Korrosion von Aluminium und intergranularer Korrosion von 6000 Serienlegierungen

Korrosion von Aluminium und intergranularer Korrosion von 6000 Serienlegierungen

Korrosion von Aluminium- und Aluminiumlegierungen umfasst hauptsächlich Lochfraß, Intergranuläre Korrosion, Stresskorrosionsrisse, geschichtete Korrosion, usw. Obwohl Aluminium eine relativ hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, Egal welches Metallmaterial es ist, egal wie hoch sein Korrosionsbeständigkeit ist, Es wird immer mehr oder weniger Korrosionsverlust während des Gebrauchs erzeugen. Der jährliche Korrosionsverlust von Aluminium ist ungefähr 0.5% der jährlichen Aluminiumproduktion. Das 6000 Serienlegierung hat die größte Leistung unter deformierten Aluminiumlegierungen. Obwohl sein Korrosionsbeständigkeit nicht so gut ist wie der von 1000 Serie, 3000 Serie, und 5000 Reihe von Aluminiumlegierungen, es ist viel größer als das von 2000 Serie und 7000 Reihe von Aluminiumlegierungen. Die intergranuläre Tendenz der 6000 Serienlegierung ist ebenfalls relativ groß. Das 6000 Serie Aluminiumlegierung in wichtige Strukturen verwendete Materialien sollten auf intergranuläre Korrosionsempfindlichkeit bewertet werden.

Nach der üblichen Schätzmethode, Die direkten wirtschaftlichen Verluste, die durch Korrosion in China jedes Jahr verursacht werden 3% des BIP (Bruttosozialprodukt), und der von Korrosion konsumierte Stahl rund um ungefähr 1/3 der jährlichen Ausgabe, von ihnen um 1/10 der Gesamtleistung ist nicht recycelbar. Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium- und Aluminiumlegierungen ist viel höher als die von Stahl, und der Korrosionsverlust ist viel kleiner als der von Stahl. In 2020, Chinas primäre Aluminiumproduktion war 37.3 Millionen Tonnen. Nach dieser Schätzung, Der Korrosionsverlust von Aluminium war ungefähr 186,500 Tonnen.

Klassifizierung von Aluminiumkorrosion

Aus der Morphologie der Korrosion, Aluminiumkorrosion kann in eine umfassende Korrosion und lokale Korrosion unterteilt werden. Ersteres wird auch als einheitliche Korrosion bezeichnet, auch als allgemeine Korrosion bezeichnet, Dies bezieht. Die Korrosion von Aluminium in alkalischer Lösung ist eine typische einheitliche Korrosion, wie Alkali -Waschen. Das Korrosionsergebnis ist, dass die Aluminiumoberfläche ungefähr gleich dünner wird und das Gewicht verringert wird. Jedoch, Es sollte darauf hingewiesen werden, dass absolut gleichmäßige Korrosion nicht existiert, und die Dicke Reduktion variiert von Ort zu Ort. Lokalisierte Korrosion bezieht sich auf Korrosion, die auf einen bestimmten Bereich oder einen Teil einer Struktur beschränkt ist, und kann in die folgenden Kategorien unterteilt werden:

1. Lochfraß

Lochfraß tritt in einem sehr lokalisierten Bereich oder Teil einer Metalloberfläche auf, Höhlen oder Gruben verursachen, die sich nach innen ausdehnen und sogar Perforation verursachen. Wenn der Grubendurchmesser kleiner als die Grubentiefe ist, Es heißt Lochfraß; Wenn der Grubendurchmesser größer ist als die Grubentiefe, Es kann als Lochfraß bezeichnet werden. Tatsächlich, Es gibt keine strenge Grenze zwischen Lochfraß und Lochfraß. Typische Lochfraßkorrosion tritt auf, wenn sich Aluminium in einer chloridhaltigen wässrigen Lösung befindet. Unter Aluminiumkorrosion, Lochfraß ist am häufigsten, was durch den Unterschied zwischen dem Potenzial eines bestimmten Aluminiumbereichs und dem Matrixpotential verursacht wird, oder durch das Vorhandensein von Verunreinigungen mit unterschiedlichen Potentialen aus dem Aluminiummatrixpotential.

Lochfraß

2. Intergranuläre Korrosion

Diese Art von Korrosion ist eine selektive Korrosion, die an der Korngrenze eines Metalls oder einer Legierung auftritt, wenn die Körner oder Kristalle selbst nicht signifikant korrodiert sind, Dies führt zu einem starken Abfall der mechanischen Eigenschaften des Materials, was zu strukturellen Schäden oder Unfällen führt. Der Grund für intergranuläre Korrosion ist, dass die Korngrenzen unter bestimmten Bedingungen sehr aktiv sind, wie Verunreinigungen an den Korngrenzen, oder eine Erhöhung oder Abnahme eines bestimmten Legierungselements an den Korngrenzen, das ist, Es muss eine dünne Flächenschicht an den Korngrenzen geben, die für den Rest des Aluminiums elektronegativ ist, Und es korrodiert zuerst. Diese Art von Korrosion kann in hoher Purity-Aluminium in Salzsäure und Hochtemperaturwasser auftreten. Du hast, To-mg-si, Al-Mg, und Al-Zn-Mg-Legierungen reagieren alle empfindlich gegenüber intergranularer Korrosion.

3. Galvanische Korrosion

Galvanische Korrosion ist auch eine charakteristische Korrosionsform von Aluminium. Wenn ein weniger aktives Metall und ein aktiveres Metall wie Aluminium (Anode) sind in derselben Umgebung in Kontakt oder wenn ein Leiter verbunden ist, Es wird ein galvanisches Paar geformt und Strom fließt, galvanische Korrosion verursachen. Galvanische Korrosion wird auch als bimetallische Korrosion oder Kontaktkorrosion bezeichnet. Das natürliche Potenzial von Aluminium ist sehr negativ. Wenn Aluminium andere Metalle kontaktiert, Aluminium wirkt immer als Anode, und Korrosion wird beschleunigt. Fast alle Aluminium- und Aluminiumlegierungen können galvanische Korrosion nicht vermeiden. Je größer die Potentialdifferenz zwischen den beiden in Kontakt, Je schwerer die galvanische Korrosion. Es ist zu beachten, dass in galvanischer Korrosion Korrosion, Der Flächenfaktor ist äußerst wichtig, und eine große Kathode und eine kleine Anode sind die ungünstigste Kombination.

4. Spaltkorrosion

Wenn dieselbe oder verschiedene Metalle in Kontakt sind, oder wenn Metalle in Kontakt mit Nicht-Metallen stehen, Ein Spalt wird gebildet, und Korrosion tritt im Spalt oder in seiner Nähe auf. Außerhalb des Spaltes gibt es keine Korrosion, was durch den Mangel an Sauerstoff im Spalt verursacht wird, Weil zu diesem Zeitpunkt eine Konzentrationszelle gebildet wird. Spaltkorrosion hat fast nichts mit der Art der Legierung zu tun, und selbst sehr korrosionsbeständige Legierungen werden auftreten. Die saure Umgebung an der Spitze der Spalte ist die treibende Kraft der Korrosion, Das ist eine Art von Korrosion unter Sediment (Skala). Die Korrosion unter dem Mörtel auf der Oberfläche von 6063 Legierungsarchitekturaluminiumprofile sind eine sehr häufige Spaltkorrosion im Maßstab. Flanschanschlussflächen, Nussbefestigungsflächen, Überlappungsflächen, Schweißporen, Schlick, Skala, Verunreinigungen, usw. Unter der Rostschicht und auf der Metalloberfläche der Sedimentschicht kann alle Spaltkorrosion verursachen.

5. Stresskorrosionsrisse

Spannungskorrosionsrisse sind Korrosionsrisse, die durch die Koexistenz von Zugspannung und spezifische korrosive Medien verursacht werden. Spannung kann im Metall externe oder Restspannung sein. Letzteres kann durch Verformungen während der Verarbeitung und Herstellung verursacht werden, oder durch drastische Temperaturänderungen während des Löschens, oder durch Volumenänderungen, die durch Änderungen der internen Struktur verursacht werden. Stress, der durch Nieten verursacht wird, Verstürmung, Presseanpassung, und Schrumpfanpassung ist auch Restspannung. Wenn die Zugspannung der Metalloberfläche die Streckgrenze RPO erreicht.2.2, Spannungskorrosionsrisse treten auf. 2000 Serie und 7000 Serien Aluminiumlegierung dicke Platten erzeugen Restspannungen während des Löschens, Dies sollte durch Vorabstärke vor dem Altern der Behandlung beseitigt werden, um eine Verformung während der Verarbeitung von Flugzeugteilen zu vermeiden oder sogar in die Teile zu bringen.

Stresskorrosionsrisse

6. Geschichtete Korrosion

Diese Korrosion wird auch als Delaminierung bezeichnet, Peeling, und geschichtete Korrosion, was einfach als Peeling bezeichnet werden kann. Es ist eine besondere Korrosionsform von 2000 Serie, 5000 Serie, 6000 Serie, und 7000 Serienlegierungen. Es ist häufiger in extrudierten Materialien. Sobald es auftritt, Es kann von Schicht für Schicht wie Glimmer abgezogen werden.

7. Filiforme Korrosion

Dies ist eine Art von Korrosion, die sich unter Aluminiumfarbe oder anderen Beschichtungen auf wurmähnliche Weise entwickeln kann, Diese Art von Korrosion wurde jedoch unter anodierten Filmen nicht gefunden. Es tritt im Allgemeinen unter der Beschichtung von Flugzeugaluminiumstrukturen und architektonischen oder strukturellen Aluminiumteilen auf. Die filiforme Korrosion hängt mit der Materialzusammensetzung zusammen, Vorbehandlungs- und Umweltfaktoren vor der Beschichtung. Umweltfaktoren beziehen sich auf die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Chloride, usw.

Intergranulare Korrosion von 6000 Serienlegierungen

Unter den deformierten Aluminiumlegierungen, die heute verwendet werden, Die am häufigsten verwendeten werden hitzebehandelt und gestärkt 6000 Serienlegierungen, die eine Art al-mg-si- und al-mg-si-cu-Legierungen sind. In 2018, insgesamt 706 Gemeinsame und ungewöhnliche Legierungen wurden bei der Aluminium Association registriert, Inc., von was 6000 Serienlegierungen waren die zahlreichsten, mit 126, Berücksichtigung 18%. Sie wurden in der Bauindustrie häufig eingesetzt, Strukturfelder und Transportgeräte, weil sie gute Formen- und Verarbeitungseigenschaften haben, Mäßige Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Jedoch, Wenn das Verhältnis von Legierungszusammensetzungen nicht angemessen ist, oder die Wärmebehandlungsparameter sind nicht ordnungsgemäß ausgewählt, oder die Verarbeitung und Bildung sind nicht angemessen, dann intergranuläre Korrosion (IGC) wird in einer chlorhaltigen Umgebung auftreten.

In den meisten Fällen, Intergranuläre Korrosion tritt in Legierungen auf, die eine kleine Menge Kupfer und ein hohes SI/mg -Verhältnis enthalten. Gewöhnlich, Der Kupfergehalt der meisten kupferhaltigen Legierungen ist nicht mehr als 0.4%. Nur 6013, 6113, 6056, und 6156 einen Kupfergehalt von so hoch wie 1.1%. Das Hinzufügen von Kupfer zu al-Mg-Si-Legierungen bedeutet die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Legierung. Studien haben gezeigt, dass bei der Beobachtung von Legierungen mit intergranulärer Korrosionsempfindlichkeit mit hochauflösender Rastertransmissionselektronenmikroskopie, Kupferreiche Segregationsschichten und kathodische Q-Phasenausfälle werden häufig gefunden. Die Q -Phase ist eine quaternäre intermetallische Phase mit einer molekularen Formel von Cu2mg8 Si5al4. Es schlägt entlang der Korngrenzen aus, dazu führt.

Intergranulare Korrosion von 6000 Serienlegierungen

Intergranuläre Korrosionsensitivitätstest

Bei der Bestimmung der intergranulären Korrosionsempfindlichkeit von Aluminiumlegierungen, Es gibt zwei gemeinsame Testmethoden: Feldtest und beschleunigter Immersionstest. Im beschleunigten Test, Um die Korrosion zu beschleunigen, Kaliumchloridlösung, die Salzsäure enthält (.ISO 11846 Methode b) oder Kaliumchloridlösung mit Wasserstoffperoxid (ASTM G110) wird oft verwendet. Nach dem Test, Der Querschnitt der Probe wird metallographisch beobachtet oder sein mechanischer Eigentumsverlust wird gemessen. Die Ergebnisse des beschleunigten ISO11846 -Tests stimmen stark mit den Ergebnissen des Feldentests für Meeresatmosphäre überein. Jedoch, im beschleunigten Test, Das intergranuläre korrosionsempfindliche Aluminiummaterial hat eine schwere Korrosion (einheitliche intergranulare Korrosion) an fast allen Korngrenzen in der Nähe der Oberfläche der Probe, während die Oberfläche der Feldtestprobe nur in begrenzten Bereichen korrodiert (Lokale Korrosion). Trotz dieses, Der beschleunigte Test ist immer noch eine Standardmethode, die genau bestimmen kann, ob das Material intergranuläre Korrosion aufweist.

Die Automobilindustrie verwendet die ISO häufig 11846 Methode B Standard, um festzustellen, ob die 6000 Serie Aluminiumlegierung hat intergranuläre Korrosion. Beim Testen nach diesem Standard, Tauchen Sie zuerst eine kleine Probe ein (Oberfläche <20CM2) in einer sauren Natriumchloridlösung (PH = 1) bei Raumtemperatur für 24 Stunden, und dann eine metallographische Untersuchung durchführen, um die Art der Korrosion zu bestimmen, Lochfraß oder intergranulare Korrosion. Der Prozentsatz der durch Korrosion beschädigten Oberfläche und die maximale Korrosionstiefe müssen noch bestimmt werden. Jüngste Studien haben gezeigt, dass einige wesentliche Änderungen der Testbedingungen zulässig sind, ohne einen wesentlichen Einfluss auf die Reproduzierbarkeit der Testergebnisse zu haben. Insbesondere, Die Standardstipulierung, dass das Verhältnis des Elektrolytvolumens zur Probenoberfläche nicht weniger als 5 ml/cm2 betragen darf, Andernfalls hat es einen großen Einfluss auf die intergranulare Korrosionsrate.

Die Bedingung für Korrosion auf der Probenoberfläche ist, dass es eine kathodische Reaktion geben muss (Wasserstoffausfällung und Sauerstoffreduktion). Der pH -Wert der Testlösung nimmt mit der Zeit zu, Dies reduziert die Elektrolytkorrosion.

Unter den 8 Reihe deformierter Aluminiumlegierungen, das 6000 Serienlegierung ist eine Art al-mg-Si (Cu, Zn) Legierung, Eine der Legierungen am anfälligsten für intergranuläre Korrosion, das ist, Diese Serie von Legierungen hat eine ziemlich starke Empfindlichkeit gegenüber intergranularer Korrosion.

Um die intergranuläre Korrosionstendenz von zu testen 6000 Serienlegierungen, Eine der effektivsten Methoden ist die Durchführung von alkalischem Radieren und dann nach der ISO -Dekontamination 11846 Standardtest, und die Dekontaminationsbehandlung verwendet konzentrierte Salpetersäurelösung. Jedoch, Radierung für 2 min-5 min in einer NaOH-Lösung mit einer Temperatur von 50 ℃ -60 ℃ und einer Konzentration von (5-10) WT% wirkt sich auf die Testergebnisse aus.

Eine wirksame Alternative zur alkalischen Ätzen besteht darin, Salpetersäure/Hydrofluorsäurelösung zu verwenden, Dies kann Aluminium effektiv aus eisenreichen Primärpartikeln an der Oberfläche entfernen. Es ist bekannt, dass Aluminiumpartikel die Korrosion von Aluminiumlegierungen in Chloridlösungen beschleunigen können, da es sich (IGC). Verglichen mit Korrosion in alkalischen Lösungen, Legierungen korrodieren langsamer in Salpetersäure/Fluoridlösungen.

6000 Serienlegierung ist nicht nur die am häufigsten verwendete, größtes Volumen, am vielfältigsten (Marke) Deformierte Aluminiumlegierung, aber auch eine der empfindlichsten für intergranuläre Korrosion. Jedoch, Solange die Prozessspezifikationen, insbesondere der Wärmebehandlungsprozess, werden in der Produktion streng verfolgt, Die Struktur ist vernünftig gestaltet, Und die Produktion ist ausgezeichnet, Diese Korrosion kann vollständig vermieden werden. Die intergranuläre Korrosionsempfindlichkeit von 6000 Serienlegierungsstrukturen und Teile sind auch eng mit ihrem Arbeitsumfeld verbunden, Bei der Gestaltung der Struktur sollte also volle Aufmerksamkeit geschenkt werden.