Алюминий и его сплавы

Алюминий и его сплавы по масштабам производства и применения в промышленности занимают одно из первых мест. Плотность алюминия равна 2,7, температура плавления 658°С, хорошо поддается сварке, прокатке, ковке и другим механическим операциям. Механические свойства алюминия невысоки и в значительной степени зависят от характера термической обработки. ПДК в воде 0,04 мг/л. Стандартный электродный потенциал алюминия для реакции А1³⁺+3е ↔А1 равен —1,66 В, т.е. он является достаточно активным металлом. Однако алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах благодаря склонности к пассивированию.

В пассивном состоянии поверхность алюминия покрыта пленкой, состоящей из Al₂O₃ или Al₂O_3*H₂O толщиной от 5 до 100 нм в зависимости от условий эксплуатации. Пленка на алюминии обладает хорошим сцеплением с металлом и удовлетворяет требованию сплошности. Поэтому коррозионная стойкость алюминия во многом определяется величиной рН раствора (рис.). Пленка на алюминии образуется при рН = 3-9. Алюминий стоек в атмосферных условиях и в средах, содержащих H₂S, SO₂, NH₃, в воде при нагревании. В нейтральных растворах солей коррозия алюминия зависит от природы аниона. Галоидные ионы разрушают оксидную пленку. Причем ионы F^- и С1^- оказывают более сильное разрушающее действие, чем ионы Вг^- и J^-. Стойкость алюминия высока в растворах солей, обладающих окислительными свойствами, таких как хромокислые и азотнокислые. Поэтому алюминий применяют в производстве аммиачной селитры и капралактама.

Рис. Зависимость скорости коррозии за 24 часа — (1) и электродного потенциала (2) алюминия от рН хлоридного раствора

Коррозионная стойкость алюминия велика в концентрированных растворах азотной и серной кислот, которые обладают высокими окислительными свойствами. При высоких концентрациях HNO₃ коррозионная стойкость алюминия выше, чем нержавеющей стали марки 12Х18Н9. Поэтому алюминий используется в производстве концентрированной азотной кислоты по методу прямого синтеза.

Средние концентрации серной кислоты опасны для алюминия. Но он стоек в разбавленной и концентрированной H₂SO₄ при 20°С, а в олеуме(сорт крепкой серной к-ты - раствор серного ангидрида SO₃ в 100%-й серной кислоте H₂SO₄.) — при температурах до 200 °С. Это позволяет использовать алюминий в производстве олеума и хлорсульфоновой кислоты.

В фосфорной и уксусной кислотах, а также во многих органических средах алюминий при комнатной температуре устойчив.

Алюминий и его сплавы широко применяют в промышленности в производстве уксусной кислоты и формальдегида. Алюминий достаточно стоек к действию уксусной кислоты любых концентраций от 1 до 99 масс.% при температурах, не превышающих 65°С. В кипящих растворах кислоты алюминий нестоек за исключением концентраций 98-99,8 % СНзСООН (табл.). Сильное влияние на разрушение алюминия и его сплавов оказывает капельножидкая и парообразная ртуть. Достаточно непродолжительного контакта алюминия со ртутью, чтобы он начал быстро разрушаться в жидких средах, а иногда и во влажной атмосфере.

Таблица