Алюміній часто вважають матеріалом, якому корозія практично не загрожує. Частково це справді так: у звичайних атмосферних умовах алюмінієві вироби можуть протягом тривалого часу зберігати свої властивості без появи характерних для сталі слідів іржі. Проте повністю називати алюміній «некорозійним» матеріалом неправильно. На його поведінку впливають хімічний склад сплаву, вологість, температура, наявність солей та інших агресивних речовин, а також спосіб обробки поверхні. Щоб зрозуміти причину високої стійкості алюмінію, варто звернутися до особливостей його поверхні. Одразу після контакту металу з повітрям на ньому утворюється дуже тонкий шар оксиду алюмінію. Ця плівка щільно прилягає до основного металу та значно ускладнює проникнення кисню і вологи вглиб матеріалу. На відміну від пухкої іржі, яка поступово відшаровується від сталі та відкриває доступ корозійному середовищу до нових ділянок металу, оксидний шар на алюмінії є стабільним і захисним.
Завдяки цій властивості алюмінієвий профіль широко застосовується у фасадних системах, віконних і дверних конструкціях, перегородках, промислових каркасах та інших виробах, де потрібне поєднання невеликої маси й тривалого строку служби. При цьому захисна плівка не робить метал повністю невразливим. У певних умовах вона може пошкоджуватися або втрачати стабільність, після чого на поверхні виникають локальні осередки корозії. Тому корозійну стійкість профілю правильніше розглядати не як абсолютну властивість матеріалу, а як результат взаємодії кількох чинників. Важливі не тільки марка алюмінієвого сплаву та товщина профілю, а й середовище, у якому конструкція експлуатується, контакт з іншими металами, наявність захисного покриття та особливості монтажу.
Наприклад, профіль усередині сухого приміщення та конструкція, встановлена біля морського узбережжя, працюють у принципово різних умовах. У першому випадку природного оксидного шару зазвичай достатньо для тривалої експлуатації. У другому на метал одночасно впливають волога та хлориди, які можуть провокувати локальну корозію. Тому однаковий алюмінієвий сплав у різних умовах не обов’язково демонструватиме однакову довговічність.
Чому алюміній не іржавіє як сталь?
Поняття «іржа» коректніше застосовувати до корозійних продуктів заліза та його сплавів. Алюміній поводиться інакше. Після контакту з повітрям на його поверхні утворюється оксид алюмінію, який має високу адгезію до основного металу та створює бар’єр для подальшої реакції.
Водночас захисна плівка не є універсальним захистом. Її стабільність може знижуватися в умовах підвищеної кислотності або лужності, при контакті з деякими солями та під впливом інших металів. На корозійну стійкість профільної продукції впливають:
- хімічний склад алюмінієвого сплаву;
- вологість і температура середовища;
- концентрація хлоридів та інших агресивних речовин;
- контакт із міддю, сталлю або іншими металами;
- якість анодування, фарбування чи іншого поверхневого покриття;
- конструктивні особливості виробу.
Тому твердження, що будь-який алюмінієвий профіль однаково добре працює в будь-яких умовах, є міфом.
Які фактори прискорюють корозію?
Особливої уваги потребують хлориди. Морська вода, дорожні реагенти та соляні аерозолі здатні руйнувати локальні ділянки оксидної плівки. У результаті виникає точкова корозія, або пітинг, яка проявляється у вигляді невеликих заглиблень на поверхні.
Ще одна проблема виникає при контакті алюмінію з металами, що мають інший електрохімічний потенціал. У присутності електроліту може утворитися гальванічна пара. Наприклад, прямий контакт алюмінію з міддю у вологому середовищі небажаний, якщо конструкція не передбачає відповідної ізоляції. Для зменшення ризику корозійних пошкоджень застосовують анодування, порошкове фарбування, захисні прокладки та конструктивне розділення різнорідних металів. При проєктуванні важливо також уникати зон, де постійно накопичується вода або конденсат.
Отже, рішення купити алюмінієвий профіль для експлуатації у складному середовищі потребує попередньої оцінки умов. Причому це стосується не тільки складних фасадних систем. Навіть простий швелер або інший профільний елемент може потребувати додаткового захисту, якщо він працює біля моря, у виробничому приміщенні з агресивними парами чи в зоні регулярного контакту з вологою.
Як підвищити довговічність алюмінієвих конструкцій?
Стійкість до корозії залежить не лише від марки сплаву. Важливе значення має обробка поверхні. Одним із найпоширеніших способів захисту є анодування. У процесі електрохімічної обробки формується контрольований шар оксиду алюмінію, товщина якого залежить від призначення виробу та умов експлуатації.
Для будівельних і промислових систем також використовують порошкове фарбування. Полімерне покриття ізолює метал від навколишнього середовища та додатково захищає поверхню від механічного впливу. При цьому якість підготовки металу перед нанесенням фарби безпосередньо впливає на адгезію та довговічність покриття. Під час проєктування алюмінієвих конструкцій враховують не тільки вибір профілю, а й умови його монтажу. Для захисту від гальванічної корозії між алюмінієм і сумісними з ним металами можуть встановлюватися діелектричні прокладки. Також передбачають дренажні отвори, вентиляційні зазори та ухили, що не дозволяють волозі тривалий час залишатися всередині конструкції.
Що з тверджень про корозію алюмінію є правдою?
Навколо корозійної стійкості алюмінію існує кілька поширених тверджень. Частина з них ґрунтується на реальних властивостях металу, але без урахування умов експлуатації може призвести до неправильного вибору профілю.
Алюміній зовсім не піддається корозії – міф.
Захисна оксидна плівка справді робить метал стійким до багатьох атмосферних впливів. Проте в середовищі з високою концентрацією хлоридів, кислот або лугів вона може пошкоджуватися. У таких умовах виникає локальна, зокрема точкова, корозія.
Будь-який алюмінієвий профіль підходить для зовнішнього використання – міф.
Для звичайної міської атмосфери вимоги можуть бути відносно невисокими. Натомість морський клімат, промислові викиди, дорожні солі та постійна вологість створюють значно агресивніше середовище. Для таких умов може знадобитися анодування або захисне лакофарбове покриття.
Подряпина на алюмінії неминуче призводить до руйнування – теж міф.
Незначне пошкодження не означає, що профіль одразу почне руйнуватися. Оксидний шар здатний повторно формуватися на відкритій ділянці металу. Однак глибокі механічні пошкодження, особливо в поєднанні з вологою та солями, не варто залишати без уваги.
Є й інший фактор, який часто залишається поза увагою, – контакт алюмінію з іншими металами. Якщо між ними присутня волога, може виникнути гальванічна пара. У результаті електрохімічні процеси прискорюють руйнування менш стійкого металу. Тому під час монтажу алюмінієвих систем використовують сумісні кріпильні елементи, ізоляційні прокладки та інші способи електричного розділення матеріалів.
Корозійна стійкість профілю оцінюється з урахуванням конкретного сценарію його використання. Наприклад, для внутрішніх перегородок, торгового обладнання або офісних конструкцій зазвичай немає потреби в такому ж рівні поверхневого захисту, як для фасадних систем чи виробів, що постійно контактують із вологою. Складніші умови потребують відповідного підходу до матеріалу. У прибережних районах особливу увагу приділяють впливу соляного аерозолю, у промислових приміщеннях – можливому контакту з хімічними речовинами, а в конструкціях із різнорідних металів – ризику гальванічної корозії. Для кожного такого випадку підбирається відповідне виконання профілю та спосіб захисту поверхні. Важливо враховувати й те, що корозійні пошкодження не завжди стають помітними одразу. Точкова корозія може починатися з невеликих дефектів поверхні, поступово формуючи заглиблення. Тому під час експлуатації конструкцій, що працюють у несприятливому середовищі, періодичний огляд дозволяє вчасно виявити пошкодження покриття, місця накопичення вологи або сліди взаємодії з іншими металами.
Отже, твердження про повну невразливість алюмінію до корозії є таким же неточним, як і уявлення про його низьку стійкість. За правильно підібраного матеріалу, відповідної обробки поверхні та грамотного монтажу алюмінієві профілі можуть тривалий час працювати навіть у складних умовах. Головне – оцінювати не лише властивості самого металу, а всю конструкцію та середовище, у якому вона експлуатуватиметься.