خوردگی آلومینیوم و خوردگی بین دانه ای 6000 آلیاژهای سری

خوردگی آلومینیوم و خوردگی بین دانه ای 6000 آلیاژهای سری

خوردگی آلیاژهای آلومینیوم و آلومینیوم عمدتا شامل گودال است, خوردگی بین دانه ای, ترک خوردگی استرس, خوردگی لایه ای, و غیره. اگرچه آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی نسبتاً بالا دارد, مهم نیست که چه ماده فلزی است, مهم نیست که مقاومت در برابر خوردگی آن چقدر باشد, همیشه در حین استفاده از بین رفتن کم و بیش خوردگی ایجاد می کند. تلفات خوردگی سالیانه آلومینیوم در حدود است 0.5% از تولید سالانه آلومینیوم. این 6000 آلیاژ سری بیشترین خروجی را در بین آلیاژهای آلومینیوم تغییر شکل یافته دارد. اگرچه مقاومت در برابر خوردگی آن به خوبی مقاومت آن نیست 1000 سلسله, 3000 سلسله, و 5000 سری آلیاژهای آلومینیوم, بسیار بزرگتر از آن است 2000 سری و 7000 سری آلیاژهای آلومینیوم. تمایل بین دانه ای 6000 آلیاژ سری نیز نسبتا بزرگ است. این 6000 سری آلیاژ آلومینیوم مواد مورد استفاده در سازه های مهم باید از نظر حساسیت خوردگی بین دانه ای ارزیابی شوند.

طبق روش معمول تخمین, زیان های اقتصادی مستقیم ناشی از خوردگی در چین هر ساله حدوداً به حساب می آید 3% از تولید ناخالص داخلی (تولید ناخالص ملی), و فولاد مصرف شده توسط خوردگی حدود 1/3 از تولید سالانه, که در مورد 1/10 از کل خروجی غیر قابل بازیافت است. مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم بسیار بیشتر از فولاد است, و تلفات خوردگی بسیار کمتر از فولاد است. در 2020, تولید اولیه آلومینیوم چین بود 37.3 میلیون تن. بر اساس این برآورد, از دست دادن خوردگی آلومینیوم در حدود بود 186,500 تن.

طبقه بندی خوردگی آلومینیوم

از مورفولوژی خوردگی, خوردگی آلومینیوم را می توان به خوردگی جامع و خوردگی موضعی تقسیم کرد. اولی نیز خوردگی یکنواخت نامیده می شود, همچنین به عنوان خوردگی کلی شناخته می شود, که به خوردگی یکنواخت و از بین رفتن سطح ماده در تماس با محیط اشاره دارد. خوردگی آلومینیوم در محلول قلیایی یک خوردگی یکنواخت معمولی است, مانند شستشوی قلیایی. نتیجه خوردگی این است که سطح آلومینیوم با همان سرعت نازک تر می شود و وزن کاهش می یابد.. با این حال, لازم به ذکر است که خوردگی یکنواخت مطلق وجود ندارد, و کاهش ضخامت از مکانی به مکان دیگر متفاوت است. خوردگی موضعی به خوردگی اطلاق می شود که محدود به یک منطقه خاص یا بخشی از یک سازه است, و می توان به دسته های زیر تقسیم کرد:

1. سوراخ کردن

سوراخ شدن در یک ناحیه بسیار موضعی یا بخشی از سطح فلز رخ می دهد, ایجاد غارها یا گودال هایی که به سمت داخل منبسط می شوند و حتی باعث سوراخ شدن می شوند. اگر قطر گودال کوچکتر از عمق گود باشد, به آن سوراخ کردن می گویند; اگر قطر گودال بزرگتر از عمق گود باشد, می توان آن را سوراخ کردن نامید. در واقع, هیچ مرز دقیقی بین حفره و حفره وجود ندارد. خوردگی حفره ای معمولی زمانی رخ می دهد که آلومینیوم در محلول آبی حاوی کلرید قرار گیرد.. در میان خوردگی آلومینیوم, ایجاد حفره رایج ترین است, که ناشی از اختلاف پتانسیل یک ناحیه معین از آلومینیوم و پتانسیل ماتریس است, یا با وجود ناخالصی هایی با پتانسیل های متفاوت از پتانسیل ماتریس آلومینیوم.

سوراخ کردن

2. خوردگی بین دانه ای

این نوع خوردگی یک خوردگی انتخابی است که در مرز دانه یک فلز یا آلیاژ زمانی رخ می دهد که خود دانه ها یا کریستال ها به طور قابل توجهی خورده نشوند., که باعث افت شدید خواص مکانیکی مواد خواهد شد, منجر به آسیب یا حوادث سازه ای می شود. دلیل خوردگی بین دانه ای این است که مرزهای دانه در شرایط خاصی بسیار فعال هستند, مانند ناخالصی در مرز دانه, یا افزایش یا کاهش یک عنصر آلیاژی خاص در مرزهای دانه, که, باید یک لایه نازک از سطح در مرزهای دانه وجود داشته باشد که نسبت به بقیه آلومینیوم الکترونگاتیو باشد., و ابتدا خورده می شود. این نوع خوردگی می تواند در آلومینیوم با خلوص بالا در اسید هیدروکلریک و آب با دمای بالا رخ دهد.. هوش مصنوعی با, To-mg-si, المگ, و آلیاژهای Al-Zn-Mg همگی به خوردگی بین دانه ای حساس هستند.

3. خوردگی گالوانیکی

خوردگی گالوانیکی نیز یک شکل خوردگی مشخصه آلومینیوم است. هنگامی که یک فلز کمتر فعال و یک فلز فعال تر مانند آلومینیوم (آند) در یک محیط یا زمانی که یک هادی متصل است در تماس هستند, یک جفت گالوانیکی تشکیل می شود و جریان جریان می یابد, باعث خوردگی گالوانیکی می شود. به خوردگی گالوانیکی خوردگی دو فلزی یا خوردگی تماسی نیز گفته می شود. پتانسیل طبیعی آلومینیوم بسیار منفی است. هنگامی که آلومینیوم با فلزات دیگر تماس پیدا می کند, آلومینیوم همیشه به عنوان یک آند عمل می کند, و خوردگی تسریع می شود. تقریباً تمام آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم نمی توانند از خوردگی گالوانیکی جلوگیری کنند. اختلاف پتانسیل بین دو فلز در تماس بیشتر است, هر چه خوردگی گالوانیکی جدی تر باشد. لازم به ذکر است که در خوردگی گالوانیکی, عامل منطقه بسیار مهم است, و یک کاتد بزرگ و یک آند کوچک نامطلوب ترین ترکیب هستند.

4. خوردگی شکاف

هنگامی که فلزات یکسان یا متفاوت در تماس باشند, یا زمانی که فلزات در تماس با غیر فلزات هستند, شکافی تشکیل خواهد شد, و خوردگی در شکاف یا مجاورت آن رخ خواهد داد. هیچ خوردگی در خارج از شکاف وجود ندارد, که به دلیل کمبود اکسیژن در شکاف ایجاد می شود, زیرا در این زمان یک سلول غلظت تشکیل می شود. خوردگی شکافی تقریباً ربطی به نوع آلیاژ ندارد, و حتی آلیاژهای بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز رخ خواهد داد. محیط اسیدی در بالای شکاف نیروی محرکه خوردگی است, که نوعی خوردگی زیر رسوب است (مقیاس). خوردگی زیر ملات بر روی سطح 6063 پروفیل های آلومینیومی معماری آلیاژی یک خوردگی شکافی بسیار رایج در زیر مقیاس است. سطوح اتصال فلنج, سطوح بستن مهره, سطوح همپوشانی, منافذ جوش, گل و لای, مقیاس, ناخالصی ها, و غیره. زیر لایه زنگ و روی سطح فلزی لایه رسوبی همگی می توانند باعث خوردگی شکاف شوند.

5. ترک خوردگی تنشی

ترک خوردگی تنشی، ترک خوردگی ناشی از همزیستی تنش کششی و محیط های خورنده خاص است.. تنش می تواند تنش خارجی یا پسماند داخل فلز باشد. دومی ممکن است در اثر تغییر شکل در حین پردازش و ساخت ایجاد شود, یا با تغییرات شدید دما در حین خاموش کردن, یا با تغییرات حجمی ناشی از تغییرات در ساختار داخلی. استرس ناشی از پرچ کردن, پیچ و مهره, اتصالات پرس, و اتصالات انقباضی نیز تنش پسماند است. هنگامی که تنش کششی روی سطح فلز به مقاومت تسلیم Rpo.2 می رسد, ترک خوردگی تنشی رخ خواهد داد. 2000 سری و 7000 صفحات ضخیم آلیاژ آلومینیوم سری در هنگام خاموش کردن تنش پسماند ایجاد می کنند, برای جلوگیری از تغییر شکل در حین پردازش قطعات هواپیما یا حتی وارد کردن آن به قطعات، باید با پیش کشش قبل از درمان از بین برود..

ترک خوردگی تنشی

6. خوردگی لایه ای

به این خوردگی لایه لایه شدن نیز می گویند, پوست, و خوردگی لایه ای, که به سادگی می توان آن را لایه برداری نامید. این یک فرم خاص خوردگی است 2000 سلسله, 5000 سلسله, 6000 سلسله, و 7000 آلیاژهای سری. بیشتر در مواد اکسترود دیده می شود. یک بار رخ می دهد, می توان آن را لایه به لایه مانند میکا جدا کرد.

7. خوردگی رشته ای

این یک نوع خوردگی است که می تواند به صورت کرم مانند در زیر رنگ آلومینیوم یا سایر پوشش ها ایجاد شود., اما این نوع خوردگی در زیر فیلم های آنودایز یافت نشده است. به طور کلی در زیر پوشش سازه های آلومینیومی هواپیما و قطعات آلومینیومی معماری یا ساختاری رخ می دهد.. خوردگی رشته ای به ترکیب مواد مربوط می شود, پیش تصفیه و عوامل محیطی قبل از پوشش. عوامل محیطی به دما اشاره دارد, رطوبت, کلریدها, و غیره.

خوردگی بین دانه ای از 6000 آلیاژهای سری

در میان آلیاژهای آلومینیوم تغییر شکل یافته امروزه استفاده می شود, پرکاربردترین آنها عملیات حرارتی و تقویت شده است 6000 آلیاژهای سری, که نوعی آلیاژ Al-Mg-Si و Al-Mg-Si-Cu هستند. در 2018, در مجموع از 706 آلیاژهای رایج و غیر معمول در انجمن آلومینیوم به ثبت رسید, شرکت, که از آن 6000 آلیاژهای سری بیشترین تعداد را داشتند, با 126, حسابداری برای 18%. آنها به طور گسترده ای در صنعت ساخت و ساز استفاده شده اند, زمینه های سازه ای و تجهیزات حمل و نقل زیرا دارای خواص شکل دهی و پردازش خوبی هستند, استحکام متوسط ​​و مقاومت در برابر خوردگی عالی. با این حال, اگر نسبت ترکیب آلیاژ مناسب نباشد, یا پارامترهای عملیات حرارتی به درستی انتخاب نشده اند, یا پردازش و شکل گیری مناسب نیست, سپس خوردگی بین دانه ای (IGC) در یک محیط حاوی کلر رخ خواهد داد.

در بیشتر موارد, خوردگی بین دانه ای در آلیاژهای حاوی مقدار کمی مس و نسبت Si/Mg بالا رخ می دهد.. معمولا, محتوای مس در اکثر آلیاژهای حاوی مس بیش از 0.4%. فقط 6013, 6113, 6056, و 6156 دارای محتوای مس به اندازه 1.1%. افزودن مس به آلیاژهای Al-Mg-Si برای بهبود خواص مکانیکی آلیاژ است. مطالعات نشان داده اند که هنگام مشاهده آلیاژهای با حساسیت خوردگی بین دانه ای با میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی با وضوح بالا, لایه های جداسازی غنی از مس و رسوبات فاز Q کاتدی اغلب یافت می شوند. فاز Q یک فاز بین فلزی چهارتایی با فرمول مولکولی Cu2Mg8 Si5Al4 است.. در امتداد مرز دانه ها رسوب می کند, باعث می شود محلول جامد مجاور دچار انحلال آندی شود و یک منطقه بدون رسوب تشکیل دهد..

خوردگی بین دانه ای از 6000 آلیاژهای سری

تست حساسیت خوردگی بین دانه ای

هنگام تعیین حساسیت خوردگی بین دانه ای آلیاژهای آلومینیوم, دو روش معمول تست وجود دارد: تست میدانی و تست غوطه وری تسریع شده. در آزمون تسریع, به منظور تسریع در خوردگی, محلول کلرید پتاسیم حاوی اسید هیدروکلریک (ISO 11846 روش B) یا محلول کلرید پتاسیم با پراکسید هیدروژن (ASTM G110) اغلب استفاده می شود. بعد از آزمون, سطح مقطع نمونه به صورت متالوگرافی مشاهده می شود یا از دست دادن خواص مکانیکی آن اندازه گیری می شود. نتایج آزمایش تسریع شده ISO11846 بسیار با نتایج آزمایش میدانی جو دریایی مطابقت دارد.. با این حال, در آزمون تسریع شده, مواد آلومینیومی حساس به خوردگی بین دانه ای دارای خوردگی شدید است (خوردگی بین دانه ای یکنواخت) تقریباً در تمام مرزهای دانه نزدیک سطح نمونه, در حالی که سطح نمونه آزمایش میدانی فقط در مناطق محدودی خورده می شود (خوردگی موضعی). با وجود این, تست تسریع هنوز یک روش استاندارد است که می تواند به دقت تعیین کند که آیا مواد خوردگی بین دانه ای دارند یا خیر.

صنعت خودرو اغلب از ISO استفاده می کند 11846 روش B استاندارد برای تعیین اینکه آیا 6000 آلیاژ آلومینیوم سری دارای خوردگی بین دانه ای است. هنگام تست بر اساس این استاندارد, ابتدا یک نمونه کوچک را غوطه ور کنید (سطح <20سانتی متر مربع) در محلول اسیدی کلرید سدیم (pH = 1) در دمای اتاق برای 24 ساعت, و سپس برای تعیین نوع خوردگی معاینه متالوگرافی انجام دهید, خوردگی حفره ای یا بین دانه ای. درصد سطح آسیب دیده در اثر خوردگی و حداکثر عمق خوردگی هنوز مشخص نیست. مطالعات اخیر نشان داده است که برخی تغییرات عمده در شرایط آزمون بدون تأثیر عمده بر تکرارپذیری نتایج آزمایش مجاز است.. به خصوص, استاندارد تصریح می کند که نسبت حجم الکترولیت به سطح نمونه نباید کمتر از 5ml/cm2 باشد., در غیر این صورت تاثیر زیادی بر میزان خوردگی بین دانه ای خواهد داشت.

شرط خوردگی سطح نمونه این است که باید واکنش کاتدی وجود داشته باشد (بارش هیدروژن و کاهش اکسیژن). مقدار pH محلول آزمایش با گذشت زمان افزایش می یابد, که باعث کاهش خوردگی الکترولیت می شود.

در میان 8 مجموعه ای از آلیاژهای آلومینیوم تغییر شکل یافته, را 6000 آلیاژ سری یک نوع Al-Mg-Si است (مس, روی) آلیاژ, یکی از آلیاژهای حساس به خوردگی بین دانه ای, که, این سری از آلیاژها حساسیت نسبتاً قوی به خوردگی بین دانه ای دارند.

به منظور آزمایش تمایل به خوردگی بین دانه ای 6000 آلیاژهای سری, یکی از موثرترین روش ها انجام اچ قلیایی و سپس ضد عفونی پس از ISO است 11846 تست استاندارد, و درمان ضد عفونی از محلول اسید نیتریک غلیظ استفاده می کند. با این حال, اچ کردن به مدت 2 دقیقه تا 5 دقیقه در محلول NaOH با دمای 50-60 درجه سانتیگراد و غلظت (5-10) wt% بر نتایج آزمایش تأثیر می گذارد.

یک جایگزین موثر برای اچینگ قلیایی استفاده از محلول اسید نیتریک/هیدروفلوریک اسید است, که می تواند به طور موثر آلومینیوم را از ذرات اولیه غنی از آهن روی سطح حذف کند. مشخص شده است که ذرات آلومینیوم می توانند خوردگی آلیاژهای آلومینیوم را در محلول های کلرید تسریع کنند زیرا کاتدهای میکروسکوپی محلی هستند و این ذرات منبع خوردگی بین دانه ای نیز هستند. (IGC). در مقایسه با خوردگی در محلول های قلیایی, آلیاژها در محلول های اسید نیتریک/فلوراید آهسته تر خورده می شوند.

6000 آلیاژ سری نه تنها بیشترین استفاده را دارد, بزرگترین حجم, متنوع ترین (نام تجاری) آلیاژ آلومینیوم تغییر شکل یافته, بلکه یکی از حساس ترین به خوردگی بین دانه ای است. با این حال, تا زمانی که مشخصات فرآیند, به ویژه فرآیند عملیات حرارتی, در تولید به شدت رعایت می شود, ساختار معقول طراحی شده است, و تولید عالی است, از این خوردگی می توان به طور کامل جلوگیری کرد. حساسیت خوردگی بین دانه ای 6000 ساختارها و قطعات آلیاژی سری نیز ارتباط نزدیکی با محیط کاری آنها دارد, بنابراین هنگام طراحی سازه باید توجه کامل شود.