Aluminiumlegierungen spielen in verschiedenen Bereichen eine entscheidende Rolle, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Verbesserung ihrer Korrosionsbeständigkeit liegt. Dieser Artikel befasst sich mit der Korrosionsbeständigkeit verschiedener Serien von Aluminiumlegierungen in verschiedenen Einsatzumgebungen und stellt die neuesten technologischen Durchbrüche vor, um einen zuverlässigeren Schutz für Aluminiumlegierungen in verschiedenen Bereichen zu gewährleisten.
Aufdeckung der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungsserien: Welche Legierungsserie setzt sich durch?
Legierungen der Serie 1000: kommerziell reines Aluminium
Die Legierungen der Serie 1000 sind die reinsten Legierungen, die etwa 99,93 % reines Aluminium enthalten, und sie haben eine sehr niedrige gemessene Korrosionsrate. Die Serie 1000 weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, ist aber aufgrund ihrer geringen Härte in alltäglichen Anwendungen nicht weit verbreitet.
Legierungen der Serie 2000: Aluminium-Kupfer
Die Aluminiumlegierungen der Serie 2000 enthalten einen höheren Kupfergehalt, typischerweise um 4-10 %, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt. Sie werden häufig in strukturellen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Zugabe von Kupfer zur Legierung kann jedoch deren Haltbarkeit beeinträchtigen. Obwohl die Härte deutlich verbessert wird (ca. 500 MPa), sind diese Legierungen anfällig für Korrosion, insbesondere in feuchten Industrieumgebungen.
Legierungen der Serie 3000: Aluminium-Mangan
Die Aluminiumlegierungen der Serie 3000 werden in der Regel in Form von dünnen Blechen geliefert. Es handelt sich um eine Aluminiumlegierung mit Zusatz von Silizium und ca. 1 % Mangan, um die Korrosionsbeständigkeit in der festen Lösung zu verbessern. Diese Legierung weist eine mäßige Festigkeit von ca. 110 MPa auf.
Kaltverformt und geglüht erreicht die Serie 3000 hervorragende mechanische Eigenschaften. Sie verfügen zudem über eine hohe Gießbarkeit, wobei weltweit bis zu 90 % des Aluminiumgusses zur Serie 3000 gehören. Daher konzentrieren sich Korrosionsstudien an Aluminiumgusslegierungen häufig auf die Serie 3000.
Legierungen der Serie 5000: Aluminium-Magnesium
Die Legierungen der Serie 5000 haben einen Magnesiumgehalt von weniger als 6 %. Wenn Magnesium in Aluminium gelöst ist, erhöht es die Korrosionsbeständigkeit und Härte der Legierung. Die Legierungen der Serie 5000 haben eine Härte von mehr als 380 MPa, wodurch sie in maritimen Umgebungen korrosionsbeständig sind. Daher werden sie häufig in der Schifffahrtsindustrie eingesetzt.
Legierungen der Serie 6000: Aluminium-Magnesium-Silizium
Die siliziumbasierten Aluminiumlegierungen der Serie 6000 verbessern die Fließfähigkeit und senken den Schmelzpunkt. Diese Legierungen weisen eine Härte von mehr als 300 MPa auf und sind hauptsächlich in Strangpress- und Blechform erhältlich. Die Zugabe von Silizium und Magnesium in der Legierung von mehr als 1,4 % erhöht die Festigkeit während der Alterung.
Die Legierungen der Serie 6000 weisen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, wodurch sie in maritimen Umgebungen und bei der Herstellung von Zugmotoren weit verbreitet sind.
Legierungen der Serie 7000: Aluminium-Zink-Magnesium
Die Haltbarkeit der Legierungen der Serie 7000 erreicht bis zu 580 MPa, wodurch sie in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet sind. Ein Nachteil der Serie 7000 ist jedoch eine Verringerung der Korrosionsbeständigkeit. Sie sind anfällig für Umwelteinflüsse und Spannungsrisskorrosion. Um die Korrosionsbeständigkeit wieder ins Gleichgewicht zu bringen, werden komplexe Wärmebehandlungen wie z. B. das doppelte Anlassen eingesetzt.
| Der Einfluss verschiedener Legierungszusätze auf die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen | |
 | Adding magnesium to aluminum alloys enhances mechanical properties. In solid solution form, magnesium reduces cathodic reaction rates, thus improving corrosion resistance. |
 | Adding silicon (Si) with magnesium (Mg) forms Mg2Si precipitates, increasing aluminum alloy hardness but potentially causing localized corrosion. Excessive silicon addition may induce stress corrosion cracking at interfaces and accelerate cathodic reactions. |
 | Like magnesium, copper (Cu) induces localized cathodic reactions in aluminum alloys, causing corrosion. Yet, in 6000 or 7000 series alloys, copper is added mainly to enhance hardness rather than corrosion resistance. |
 | Adding Zn to aluminum alloys may lead to the formation of the τ phase Al-Mg-Zn rather than the β phase Al3Mg2, thus causing stress corrosion cracking. Despite this risk, alloys used in the aerospace industry still incorporate zinc to form precipitates that enhance hardness. |
 | In aluminum alloy production, iron (Fe) traces are common but costly to remove. Iron's limited solubility promotes cathodic reactions, decreasing corrosion resistance, especially when combined with manganese (Mn) or copper (Cu) in the alloy. |
 | Lithium contributes to increasing the hardness of aluminum alloys, thus aluminum-lithium alloys are widely used in the aerospace industry. However, the appearance of lithium along grain boundaries leads to a rapid increase in corrosion rate and localized corrosion propagation. |
Von zu Hause ins All: Erkundung des Panoramas der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen
Die Umgebung, in der Aluminiumlegierungen platziert werden, beeinflusst maßgeblich ihre Korrosionsbeständigkeit. Der Säuregehalt oder die Alkalität der Umgebung wirkt sich stark auf ihre Korrosionsbeständigkeit aus.
| Anwendungsgebiete | Häufige Formen von Korrosion | Gängige Legierungsserien |
| Außenanlagen und Gebäude | Häufige Formen der Korrosion sind atmosphärische Korrosion, Korrosion durch Regenwasser und Korrosion durch UV-Strahlung Strahlung. | Serie 6000 (z. B. 6061, 6063), 5000-Serie (z. B. als 5052) |
| Meeresumwelt | Der Salzgehalt und die Luftfeuchtigkeit in Meerwasser löst leicht Korrosion aus, insbesondere unter marinen klimatischen Bedingungen. | Serie 5000 (z. B. 5083, 5086) |
| Automobile und Transport | Faktoren wie Streusalze, chemische Schadstoffe, hohe Temperaturen und Feuchtigkeit kann dazu beitragen, Korrosion von Aluminiumlegierungen. | Serie 6000 (z. B. 6061, 6063), 5000-Serie (z. B. AS 5052, 5083) |
| Luft- und Raumfahrt | In der Luft- und Raumfahrt können hohe Temperaturen, hohem Druck und Feuchtigkeit kann zu Oxidation und Korrosion von Aluminiumlegierungen. | Serie 2000 (z. B. 2024, 2219), der Serie 7000 (z. B. als 7075) |
| Chemische Industrie | Chemische Stoffe, sauer oder alkalisch mittlere und hohe Temperaturen können zu chemischer Korrosion von Aluminiumlegierungen. | Serie 7000 (z. B. 7075), der Serie 3000 (z. B. als 3003) |
| Verpackungsindustrie | In der Verpackungsindustrie wird Aluminium Legierungen werden häufig zum Verpacken von Artikel wie Lebensmittel und Arzneimittel, die anfällig für bis hin zur Korrosion. Korrosion entsteht hauptsächlich von den Chemikalien in der Verpackung oder die Luftfeuchtigkeit im Umwelt. | Serie 3000 (z. B. 3004, 3104) |
| Energiewirtschaft | Elektrische Geräte sind oft exponiert gegen hohe Temperaturen, Luftfeuchtigkeit und chemischer Dampf, der zu Korrosion von Aluminiumlegierungen. | Serie 1000 (z. B. 1100, 1350), 6000 Serie (z. B. als 6101) |
Aluminium vs. Edelstahl: Vergleich der Korrosionsbeständigkeit
Edelstahl und Aluminium sind beide für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit bekannt. Edelstahl bietet in der Regel eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit ohne zusätzliche Behandlung und eignet sich daher für Anwendungen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Im Gegensatz dazu erfordert Aluminium oft eine zusätzliche Behandlung wie Eloxieren oder Beschichten, um die gleiche Korrosionsbeständigkeit zu erreichen. Daher müssen bei der Auswahl der Materialien spezifische Anwendungsszenarien, Kosten- und Leistungsanforderungen berücksichtigt werden.
Die unvergleichliche Leistung von Aluminium- Die Oxidschicht auf Aluminium verhindert Rost.
- Aluminium ist im Vergleich zu Edelstahl leicht. Im Flugzeug- und Automobilbau ist die Leichtigkeit von Aluminium entscheidend.
Edelstahl zeichnet sich durch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus- Der aus Eisen, Chrom und Nickel bestehende Edelstahl weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.
- Wenn Edelstahl Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, bildet er eine schützende Chromoxidschicht, die Korrosionseffekten wirksam widersteht.
- ZahnräderWellen
- Rohre und Formstücke für die Petrochemie
- Anlagen für die Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung
- Chemische und pharmazeutische Verarbeitungsanlagen
- Ofenrollen
- Druckbehälter
- Automobil-Komponenten
- Getriebe
- Überzüge
- Kühlkörper
- Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, die keinen hohen Temperaturen ausgesetzt sind
Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen: Enthüllung von Oberflächenbehandlungsmethoden
Sie können die natürliche Korrosionsbeständigkeit von Aluminium durch verschiedene Methoden verbessern oder ergänzen:
- Das Eloxieren ist ein Verfahren, bei dem die natürlich vorkommende schützende Oxidschicht durch Eintauchen des Metalls in ein elektrolytisches Bad verdickt wird. Dies erhöht die Schutzfähigkeit der Oxidschicht und ermöglicht eine Oberflächenfärbung, was zu hochästhetischen Oberflächen führt.
- Alodin ist eine Konversionsbeschichtung, die für Aluminiumbauteile verwendet wird und einen dünnen Schutzfilm auf dem Metall bildet. Es ist zwar nicht so effektiv wie das Eloxieren, kann aber Korrosion verhindern und als Grundierung für die anschließende Lackierung dienen.
- Durch die Beschichtung von Aluminiumoberflächen mit hochbeständigen Flüssigbeschichtungen kann verhindert werden, dass Aluminium mit anderen Metallen in Berührung kommt, und so galvanische Korrosion verhindern. Dies ist auch ein Präzisionsveredelungsverfahren, das eine nahezu unbegrenzte Farbauswahl bietet und für die Kleinserienproduktion geeignet ist.
- Die Pulverbeschichtung ist eine weitere Beschichtung, die galvanische Korrosion verhindern kann, ähnlich wie bei Flüssigbeschichtungen. In diesem Fall verbindet sich das Pulver jedoch mit dem Aluminium, wodurch das Abblätter- und Rissverhalten reduziert wird. Die Verfügbarkeit von Farben ist ebenfalls umfangreich und im Vergleich zu Flüssiglacken umweltfreundlicher.
Technologischer Vorreiter: Neueste Durchbrüche bei der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen
Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Technologie wurde ein zuverlässigerer Schutz für die Anwendung von Aluminiumlegierungen in verschiedenen Bereichen geschaffen, wodurch die kontinuierliche Verbesserung ihrer Korrosionsbeständigkeit gefördert wird.
Nanostrukturierte Beschichtungen: Durch das Aufbringen von nanoskaligen Beschichtungen auf die Oberfläche von Aluminium kann die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden. Diese Beschichtungen können einen effektiveren Schutz bieten und Oxidation und Korrosion reduzieren.
Neuartiges Legierungsdesign: Durch die Optimierung von Legierungsrezepturen und Verarbeitungstechniken können Aluminiumlegierungen mit höherer Korrosionsbeständigkeit hergestellt werden. Diese neuartigen Legierungen weisen eine überlegene Leistung in Bezug auf Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf.
Funktionale Beschichtungen: Die Entwicklung von Beschichtungen mit spezifischen Funktionen, wie z. B. selbstreparierende Beschichtungen oder Beschichtungen mit selbstreinigenden Eigenschaften, kann die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen weiter verbessern.