư. Khi ứng suất kéo trên bề mặt kim loại đạt đến giới hạn chảy Rpo.2, có thể xảy ra hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất. Các tấm dày của hợp kim nhôm dòng 2000 và 7000 phát triển ứng suất dư trong quá trình tôi, ứng suất này cần được giảm bớt bằng cách-kéo dài trước khi xử lý lão hóa để ngăn ngừa biến dạng các bộ phận máy bay trong quá trình gia công hoặc tạo ứng suất dư vào các bộ phận.
6. Ăn mòn lớp
Loại ăn mòn này, còn được gọi là ăn mòn tách lớp, nứt vỡ hoặc ăn mòn dạng lớp và thường được gọi đơn giản là tẩy da chết, là một dạng ăn mòn đặc biệt được tìm thấy trong các hợp kim nhôm dòng 2000, 5000, 6000 và 7000. Nó phổ biến trong các vật liệu ép đùn, và một khi nó xảy ra, nó có thể bong ra từng lớp như mica.
7. Ăn mòn dạng sợi
Sự ăn mòn này có thể phát triển dưới lớp sơn hoặc các lớp phủ khác trên nhôm theo hình dạng sâu-, mặc dù hiện tượng này chưa được quan sát thấy dưới màng anod hóa. Nó thường xảy ra dưới lớp phủ trên các bộ phận cấu trúc nhôm máy bay hoặc các bộ phận nhôm xây dựng/kết cấu. Ăn mòn dạng sợi có liên quan đến thành phần vật liệu, quá trình xử lý sơ bộ trước khi phủ và các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và clorua.
