Hliník má schopnost aktivně interagovat s kyslíkem. Oxid hlinitý A1 2 O 3 vytvořený jako výsledek této interakce pokrývá povrch produktu silným a hustým filmem. Oxidace hliníku při normální teplotě se po dosažení maximální tloušťky povlaku prakticky zastaví. Maximální tloušťka fólie při vystavení hliníku vzduchu o teplotě 20 °C je stanovena po 7-14 dnech a dosahuje 5-10 nm.
Odkud pochází oxidace hliníku?
Oxidaci hliníku lze vysvětlit dobrými ochrannými vlastnostmi oxidové vrstvy. To potvrzuje známý princip, podle kterého se vytvoří hustý film s ochrannými vlastnostmi, pokud je poměr objemu oxidu k objemu oxidovaného kovu větší než jedna a pro hliník je tento poměr 1,24 a pro hořčík 0,79. . Kvůli špatným ochranným vlastnostem vrstvy oxidu hořečnatého dochází k její oxidaci na rozdíl od hliníku kontinuálně a tloušťka vrstvy se s časem lineárně zvětšuje.
Vědci rychle ocenili oxidaci hliníku. Tato reakce činí kovový povrch prakticky odolným vůči korozi. Dokud nedojde k poškození v podobě škrábanců nebo ohybů, oxidace hliníku zajišťuje jeho bezpečnost. Reakce je možná díky vlastnostem samotného oxidu hlinitého, což je jeho schopnost adsorbovat plyny, zejména vodní páru. Ten je zadržen vrstvou oxidu až do bodu tání kovu. Vrstva oxidu hlinitého, která se vyznačuje významnou mechanickou pevností (20 MPa při tloušťce 10-5 cm), je navzdory své vyšší hustotě než hliník (2,85-3,95) snadno držena na povrchu kovu silami povrchového napětí. Koeficient tepelné roztažnosti oxidové vrstvy je téměř 6krát menší než koeficient roztažnosti hliníku, proto při zahřívání kovu vznikají v oxidové vrstvě trhliny.
Typy fólií na hliníku
Pokud oxidovaný hliník obsahuje legující prvky, může se složení oxidové vrstvy změnit. Ve složení oxidové vrstvy slitin obsahujících křemík nebo hořčík je detekována přítomnost silimanitu (Al 2 O 3 -SiO) a hořčíkového spinelu (MgO-Al 2 O 3 ). Pokud oxidovaný hliník obsahuje nečistoty s alkalickými prvky a prvky alkalických zemin, je oxidová vrstva obohacena o jejich oxidy. Tato komplexní oxidová vrstva je volnější, více hygroskopická a hůře chrání kov proti difúzi plynu.
Oxidace hliníku komplikuje proces svařování. Díky vysokému bodu tání (2050°C) se oxidová vrstva během procesu svařování neroztaví a pokryje kov odolným povlakem. Během svařování by měly být podniknuty kroky ke zničení a odstranění vrstvy a ochraně kovu proti opětovné oxidaci. Vzhledem k vysoké chemické pevnosti spoje je získání hliníku z oxidu za podmínek svařování téměř nemožné. Je také nemožné navázat Al 2 O 3 na silnou sloučeninu v reakci kyselina + zásada = sůl. Proto je provoz svařování hliníku založen na procesech rozpouštění a smývání rozptýlené oxidové vrstvy.
Tavidla a povlaky elektrod pro svařování hliníku a jeho slitin jsou konstruovány podobně. Oxidační činidlo hliníku je nízkotavitelná směs chloridových solí prvků alkalických kovů a kovů alkalických zemin, do které se přidává malé množství fluoridových sloučenin, které aktivují působení tavidla.
Slitiny hliníku
Ve slitinách hliníku je koncentrace legujících prvků obvykle nízká a zřídka přesahuje 5-10%. Pokud vezmeme v úvahu extrémně vysokou aktivitu hliníku ve vztahu ke kyslíku a jeho schopnost redukovat mnoho kovů z jejich oxidů, nelze očekávat výrazné ztráty v důsledku oxidace prvků jako Cu, Mn, Fe, Si, Zn. , který se vyskytuje v malých množstvích.koncentrace v nohách.
Výjimkou může být hořčík, který má mnohem větší afinitu ke kyslíku než hliník. Přibližné výpočty ukazují, že v hliníkové slitině je největší oxidace hořčíku pozorována, když je jeho obsah ve slitině několik desetin procenta. Přítomnost silné vrstvy oxidu na kovovém povrchu ovlivňuje povahu přenosu kovových kapiček. Při svařování v oxidačním prostředí se velikost kapiček vystupujících z elektrody zvětšuje a hoření oblouku je nestabilní. Omezení oxidačního účinku atmosféry a použití povlaků na elektrodách umožňuje snížit velikost přenášených kapiček.
