Что такое оксидная пленка при сварке алюминия

Алюминий и его сплавы отличаются такими прекрасными качествами, как малая масса, сравнительно высокая прочность, отличная обрабатываемость и способность к легкому деформированию и обработке. Данные сплавы имеют важное значение для промышленности и развития отраслей хозяйства. Устойчивость к коррозии, электропроводность и высокая теплопроводность делают металлы трудно заменимыми. Для многих сварочных конструкций используются сплавы из алюминия разного назначения, которые применяются для каждого отдельного случая и имеют множество своих преимуществ и оттенков свойств.

Взаимодействуя с кислородом и содержащимися в нем газами, в результате реакции получается окись алюминия. К примеру, при температуре 1000 по Цельсию реакция окисления металла будет происходить даже в условиях полного вакуума и изоляции от воздуха и кислорода. Также возможно образование окиси в результате сваривания с аргоном, потому что кислород в нем также присутствует, хоть и в тысячных долях процента.

Окись алюминия, которая появляется при сваривании, образовывает прочную и плотную тугоплавкую пленку, которая называется оксидной пленкой. Полностью оксидная пленка формируется на 7 – 14 день после сваривания в случае, если алюминий находился под воздействием температуры 20 градусов по Цельсию, тогда пленка будет достигать в толщину 5 – 10 нм.

Такое поведение пленки может объясняться отличными защитными свойствами защитной пленки. Это можно подтвердить правилом, согласно которому пленка с защитными свойствами будет образовываться в случае, если соотношение объема окиси к объему металла, который подвергся окислению, больше единицы. Для алюминия такое число составляет 1,24, а для магния 0,79. Благодаря плохим защитным свойствам оксидной пленки магния, толщина пленки со временем только увеличивается и продолжает расти с каждым днем.

Важной характеристикой оксидной пленки алюминия является ее способность адсорбировать газы, особенно водяной пар. Пленка способна удерживать водяной пар до тех пор, пока не будет подвержена температуре плавления. Также пленка отличается значительной механической прочностью, а также она легко может удерживаться на поверхности жидкого металла благодаря силам поверхностного натяжения.

Стоит отметить, что коэффициент температурного напряжения почти в 3 раза ниже коэффициента расширения алюминия и по этой причине при нагревании металла в оксидной пленке образуются трещины.

Если в алюминии есть примеси щелочноземельных и щелочных элементов, то оксидная пленка будет обогащаться их оксидами. Подобная сложная оксидная пленка более рыхлая, вследствие чего хуже защищает металл от воздействия газов. Однако, чем меньше толщина оксидной пленки, тем быстрее и проще производить сваривание металла.