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Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2025-01-28 Herkunft:Powered
Aluminiumwinkel werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften wie geringes Gewicht, hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und gute Formbarkeit häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt. Eine der größten Herausforderungen bei Aluminiumwinkeln ist jedoch ihre Korrosionsanfälligkeit, die ihre Lebensdauer und Leistung erheblich reduzieren kann. In diesem ausführlichen Forschungsartikel werden wir verschiedene Methoden und Strategien zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumwinkeln untersuchen und dabei auf theoretisches Wissen, praktische Beispiele und die neuesten Forschungsdaten zurückgreifen.
Bevor man sich mit den Möglichkeiten zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit befasst, ist es wichtig, ein klares Verständnis darüber zu haben, wie Aluminiumwinkel korrodieren. Aluminium ist ein reaktives Metall und unterliegt in Gegenwart von Feuchtigkeit und bestimmten Elektrolyten elektrochemischen Reaktionen, die zu Korrosion führen. Die häufigste Form der Korrosion bei Aluminiumwinkeln ist Lochfraß und Flächenkorrosion.
Lochfraß entsteht, wenn sich auf der Oberfläche des Aluminiumwinkels kleine Grübchen oder Löcher bilden. Diese Vertiefungen können als Ausgangspunkt für weitere Korrosion dienen und tief in das Material eindringen und dessen strukturelle Integrität schwächen. Beispielsweise sind in einer Küstenumgebung, in der die Luft reich an Salzpartikeln ist, Aluminiumwinkel, die in Außenkonstruktionen wie Zäunen oder Balkonen verwendet werden, anfällig für Lochfraß. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Vorhandensein von Chloridionen in der Umgebung den Prozess der Lochfraßkorrosion beschleunigen kann. In einer von [Name des Forschungsinstituts] durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass Aluminiumwinkel, die einer simulierten Küstenumgebung mit einer hohen Chloridionenkonzentration ausgesetzt waren, bereits wenige Wochen nach der Exposition sichtbare Löcher aufwiesen.
Eine gleichmäßige Korrosion hingegen tritt gleichmäßig über die Oberfläche des Aluminiumwinkels auf. Diese Art von Korrosion wird häufig durch die Einwirkung saurer oder alkalischer Umgebungen verursacht. Beispielsweise kann es in industriellen Umgebungen, in denen Chemikalien austreten oder säurehaltigen Dämpfen ausgesetzt sind, zu gleichmäßiger Korrosion an Aluminiumwinkeln, die in Geräten oder Gebäuderahmen verwendet werden, kommen. Eine Fallstudie einer chemischen Verarbeitungsanlage ergab, dass Aluminiumwinkel, die einige der Rohrleitungssysteme tragen, aufgrund der Anwesenheit von sauren Dämpfen in der Anlagenumgebung gleichmäßiger Korrosion ausgesetzt waren. Die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Korrosion wurde mit etwa [X] Millimetern pro Jahr gemessen, abhängig von der Konzentration der sauren Substanzen.
Eine der effektivsten Möglichkeiten, die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumwinkeln zu verbessern, ist die Oberflächenbehandlung. Es stehen verschiedene Oberflächenbehandlungsmethoden zur Verfügung, jede mit ihren eigenen Vorteilen und Einschränkungen.
Eloxieren ist ein weit verbreitetes Oberflächenbehandlungsverfahren für Aluminium. Beim Eloxieren wird der Aluminiumwinkel in einer Elektrolysezelle zur Anode gemacht und auf seiner Oberfläche bildet sich eine Oxidschicht. Diese Oxidschicht ist viel dicker und haltbarer als die natürliche Oxidschicht, die sich an der Luft auf Aluminium bildet. Die Dicke der Eloxalschicht kann je nach Parameter des Eloxalprozesses zwischen einigen Mikrometern und mehreren zehn Mikrometern liegen. Beispielsweise kann in einer typischen Architekturanwendung, bei der Aluminiumwinkel für Fensterrahmen verwendet werden, eine Eloxierung mit einer Schichtdicke von etwa [X] Mikrometern eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit über mehrere Jahre hinweg gewährleisten. Eine Studie zum Vergleich der Korrosionsbeständigkeit von eloxierten und unbehandelten Aluminiumwinkeln in einer simulierten städtischen Umgebung (mit Einwirkung von Schadstoffen und Feuchtigkeit) zeigte, dass die eloxierten Winkel eine deutlich geringere Korrosionsrate aufwiesen. Nach [X] Monaten der Einwirkung zeigten die unbehandelten Winkel Anzeichen von Lochfraß und Oberflächenverfärbungen, während die eloxierten Winkel relativ intakt blieben.
Eine weitere Methode zur Oberflächenbehandlung ist das Lackieren. Das Auftragen einer hochwertigen Farbbeschichtung auf den Aluminiumwinkel kann als Barriere zwischen dem Metall und der korrosiven Umgebung wirken. Die Wahl des Lacks ist von entscheidender Bedeutung, da unterschiedliche Lacke eine unterschiedliche Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Beispielsweise sind Farben auf Epoxidbasis für ihre hervorragende Haftung und Korrosionsbeständigkeit bekannt. Bei einer maritimen Anwendung, bei der Aluminiumwinkel in Bootskonstruktionen verwendet werden, haben sich Epoxidharzbeschichtungen als wirksamer Schutz gegen Salzwasserkorrosion erwiesen. Ein Test, der an Aluminiumwinkeln durchgeführt wurde, die mit unterschiedlichen Farbtypen beschichtet waren und [X] Monate lang in Meerwasser getaucht wurden, ergab, dass die mit Epoxidharz lackierten Winkel im Vergleich zu den mit anderen Farbtypen beschichteten Winkeln die geringsten Korrosionsschäden aufwiesen. Es ist jedoch zu beachten, dass eine ordnungsgemäße Untergrundvorbereitung vor dem Lackieren unerlässlich ist, um eine gute Haftung der Farbe zu gewährleisten. Dies kann das Reinigen der Oberfläche von Schmutz-, Fett- oder Oxidschichten und manchmal das Auftragen einer Grundierung umfassen.
Auch die Pulverbeschichtung ist eine beliebte Option zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumwinkeln. Bei der Pulverbeschichtung wird ein trockenes Pulver (meist ein Material auf Polymerbasis) elektrostatisch auf die Oberfläche des Aluminiumwinkels aufgesprüht und dann unter Hitze ausgehärtet. Die resultierende Beschichtung ist dick und haltbar und bietet einen guten Korrosionsschutz. Beispielsweise kann bei Outdoor-Möbelanwendungen, bei denen Aluminiumwinkel für die Konstruktion von Stühlen und Tischen verwendet werden, eine Pulverbeschichtung für eine glatte und attraktive Oberfläche sorgen und gleichzeitig das Metall vor Korrosion schützen. Eine Vergleichsstudie zwischen pulverbeschichteten und lackierten Aluminiumwinkeln in einer Außenumgebung mit Regen- und Sonnenlichteinwirkung zeigte, dass die pulverbeschichteten Winkel über einen Zeitraum von [X] Jahren eine bessere Farbbeständigkeit und weniger Korrosionsschäden aufwiesen.
Auch die Wahl der Aluminiumlegierung kann einen erheblichen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumwinkeln haben. Unterschiedliche Legierungen haben unterschiedliche Zusammensetzungen und Mikrostrukturen, was sich auf ihre Korrosionsanfälligkeit auswirken kann.
Aluminiumlegierungen mit einem hohen Kupfergehalt, wie z. B. Legierungen der Serie 2000, sind im Allgemeinen im Vergleich zu anderen Legierungen anfälliger für Korrosion. Denn Kupfer kann im elektrochemischen Korrosionsprozess als Kathode wirken und so die Korrosion der Aluminiummatrix fördern. Beispielsweise können in Luft- und Raumfahrtanwendungen, bei denen eine hohe Festigkeit erforderlich ist, Legierungen der Serie 2000 verwendet werden. Allerdings sind häufig spezielle Korrosionsschutzmaßnahmen wie Eloxieren oder Beschichten erforderlich, um übermäßige Korrosion zu verhindern. Eine Studie zum Korrosionsverhalten von Aluminiumlegierungen der Serie 2000 in einer simulierten Luft- und Raumfahrtumgebung (mit Einwirkung von Feuchtigkeit und bestimmten Chemikalien) zeigte, dass die Legierungen ohne angemessenen Schutz innerhalb relativ kurzer Zeit erhebliche Lochfraßbildung und interkristalline Korrosion aufwiesen.
Andererseits weisen Aluminiumlegierungen der Serie 6000, die häufig in Bauanwendungen verwendet werden, eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Legierungen enthalten Elemente wie Magnesium und Silizium, die auf der Oberfläche der Legierung Schutzphasen bilden können, die die Korrosionsanfälligkeit verringern. Beispielsweise werden beim Bau von Fensterrahmen und Vorhangfassaden aus Aluminium häufig Legierungen der Serie 6000 aufgrund ihrer Kombination aus guten mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Eine Feldstudie an Aluminium-Fensterrahmen aus Legierungen der 6000er-Serie, die in verschiedenen Klimaregionen eingebaut wurden, zeigte, dass die Rahmen nach [X] Jahren Exposition nur minimale Anzeichen von Korrosion aufwiesen und in einigen Fällen nur leichte Oberflächenverfärbungen auftraten.
Aluminiumlegierungen der Serie 7000, die für ihre hohe Festigkeit bekannt sind, weisen bei richtiger Behandlung auch eine akzeptable Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Legierungen werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine hohe Festigkeit und eine mäßige Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind, beispielsweise bei der Herstellung von Sportgeräten. Beispielsweise werden bei der Herstellung von Aluminium-Baseballschlägern Legierungen der 7000er-Serie verwendet. Um ihre Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, werden sie üblicherweise eloxiert oder mit einer Schutzschicht überzogen. Ein Test mit Baseballschlägern aus eloxierter Aluminiumlegierung der Serie 7000 zeigte, dass diese den Außenbedingungen (einschließlich Feuchtigkeit und Sonnenlicht) über einen längeren Zeitraum ohne nennenswerte Korrosionsschäden standhalten konnten.
Neben der Oberflächenbehandlung und der Auswahl der Legierung kann auch die Kontrolle der Umgebung, in der Aluminiumwinkel verwendet werden, eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung ihrer Korrosionsbeständigkeit spielen.
Bei Innenanwendungen ist die Aufrechterhaltung einer angemessenen Luftfeuchtigkeit wichtig. Hohe Luftfeuchtigkeit kann den Korrosionsprozess beschleunigen, indem sie die notwendige Feuchtigkeit für elektrochemische Reaktionen bereitstellt. Beispielsweise kann in einem Museum, in dem Aluminiumwinkel in Vitrinen oder Strukturstützen verwendet werden, die Korrosionsgefahr erheblich verringert werden, wenn die Luftfeuchtigkeit unter [X] % gehalten wird. Eine Studie zur Korrosion von Aluminiumwinkeln in einer simulierten Museumsumgebung mit unterschiedlichen Luftfeuchtigkeitsniveaus zeigte, dass bei einem Luftfeuchtigkeitsniveau von [X] % die Korrosionsrate nahezu vernachlässigbar war, während bei einem Luftfeuchtigkeitsniveau über [X] % sichtbare Anzeichen von Korrosion sichtbar waren Innerhalb weniger Monate trat Korrosion auf.
Bei Außenanwendungen ist es wichtig, Aluminiumwinkel vor direkter Einwirkung rauer Umwelteinflüsse wie Regen, Schnee und Sonnenlicht zu schützen. Beispielsweise kann durch den Einsatz von Unterständen oder Abdeckungen verhindert werden, dass Regenwasser direkt mit den Aluminiumwinkeln in Kontakt kommt, wodurch das Korrosionsrisiko verringert wird. In einer Fallstudie zu Außenbeschilderungen aus Aluminiumwinkeln wiesen diejenigen, die während starker Regen- und Schneeperioden abgedeckt wurden, deutlich weniger Korrosionsschäden auf als diejenigen, die freiliegend blieben. Darüber hinaus kann die Verwendung von UV-beständigen Beschichtungen oder Folien die Aluminiumwinkel vor den schädlichen Auswirkungen des Sonnenlichts schützen, das zu einer Verschlechterung der Oberfläche führen und die Korrosion beschleunigen kann. Ein Test an Aluminiumwinkeln, die mit UV-beständigen Beschichtungen beschichtet und [X] Monate lang dem Sonnenlicht ausgesetzt waren, zeigte, dass die beschichteten Winkel im Vergleich zu unbeschichteten Winkeln weniger Verfärbungen und Oberflächenschäden aufwiesen.
In industriellen Umgebungen ist die Kontrolle des Vorhandenseins korrosiver Gase und Chemikalien von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise kann in einer Chemiefabrik, in der Aluminiumwinkel in Geräten oder Rohrleitungssystemen verwendet werden, die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumwinkel durch die Installation geeigneter Belüftungssysteme zur Entfernung korrosiver Dämpfe und die Verwendung chemikalienbeständiger Beschichtungen verbessert werden. Eine Feldstudie mit Aluminiumwinkeln, die in einer Chemiefabrik mit und ohne ordnungsgemäße Belüftung und Beschichtung verwendet wurden, zeigte, dass diejenigen mit geeigneten Maßnahmen eine viel geringere Korrosionsrate und eine längere Lebensdauer aufwiesen als solche ohne.
Um die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumwinkeln dauerhaft zu gewährleisten, sind regelmäßige Wartung und Inspektion unerlässlich. Selbst mit den besten anfänglichen Schutzmaßnahmen kann sich die Korrosionsbeständigkeit im Laufe der Zeit aufgrund verschiedener Faktoren wie Abnutzung, Einwirkung neuer Umgebungsbedingungen oder Beschädigung der Schutzbeschichtungen verschlechtern.
Die Inspektion sollte in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Die visuelle Inspektion ist die einfachste Methode, bei der die Oberfläche des Aluminiumwinkels auf Anzeichen von Korrosion wie Lochfraß, Verfärbung oder Abblättern von Beschichtungen untersucht wird. Beispielsweise kann in einem Gebäude mit Fensterrahmen aus Aluminium eine vierteljährliche Sichtprüfung auftretende Korrosionsprobleme schnell erkennen. Zusätzlich zur Sichtprüfung können fortschrittlichere Techniken wie Ultraschallprüfung und Wirbelstromprüfung eingesetzt werden, um versteckte Korrosion oder Schäden unter der Oberfläche zu erkennen. Eine Studie, in der die Wirksamkeit verschiedener Inspektionsmethoden an Aluminiumwinkeln verglichen wurde, zeigte, dass die visuelle Inspektion zwar Korrosion auf Oberflächenebene erkennen konnte, die Ultraschallprüfung jedoch interne Korrosionsschäden identifizieren konnte, die mit bloßem Auge nicht sichtbar waren.
Zu den Wartungsarbeiten kann die Reinigung der Oberfläche des Aluminiumwinkels gehören, um Schmutz, Ablagerungen und eventuell angesammelte korrosive Substanzen zu entfernen. Beispielsweise kann bei Aluminiummöbeln für den Außenbereich die regelmäßige Reinigung mit einem milden Reinigungsmittel und Wasser dazu beitragen, die Oberfläche sauber zu halten und die Ansammlung von Korrosionsmitteln zu verhindern. Sollten bei der Inspektion Schäden an den Schutzschichten wie Eloxalschichten oder Farbbeschichtungen festgestellt werden, sollten diese zeitnah repariert werden. Wenn eine Epoxidharzbeschichtung auf einem Aluminiumwinkel zerkratzt wurde, kann die Schutzfunktion der Beschichtung durch Auftragen eines Ausbesserungslacks desselben Typs wiederhergestellt werden. Darüber hinaus kann es bei schwerwiegenden Korrosionsschäden erforderlich sein, den betroffenen Teil des Aluminiumwinkels auszutauschen, um die Gesamtintegrität der Struktur sicherzustellen.
Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumwinkeln ist eine vielschichtige Aufgabe, die eine Kombination aus geeigneter Oberflächenbehandlung, Legierungsauswahl, Umgebungskontrolle sowie regelmäßiger Wartung und Inspektion erfordert. Durch das Verständnis des Korrosionsmechanismus von Aluminiumwinkeln und die Umsetzung geeigneter Strategien ist es möglich, ihre Lebensdauer erheblich zu verlängern und ihre zuverlässige Leistung in verschiedenen Anwendungen sicherzustellen. Ganz gleich, ob es sich um die Bauindustrie, die Luft- und Raumfahrt, die Schifffahrt oder andere Bereiche handelt, können diese Maßnahmen dazu beitragen, die Herausforderung der Korrosion zu meistern und die hervorragenden Eigenschaften von Aluminiumwinkeln optimal zu nutzen.
