As ligas de alumínio desempenham um papel crucial em vários domínios, com foco particular no aumento de sua resistência à corrosão. Este artigo investiga a resistência à corrosão de diferentes séries de ligas de alumínio em vários ambientes de uso e revela os mais recentes avanços tecnológicos para fornecer proteção mais confiável para ligas de alumínio em diferentes campos.
Revelando a resistência à corrosão da série de ligas de alumínio: qual série de ligas prevalece?
Ligas da série 1000: alumínio comercialmente puro
As ligas da série 1000 são as ligas mais puras, contendo aproximadamente 99,93% de alumínio puro, e têm uma taxa de corrosão medida muito baixa. A série 1000 apresenta excelente resistência à corrosão, mas devido à sua baixa dureza, não é amplamente utilizada em aplicações diárias.
Ligas da série 2000: alumínio-cobre
As ligas de alumínio da série 2000 contêm níveis mais altos de cobre, normalmente em torno de 4-10%, resultando em propriedades mecânicas aprimoradas. Eles são comumente usados em aplicações estruturais, especialmente na indústria aeroespacial. No entanto, a adição de cobre à liga pode afetar sua durabilidade. Embora a dureza seja significativamente aumentada (aproximadamente 500 MPa), essas ligas são suscetíveis à corrosão, principalmente em ambientes industriais úmidos.
Ligas da série 3000: alumínio-manganês
As ligas de alumínio da série 3000 são normalmente fornecidas na forma de chapas finas. É uma liga de alumínio com adição de silício e aproximadamente 1% de manganês para aumentar a resistência à corrosão dentro da solução sólida. Esta liga apresenta resistência moderada, aproximadamente 110 MPa.
Se trabalhada a frio e recozida, a série 3000 atinge excelentes propriedades mecânicas. Eles também possuem alta fundibilidade, com até 90% do alumínio fundido em todo o mundo pertencente à série 3000. Consequentemente, os estudos de corrosão em ligas de alumínio fundido geralmente se concentram na série 3000.
Ligas da série 5000: alumínio-magnésio
As ligas da série 5000 têm um teor de magnésio inferior a 6%. O magnésio, quando dissolvido em alumínio, aumenta a resistência à corrosão e a dureza da liga. As ligas da série 5000 têm dureza superior a 380 MPa, tornando-as resistentes à corrosão em ambientes marinhos. Portanto, eles são comumente usados na indústria naval.
Ligas da série 6000: alumínio-magnésio-silício
As ligas de alumínio da série 6000 à base de silício aumentam a fluidez e diminuem o ponto de fusão. Essas ligas apresentam uma resistência à dureza superior a 300 MPa e estão disponíveis principalmente nas formas extrudada e em folha. A adição de silício e magnésio na liga, superior a 1,4%, aumenta a resistência durante o envelhecimento.
As ligas da série 6000 demonstram excelente resistência à corrosão, tornando-as amplamente utilizadas em ambientes marítimos e na fabricação de motores de trens.
Ligas da série 7000: alumínio-zinco-magnésio
A durabilidade das ligas da série 7000 chega a 580 MPa, tornando-as amplamente utilizadas na indústria aeroespacial. No entanto, uma desvantagem da série 7000 é a redução da resistência à corrosão. Eles são propensos a ataques ambientais e rachaduras por corrosão sob tensão. Para reequilibrar a resistência à corrosão, são empregados tratamentos térmicos complexos, como têmpera dupla.
| O impacto de diferentes adições de ligas na resistência à corrosão de ligas de alumínio | |
 | 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 () 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 () 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. |
De casa para o espaço: explorando o panorama da resistência à corrosão da liga de alumínio
O ambiente em que as ligas de alumínio são colocadas influencia significativamente sua resistência à corrosão. A acidez ou alcalinidade do ambiente afeta muito sua resistência à corrosão.
| Campos de aplicação | Formas comuns de corrosão | Série de ligas comuns |
| Estruturas e edifícios ao ar livre | As formas comuns de corrosão incluem corrosão atmosférica, corrosão de água da chuva e corrosão causada por UV radiação. | Série 6000 (como 6061, 6063), Série 5000 (tais como 5052) |
| Ambiente marinho | O teor de sal e a umidade em a água do mar provoca facilmente a corrosão, especialmente em condições climáticas marinhas. | Série 5000 (como 5083, 5086) |
| Automóveis e transporte | Fatores como sais de estrada, produtos químicos poluentes, altas temperaturas e a umidade pode contribuir para corrosão da liga de alumínio. | Série 6000 (como 6061, 6063), Série 5000 (tais como 5052, 5083) |
| Aeroespaço | Em ambientes aeroespaciais, temperaturas, alta pressão e umidade pode levar à oxidação e corrosão de ligas de alumínio. | Série 2000 (como 2024, 2219), Série 7000 (tais como 7075) |
| Indústria química | Matérias químicas, ácidas ou alcalinas médios e altas temperaturas podem resultar em corrosão química de ligas de alumínio. | Série 7000 (como 7075), Série 3000 (tais como 3003) |
| Indústria de embalagens | Na indústria de embalagens, alumínio as ligas são de uso geral ao pacote itens como alimentos e produtos farmacêuticos, que são suscetíveis à corrosão. A corrosão surge principalmente dos produtos químicos no embalado itens ou a umidade no ambiente. | Série 3000 (como 3004, 3104) |
| Indústria de energia | O equipamento elétrico é frequentemente exposto a altas temperaturas, umidade e vapor químico, que pode levar a corrosão de ligas de alumínio. | Série 1000 (como 1100, 1350), Série 6000 (tais como 6101) |
Alumínio vs. aço inoxidável: comparação da resistência à corrosão
O aço inoxidável e o alumínio são conhecidos por sua excelente resistência à corrosão. O aço inoxidável normalmente oferece excelente resistência à corrosão sem tratamento adicional, tornando-o adequado para aplicações que exigem alta resistência à corrosão.
Em contraste, o alumínio geralmente requer tratamento adicional, como anodização ou revestimento, para atingir o mesmo nível de resistência à corrosão. Portanto, ao escolher materiais, cenários de aplicação específicos, custo e requisitos de desempenho precisam ser considerados.
Desempenho incomparável do alumínio- A camada de óxido no alumínio evita a ferrugem.
- O alumínio é leve em comparação com o aço inoxidável. Na fabricação de aeronaves e automóveis, a natureza leve do alumínio é crucial.
O aço inoxidável possui excelente resistência à corrosão- Composto de ferro, cromo e níquel, o aço inoxidável apresenta excelente resistência à corrosão.
- Quando exposto a elementos ambientais, o aço inoxidável forma uma camada protetora de óxido de cromo, resistindo efetivamente aos efeitos da corrosão.
- EngrenagensEixos
- Tubos e conexões petroquímicas
- Equipamento de processamento de alimentos e bebidas
- Equipamento de processamento químico e farmacêutico
- Rolos de forno
- Vasos de pressão
- Componentes automotivos
- Redutores
- Cápsulas
- Dissipadores de calor
- Componentes aeroespaciais não expostos a altas temperaturas
Aumentando a resistência à corrosão da liga de alumínio: revelando métodos de tratamento de superfície
Você pode aumentar ou complementar a resistência natural à corrosão do alumínio por meio de vários métodos:
- A anodização é um processo que engrossa a camada protetora de óxido que ocorre naturalmente, imergindo o metal em um banho eletrolítico. Isso aumenta a capacidade protetora da camada de óxido e permite a coloração da superfície, resultando em acabamentos altamente estéticos.
- Alodine é um revestimento de conversão usado para componentes de alumínio, formando uma fina película protetora no metal. Embora não seja tão eficaz quanto a anodização, pode prevenir a corrosão e servir como primer para pintura subsequente.
- O revestimento de superfícies de alumínio com revestimentos líquidos de alta resistência pode impedir que o alumínio entre em contato com outros metais, evitando assim a corrosão galvânica. Este também é um processo de acabamento de precisão, oferecendo opções de cores quase ilimitadas e adequado para produção de pequenos lotes.
- O revestimento em pó é outro acabamento que pode prevenir a corrosão galvânica, semelhante aos revestimentos líquidos. No entanto, neste caso, o pó se liga ao alumínio, reduzindo o comportamento de descascamento e rachaduras. A disponibilidade de cores também é extensa e é mais ecológica em comparação com os revestimentos líquidos.
Vanguarda tecnológica: últimos avanços em técnicas de resistência à corrosão de ligas de alumínio
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, uma proteção mais confiável tem sido fornecida para a aplicação de ligas de alumínio em diversos campos, promovendo a melhoria contínua de sua resistência à corrosão.
Revestimentos nanoestruturados: Ao aplicar revestimentos em nanoescala na superfície do alumínio, sua resistência à corrosão pode ser aprimorada. Esses revestimentos podem fornecer proteção mais eficaz, reduzindo a oxidação e a corrosão.
Novo design de liga: Ao otimizar formulações de ligas e técnicas de processamento, ligas de alumínio com maior resistência à corrosão podem ser produzidas. Essas novas ligas exibem desempenho superior em resistência à oxidação e corrosão.
Revestimentos funcionais: O desenvolvimento de revestimentos com funções específicas, como revestimentos autorreparáveis ou revestimentos com recursos de autolimpeza, pode aumentar ainda mais a resistência à corrosão das ligas de alumínio.