Оксидна плівка алюмінію, Все про фарби

Коли щойно виготовлена поверхня алюмінію входить у контакт з атмосферою, вона миттєво покривається тонкою оксидною плівкою, яка має відновлюватися після пошкодження. Важливою і дуже цінною особливістю даної оксидної плівки є те, що її молекулярний об'єм в 1.5 рази стехіометрично перевищує це значення для металу. Це в свою чергу означає, що плівка знаходиться під дією стискаючого зусилля і, хоча її покриття не є суцільним, проте воно цілком здатне не руйнуватися аж до досягнення певного ступеня пошкодження підкладки. Власне цій захисній поверхні алюмінієва промисловість і має своє існування.

Існує безліч різних звітів, що стосуються структури цієї плівки, що формується за низької температури за допомогою повітря, однак у більшості випадків вона визнається аморфною, а її зовнішня поверхня - це гідроксид алюмінію. При вищих температурах (понад 450ºC) відбувається формування кристалічного Al2O3.

Кінетика вирощування плівки оксиду на чистому алюмінії досить складна. Механізм, який на даний час вважається найбільш відповідним істині, був описаний Вефером не так давно. При температурі навколишнього середовища протягом дня може бути отримана плівка товщиною від 2 до 3 мм. Процес термічного окислення контролюється дифузією алюмінію та іонами кисню при температурі до

400°C, а даному температурному діапазоні діють асимптотичні закони інтенсивності розкладання.

Треба, проте, помітити, що з перевищенні температури 450°C, експоненційна швидкість окислення змінюється до лінійної залежності приросту маси часом. Подібна зміна механізму відбуваєтьсявнаслідок кристалізації з утворенням ¡-Al2O3, що у свою чергу призводить до порушення безперервності плівки. Існують звіти, що свідчать про те, що при температурах, що перевищують 500 ° C, підготовка листа, тобто. його металургійні властивості, а також шорсткість поверхні можуть впливати на кінетику окислення.

Товщина оксидного алюмінію.

(формується при температурі нижче 300°C)

(формується при температурі вище 300°C)

(залежить від температури та загального вмісту Mg)

(наприклад, анодування за допомогою сірчаної кислоти)

(наприклад, для інженерних цілей)

Основним легуючим елементом оксидної плівки є магній. При температурах більше 340°C магній дифундує із загальної маси сплаву, і навіть при рівнях менше 50 промілей (мкм) магнію відбувається конкуруюча реакція окислення між дифузією назовні магнію і дифузією кисню всередину. При вищих рівнях магнію (до 4%) відбувається формування двошарової плівки оксиду алюмінію поблизу металу, а також зовнішнього шару MgO. Потовщення цих оксидних плівок відбувається до повного виснаження шару магнію. Типові криві приросту за масою для Al-4.2%Mg можна порівняти з тим самим фактором для надчистого алюмінію. Підсумок сучасного розуміння процесу окислення сплавів алюмінію та магнію у своїх роботах підвели вчені Вефер і Філд та ін.

У таблиці наведено значення товщини типових оксидних плівок природного походження в порівнянні з хімічними та анодними оксидними покриттями. Найчастіше відновлення відбувається миттєво, і, залежно відвміст вологи в навколишньому середовищі, може супроводжуватися реакцією відновлення кисню або реакцією виділення водню.

Все більше з'являється свідчення того, що в оксидних плівках існують потоки, які можуть використовуватися як центри кристалізації при розриві плівки. Ця інформація заснована на результатах електрохімічних досліджень і даних мікроскопічного дослідження проходять електронів. У зв'язку з цим було висунуто припущення, що в розчинах дефекти розвиваються і репасивуються безперервно, а присутність агресивних іонів гальмує стадію репасивації, при цьому ямки служать центрами кристалізації. Прямим доказом є наявність електрохімічних шумів, формованих до ініціації ямки. Можна стверджувати, що навіть при існуванні дефектів агресивні іони все одно проникатимуть крізь їхні підстави. Це може реалізовуватися шляхом формування нестійких складних іонів або шляхом розвитку острівців солі, наприклад AlCl3.6H2O, за чим слідує знеструмлене розчинення. Або локальне значення рН в дефекті може стати занадто малим для ефективного знищення основи дефекту і таким чином залишити поверхню алюмінію без захисту. Нині дедалі більше вчених схиляються до останнього варіанту. Внаслідок пошкодження плівки відбувається її корозія, яка докладніше розглядається у наступному розділі