Corrosion de l'aluminium et de la corrosion intergranulaire de 6000 alliages de série

Corrosion de l'aluminium et de la corrosion intergranulaire de 6000 alliages de série

La corrosion des alliages en aluminium et en aluminium comprend principalement des piqûres, corrosion intergranulaire, Crackage de corrosion des contraintes, corrosion en couches, etc. Bien que l'aluminium ait une résistance à la corrosion relativement élevée, Peu importe le matériau en métal qu'il s'agit, Peu importe la hauteur de sa résistance à la corrosion, il produira toujours une perte de corrosion plus ou moins pendant l'utilisation. La perte annuelle de corrosion de l'aluminium est à propos 0.5% de la production annuelle d'aluminium. La 6000 L'alliage de la série a la plus grande production parmi les alliages d'aluminium déformés. Bien que sa résistance à la corrosion ne soit pas aussi bonne que celle de 1000 série, 3000 série, et 5000 alliages d'aluminium de série, c'est beaucoup plus grand que celui de 2000 et 7000 alliages d'aluminium de série. La tendance intergranulaire du 6000 L'alliage de la série est également relativement grand. La 6000 Série alliage d’aluminium Les matériaux utilisés dans des structures importantes doivent être évalués pour la sensibilité à la corrosion intergranulaire.

Selon la méthode d'estimation habituelle, Les pertes économiques directes causées par la corrosion en Chine chaque année représentent environ 3% du PIB (produit national brut), et l'acier consommé par la corrosion représente environ 1/3 de la sortie annuelle, dont à propos de 1/10 de la sortie totale n'est pas recyclable. La résistance à la corrosion des alliages en aluminium et en aluminium est beaucoup plus élevée que celle de l'acier, Et la perte de corrosion est beaucoup plus petite que celle de l'acier. Dans 2020, La production d'aluminium primaire de la Chine était 37.3 millions de tonnes. Selon cette estimation, La perte de corrosion de l'aluminium était sur 186,500 tonnes.

Classification de la corrosion en aluminium

De la morphologie de la corrosion, La corrosion en aluminium peut être divisée en corrosion complète et corrosion locale. Le premier est également appelé corrosion uniforme, également connu sous le nom de corrosion globale, qui fait référence à la corrosion uniforme et à la perte de la surface du matériau en contact avec l'environnement. La corrosion de l'aluminium dans une solution alcaline est une corrosion uniforme typique, comme le lavage alcalin. Le résultat de la corrosion est que la surface de l'aluminium devient plus mince à environ le même taux et que le poids est réduit. Cependant, Il convient de souligner que la corrosion uniforme absolue n'existe pas, et la réduction de l'épaisseur varie d'un endroit à l'autre. La corrosion localisée fait référence à la corrosion qui se limite à une zone ou une partie spécifique d'une structure, et peut être divisé en catégories suivantes:

1. Piqûres

Les piqûres se produisent dans une zone très localisée ou une partie d'une surface métallique, provoquant des grottes ou des fosses qui se développent vers l'intérieur et provoquent même la perforation. Si le diamètre de la fosse est plus petit que la profondeur de la fosse, ça s'appelle les piqûres; Si le diamètre de la fosse est plus grand que la profondeur de la fosse, On peut appeler les piqûres. En fait, Il n'y a pas de frontière stricte entre les piqûres et les piqûres. La corrosion typique des piqûres se produit lorsque l'aluminium est dans une solution aqueuse contenant du chlorure. Parmi la corrosion en aluminium, Les piqûres sont les plus courantes, qui est causé par la différence entre le potentiel d'une certaine zone d'aluminium et le potentiel de la matrice, ou par la présence d'impuretés avec différents potentiels du potentiel de la matrice d'aluminium.

Piqûres

2. Corrosion intergranulaire

Ce type de corrosion est une corrosion sélective qui se produit à la limite du grain d'un métal ou d'un alliage lorsque les grains ou les cristaux eux-mêmes ne sont pas significativement corrodés, ce qui entraînera une forte baisse des propriétés mécaniques du matériau, entraînant des dommages structurels ou des accidents. La raison de la corrosion intergranulaire est que les joints de grains sont très actifs dans certaines conditions, comme les impuretés aux joints de céréales, ou une augmentation ou une diminution d'un certain élément d'alliage aux joints de grain, c'est, Il doit y avoir une fine couche de surface sur les joints de grains qui est électronégatif au reste de l'aluminium, Et il corrode d'abord. Ce type de corrosion peut se produire en aluminium de haute pureté dans l'acide chlorhydrique et l'eau à haute température. Tu as, To-mg-si, Al-Mg, et les alliages al-zn-mg sont tous sensibles à la corrosion intergranulaire.

3. Corrosion galvanique

La corrosion galvanique est également une forme de corrosion caractéristique de l'aluminium. Lorsqu'un métal moins actif et un métal plus actif comme l'aluminium (anode) sont en contact dans le même environnement ou lorsqu'un conducteur est connecté, Un couple galvanique est formé et les flux de courant, provoquant une corrosion galvanique. La corrosion galvanique est également appelée corrosion bimétallique ou corrosion de contact. Le potentiel naturel de l'aluminium est très négatif. Lorsque l'aluminium contacte d'autres métaux, L'aluminium agit toujours comme une anode, et la corrosion est accélérée. Presque tous les alliages en aluminium et en aluminium ne peuvent pas éviter la corrosion galvanique. Plus la différence de potentiel entre les deux métaux en contact, Plus la corrosion galvanique est grave. Il convient de noter que dans la corrosion galvanique, Le facteur de zone est extrêmement important, et une grande cathode et une petite anode sont la combinaison la plus défavorable.

4. Corrosion des crevasses

Lorsque les mêmes métaux ou différents sont en contact, ou lorsque les métaux sont en contact avec des non-métaux, Une crevasse sera formée, et la corrosion se produira à la crevasse ou à ses environs. Il n'y a pas de corrosion à l'extérieur de la crevasse, qui est causé par le manque d'oxygène dans la crevasse, Parce qu'une cellule de concentration est formée à ce moment. La corrosion des crevasses n'a presque rien à voir avec le type d'alliage, et même des alliages très résistants à la corrosion se produiront. L'environnement acide au sommet de la crevasse est la force motrice de la corrosion, qui est un type de corrosion sous les sédiments (échelle). La corrosion sous le mortier à la surface de 6063 Les profils en aluminium architectural en alliage sont une corrosion de crevasse très courante à l'échelle. Surfaces de connexion à la bride, Surfaces de fixation des noix, surfaces de chevauchement, Pores de soudure, limon, échelle, impuretés, etc. sous la couche de rouille et sur la surface métallique de la couche de sédiments peut toutes provoquer la corrosion des crevasses.

5. Crackage de corrosion des contraintes

Les fissures de corrosion de contrainte sont des fissures de corrosion causées par la coexistence de contrainte de traction et de milieux corrosifs spécifiques. La contrainte peut être une contrainte externe ou résiduelle à l'intérieur du métal. Ce dernier peut être causé par une déformation pendant le traitement et la fabrication, ou par des changements de température drastiques pendant la trempe, ou par des modifications de volume causées par les changements dans la structure interne. Stress causé par un rivetage, verrouillage, ajustement, Et le raccord de retrait est également un stress résiduel. Lorsque la contrainte de traction sur la surface métallique atteint la limite d'élasticité RPO.2, Les fissures de corrosion de contrainte se produiront. 2000 et 7000 séries Les plaques épaisses en alliage en aluminium produiront une contrainte résiduelle pendant la trempe, qui doit être éliminé par pré-étirement avant le vieillissement du traitement pour éviter la déformation pendant le traitement des pièces de l'avion ou même l'apporter dans les pièces.

Crackage de corrosion des contraintes

6. Corrosion en couches

Cette corrosion est également appelée délamination, épluchage, et corrosion en couches, qui peut être simplement appelé exfoliation. C'est une forme de corrosion spéciale de 2000 série, 5000 série, 6000 série, et 7000 alliages de série. Il est plus courant dans les matériaux extrudés. Une fois qu'il se produit, il peut être décollé de couche par couche comme le mica.

7. Corrosion filiforme

Il s'agit d'un type de corrosion qui peut se développer d'une manière en forme de ver sous une peinture en aluminium ou d'autres revêtements, Mais ce type de corrosion n'a pas été trouvé sous des films anodisés. Il se produit généralement sous le revêtement des structures en aluminium d'avion et des pièces en aluminium architecturales ou structurelles. La corrosion filiforme est liée à la composition des matériaux, Prétraitement pré-revêtement et facteurs environnementaux. Les facteurs environnementaux se réfèrent à la température, humidité, chlorures, etc.

Corrosion intergranulaire de 6000 alliages de série

Parmi les alliages d'aluminium déformés utilisés aujourd'hui, Les plus largement utilisés sont traités à la chaleur et renforcés 6000 alliages de série, qui sont un type d'alliages al-mg-si et al-mg-si-cu. Dans 2018, un total de 706 Les alliages communs et rares ont été enregistrés auprès de l'association en aluminium, Inc., dont 6000 Les alliages de la série étaient les plus nombreux, avec 126, en comptabilité 18%. Ils ont été largement utilisés dans l'industrie de la construction, champs structurels et équipements de transport car ils ont une bonne propriété de formation et de traitement, résistance modérée et excellente résistance à la corrosion. Cependant, Si le rapport de composition en alliage n'est pas approprié, ou les paramètres de traitement thermique ne sont pas correctement sélectionnés, ou le traitement et la formation ne sont pas appropriés, puis corrosion intergranulaire (IGC) se produira dans un environnement contenant du chlore.

Dans la plupart des cas, La corrosion intergranulaire se produit dans les alliages contenant une petite quantité de cuivre et un rapport SI / mg élevé. Habituellement, Le contenu en cuivre de la plupart des alliages contenant du cuivre n'est pas plus que 0.4%. Seulement 6013, 6113, 6056, et 6156 avoir un contenu en cuivre aussi élevé que 1.1%. L'ajout de cuivre aux alliages al-mg-si est d'améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage. Des études ont montré que lors de l'observation des alliages avec une sensibilité à la corrosion intergranulaire avec une microscopie électronique à transmission à transmission à haute résolution, Les couches de ségrégation riche en cuivre et les précipités de phase cathodique Q se trouvent souvent. La phase Q est une phase intermétallique quaternaire avec une formule moléculaire de Cu2Mg8 Si5Al4. Il précipite le long des joints de grains, provoquant une solution solide adjacente à subir une dissolution anodique pour former une zone sans précipité.

Corrosion intergranulaire de 6000 alliages de série

Test de sensibilité à la corrosion intergranulaire

Lors de la détermination de la sensibilité à la corrosion intergranulaire des alliages d'aluminium, Il existe deux méthodes de test courantes: test sur le terrain et test d'immersion accéléré. Dans le test accéléré, Afin d'accélérer la corrosion, Solution de chlorure de potassium contenant de l'acide chlorhydrique (.ISO 11846 Méthode B) ou solution de chlorure de potassium avec du peroxyde d'hydrogène (ASTM G110) est souvent utilisé. Après le test, La section transversale de l'échantillon est observée métallographiquement ou sa perte de propriété mécanique est mesurée. Les résultats du test accéléré ISO11846 sont très cohérents avec les résultats du test sur le terrain de l'atmosphère marine. Cependant, dans le test accéléré, Le matériau d'aluminium sensible à la corrosion intergranulaire a une corrosion sévère (corrosion intergranulaire uniforme) à presque toutes les joints de grains près de la surface de l'échantillon, tandis que la surface de l'échantillon de test sur le terrain ne se corrode que dans les zones limitées (corrosion locale). Malgré, Le test accéléré est toujours une méthode standard qui peut déterminer avec précision si le matériau a une corrosion intergranulaire.

L'industrie automobile utilise souvent l'ISO 11846 Norme de méthode B pour déterminer si le 6000 L'alliage en aluminium série a une corrosion intergranulaire. Lorsque vous testez selon cette norme, Immerger d'abord un petit échantillon (surface <20cm2) Dans une solution de chlorure de sodium acide (pH = 1) à température ambiante pour 24 Heures, puis effectuer un examen métallographique pour déterminer le type de corrosion, piqûres ou corrosion intergranulaire. Le pourcentage de la surface endommagée par la corrosion et la profondeur de corrosion maximale sont encore à déterminer. Des études récentes ont montré que certains changements majeurs dans les conditions de test sont autorisés sans avoir un impact majeur sur la reproductibilité des résultats des tests. En particulier, Le standard stipule que le rapport du volume d'électrolyte à la surface de l'échantillon ne doit pas être inférieur à 5 ml / cm2, Sinon, cela aura un grand impact sur le taux de corrosion intergranulaire.

La condition de corrosion sur la surface de l'échantillon est qu'il doit y avoir une réaction cathodique (Précipitation d'hydrogène et réduction de l'oxygène). La valeur de pH de la solution de test augmente avec le temps, qui réduit la corrosion électrolytique.

Parmi les 8 série d'alliages d'aluminium déformés, la 6000 L'alliage de la série est un type d'al-mg-si (Cu, Zn) alliage, L'un des alliages les plus sensibles à la corrosion intergranulaire, c'est, Cette série d'alliages a une sensibilité assez forte à la corrosion intergranulaire.

Afin de tester la tendance à la corrosion intergranulaire de 6000 alliages de série, L'une des méthodes les plus efficaces consiste à effectuer la gravure alcaline puis la décontamination après l'ISO 11846 test standard, et le traitement de décontamination utilise une solution d'acide nitrique concentré. Cependant, gravure pendant 2 min-5min dans une solution de NaOH avec une température de 50 ℃ -60 ℃ et une concentration de (5-10) WT% affectera les résultats des tests.

Une alternative efficace à la gravure alcaline consiste à utiliser une solution d'acide nitrique / acide hydrofluorique, qui peut éliminer efficacement l'aluminium des particules primaires riches en fer à la surface. Il est connu que les particules en aluminium peuvent accélérer la corrosion des alliages d'aluminium dans des solutions de chlorure car ce sont des cathodes microscopiques locales et ces particules sont également la source de corrosion intergranulaire (IGC). Par rapport à la corrosion dans les solutions alcalines, Les alliages se corrodent plus lentement dans les solutions d'acide nitrique / fluorure.

6000 L'alliage de la série n'est pas seulement le plus largement utilisé, le plus grand, le plus diversifié (marque) alliage en aluminium déformé, mais aussi l'une des plus sensibles à la corrosion intergranulaire. Cependant, Tant que les spécifications du processus, en particulier le processus de traitement thermique, sont strictement suivis en production, La structure est raisonnablement conçue, Et la production est excellente, Cette corrosion peut être complètement évitée. La sensibilité à la corrosion intergranulaire de 6000 Structures et pièces en alliage de la série est également étroitement liée à leur environnement de travail, Une attention totale doit donc être accordée lors de la conception de la structure.