Odpornost proti koroziji

Odpornost proti koroziji je ena najbolj cenjenih in iskanih lastnosti anodizacije aluminija. Plast aluminijevega oksida tvori zaščitno pregrado, ki osnovni material izolira od zunanjega okolja ter tako preprečuje ali znatno upočasnjuje korozijske pojave.

Mehanizem zaščite pred korozijo

Anodizacija ščiti aluminij pred korozijo prek več mehanizmov:

Fizična pregrada

Plast aluminijevega oksida deluje kot kompaktna pregrada med osnovnim materialom in okoljem. Ta pregrada ima znatno debelino, ki se giblje od 15 µm pri naravni anodizaciji OX-A do 60 µm pri trdi anodizaciji OX-HS in OX-W. Za kompaktno strukturo oksida sta po postopku tesnenja značilni visoka gostota in nizka poroznost. Prevleka zagotavlja neprekinjenost po celotni obdelani površini in je enakomerna na vsaki točki (razen v zelo globokih luknjah). Oprijem je izjemen, saj je prevleka sestavni del samega materiala in se ne more delaminirati.

Elektrokemijska zaščita

Aluminijev oksid je električno izolativen in, kadar je nepoškodovan, preprečuje prehod električnih tokov, potrebnih za sprožitev procesov elektrokemijske korozije. Ta lastnost učinkovito zmanjšuje tveganje galvanske korozije, kadar pride anodizirani aluminij v stik z drugimi kovinami.

V nasprotju s kovinskimi prevlekami, kot sta kromiranje in niklanje, ki so prevodne in lahko s podlago tvorijo galvanske pare, anodni oksid zaradi svoje neprevodne keramične narave odpravlja to tveganje na obdelani površini. Še vedno pa je treba ustrezno obravnavati morebitna neprevlečena območja, navoje, kontaktne točke in poškodbe.

Kemična stabilnost

Aluminijev oksid izkazuje visoko kemično stabilnost v stiku s številnimi snovmi. Učinkovito je odporen proti nevtralnim raztopinam, vključno s slanimi raztopinami, ki vsebujejo kloride, ter ohranja svojo celovitost tudi v stiku z ogljikovodiki ali organskimi topili.

Vendar je anodna prevleka ranljiva, kadar je izpostavljena kislim ali alkalnim raztopinam, ki jo lahko kemično napadejo in ogrozijo njene zaščitne lastnosti.

Razlike v odpornosti proti koroziji med naravno in trdo anodizacijo

Naravna anodizacija

Naravna anodizacija ustvari plast oksida z debelino, ki je običajno med 10 in 20 µm, kar zagotavlja dobro odpornost proti koroziji v okoljih, ki niso posebej agresivna. Gre za rešitev, primerno za komponente, namenjene uporabi v notranjih ali zmernih zunanjih okoljih, kjer je potrebna učinkovita, vendar ne izjemno visoka zaščita, pogosto tudi z estetsko vrednostjo.

Z vidika standardov MIL-PRF-8625 Type II zahteva odpornost najmanj 336 ur v nevtralni solni megli (NSS) v skladu z merili sprejemljivosti veljavne revizije.

Postopek OX-A, ki temelji na naravni anodizaciji Type II, izpolnjuje in presega te zahteve, saj dosega ≥336 ur NSS na ustreznih gnetnih zlitinah. Z ustreznim tesnenjem je mogoče odpornost proti koroziji dodatno povečati. OX-A je primeren za notranje komponente, mestna okolja, ki niso močno onesnažena, in aplikacije, pri katerih je potrebna lahka in zanesljiva zaščita.

Trda anodizacija

Trda anodizacija omogoča izdelavo veliko debelejših plasti oksida, običajno med 30 in 60 µm, za katere je značilna bolj kompaktna in gostejša struktura. To zagotavlja odlično odpornost proti koroziji, tudi v zelo agresivnih okoljih, kot so morska, industrijska, priobalna ali podvodna okolja.

Tako MIL-PRF-8625 Type III kot ISO 10074 v svojih ustreznih določbah opredeljujeta zahteve glede odpornosti proti koroziji, ki so običajno reda 336 ur NSS.

Postopka OX-W in OX-HS, ki oba temeljita na trdi anodizaciji, na zlitinah serije 6000 zagotavljata rezultate, enakovredne tej meji ali boljše od nje. Zlasti OX-W je optimiziran za čim večjo odpornost proti koroziji, saj zagotavlja bolj kompaktno plast v primerjavi s tradicionalno trdo anodizacijo, ob optimalnem tesnenju pa omogoča preseganje 1000 ur NSS. Poleg tega ponuja odlične rezultate tudi na zahtevnih zlitinah, kot so zlitine serije 2000 ali zlitine z visoko vsebnostjo silicija.

Postopek OX-HS daje prednost debelini in robustnosti plasti, ki lahko doseže do 50 µm, ter je zasnovan za izjemno zahtevne aplikacije. Z vročim tesnenjem prav tako omogoča preseganje 1000 ur NSS, zato je primeren za obrambno industrijo, letalsko in vesoljsko industrijo, priobalne aplikacije ter kritične komponente z visokimi zahtevami glede dolgotrajne obstojnosti.

Vloga por anodizacije in tesnenja

Plast anodizacije ima pred tesnenjem mikroporozno strukturo, ki predstavlja potencialno pot za sprožitev korozije: agresivne snovi lahko prodrejo skozi pore in dosežejo osnovni material, kar povzroči lokalizirane korozijske pojave.

Tesnenje je temeljni korak za povečanje odpornosti anodne prevleke proti koroziji. Ta postopek deluje prek hidratacije plasti oksida, ki povzroči zapiranje por. Tesnenje učinkovito zmanjšuje prodiranje agresivnih snovi proti osnovnemu materialu.

Za več podrobnosti o tesnenju glejte namenski razdelek Postopki tesnenja.

Vpliv zlitine na odpornost proti koroziji

Aluminijeva zlitina ima znaten vpliv na končno odpornost proti koroziji anodizirane komponente.

Zlitine serije 6000 zagotavljajo odlično odpornost proti koroziji, saj omogočajo nastanek zelo kompaktne plasti oksida, s katero je mogoče doseči najboljše rezultate. Zaradi tega so te zlitine zelo priporočljive za kritične aplikacije, pri katerih je odpornost proti koroziji temeljna zahteva.

Zlitine serije 5000 pogosto zagotavljajo odlično odpornost proti koroziji, tudi v morskih okoljih. Zlitine serije 7000 zagotavljajo dobre rezultate, vendar je njihovo obnašanje bolj spremenljivo glede na prisotnost bakra in metalurško stanje.

Zlitine serije 2000 (z visoko vsebnostjo bakra) pa izkazujejo zmanjšano odpornost proti koroziji, kadar so obdelane s standardnim postopkom. Za te zlitine je priporočljiva uporaba postopka OX-W, da se dosežejo optimalni rezultati, pri čemer je treba skrbno oceniti njihovo primernost za aplikacije v posebej agresivnih okoljih.

Nazadnje, lite zlitine z visoko vsebnostjo silicija izkazujejo slabšo odpornost proti koroziji, zato se jim je treba pri kritičnih aplikacijah izogibati. Za te zlitine je treba pred izvedbo obdelave vedno zahtevati posebno oceno izvedljivosti.

Aplikacije v agresivnih okoljih

Morsko in podvodno okolje

Morska in podvodna okolja predstavljajo ene najkritičnejših pogojev za kovinske materiale, za katere so značilni neprekinjena ali periodična izpostavljenost morski vodi z visoko vsebnostjo kloridov (NaCl, MgCl₂), morebitna prisotnost mikroorganizmov ter posebej agresivni cikli močenja in sušenja v območju plimovanja.

Za te aplikacije je priporočen postopek OX-HS ali OX-W z vročim tesnenjem, ki zagotavlja učinkovito zaščito tudi pri dolgotrajni potopitvi. Ti postopki so posebej primerni za pomorske, priobalne in podvodne komponente ter se običajno uporabljajo za komponente plovil, podvodno opremo, priobalne ploščadi in pristaniške komponente.

Avtomobilska industrija in cestne soli

Avtomobilska industrija prinaša posebne izzive, povezane z izpostavljenostjo solem za odmrzovanje (NaCl, CaCl₂), intenzivnimi temperaturnimi cikli (vroče/hladno), prisotnostjo blata in abrazivnih delcev ter morebitno prisotnostjo olj in ogljikovodikov.

Priporočeni postopek OX-HS ali OX-W s tesnenjem zagotavlja odlično odpornost proti cestnim solem, odpornost proti temperaturnim ciklom, značilnim za avtomobilsko industrijo, ter združljivost z olji in tekočinami. Tipične aplikacije vključujejo zavorne zvonove, ohišja ventilov, komponente motorja in menjalnika ter vse dele, izpostavljene cestnim solem.

Vozila na vodikov pogon

Aplikacije v vozilih na vodikov pogon zahtevajo posebno pozornost zaradi izpostavljenosti visokim tlakom vodika, ključne potrebe po preprečevanju uhajanja iz varnostnih razlogov, morebitne prisotnosti vlage in zahteve po dolgoročni zanesljivosti.

Postopek OX-W ali OX-HS s tesnenjem zagotavlja posebne prednosti: zaščito pred korozijo za ohranjanje celovitosti tesnil, preprečevanje uhajanja vodika (kar je temeljnega pomena za varnost), kombinacijo mehanske in kemične odpornosti ter dolgoročno obstojnost. Ti postopki se uporabljajo pri jeklenkah za shranjevanje vodika, ohišjih ventilov in reduktorjev, priključkih ter komponentah tokokroga H₂.

Za nadaljnje podrobnosti glejte članek o obdelavah za vozila na vodikov pogon.

Obrambna ter letalska in vesoljska industrija

Obrambna ter letalska in vesoljska industrija imajo najbolj ekstremne in zahtevne obratovalne pogoje, za katere so značilna kritična delovna okolja z izpostavljenostjo različnim agresivnim snovem, zahteve po absolutni zanesljivosti in potreba po skladnosti s posebej strogimi vojaškimi standardi (specifikacije MIL).

Za te aplikacije je priporočen postopek OX-HS Type III v skladu z MIL-PRF-8625, ki zagotavlja certificirano skladnost z vojaškimi standardi, izjemno odpornost v ekstremnih razmerah in dolgoročno dokazano zanesljivost. Ti postopki se uporabljajo za letalske komponente, vojaško opremo, vojaška kopenska vozila in komponente za vesoljske aplikacije.