Corrosione di alluminio e corrosione intergranulare di 6000 leghe della serie

Corrosione di alluminio e corrosione intergranulare di 6000 leghe della serie

La corrosione dell'alluminio e delle leghe di alluminio comprende principalmente la vaiolatura, corrosione intergranulare, fessurazione per tensocorrosione, corrosione stratificata, ecc. Sebbene l'alluminio abbia una resistenza alla corrosione relativamente elevata, non importa quale materiale metallico sia, non importa quanto sia elevata la sua resistenza alla corrosione, produrrà sempre più o meno perdita di corrosione durante l'uso. La perdita annuale per corrosione dell'alluminio è di circa 0.5% della produzione annua di alluminio. IL 6000 la lega in serie ha la maggiore produzione tra le leghe di alluminio deformate. Sebbene la sua resistenza alla corrosione non sia buona quanto quella di 1000 serie, 3000 serie, E 5000 Serie in leghe di alluminio, è molto maggiore di quello di 2000 serie e 7000 Serie in leghe di alluminio. La tendenza intergranulare del 6000 anche la lega in serie è relativamente grande. IL 6000 Serie in lega di alluminio i materiali utilizzati in strutture importanti dovrebbero essere valutati per la sensibilità alla corrosione intergranulare.

Secondo il consueto metodo di stima, le perdite economiche dirette causate dalla corrosione in Cina ogni anno ammontano a circa 3% del PIL (prodotto nazionale lordo), e l'acciaio consumato dalla corrosione rappresenta circa 1/3 della produzione annua, di cui circa 1/10 della produzione totale non è riciclabile. La resistenza alla corrosione dell'alluminio e delle leghe di alluminio è molto superiore a quella dell'acciaio, e la perdita per corrosione è molto inferiore a quella dell'acciaio. In 2020, La produzione primaria di alluminio della Cina era 37.3 milioni di tonnellate. Secondo questa stima, la perdita per corrosione dell'alluminio era di circa 186,500 tonnellate.

Classificazione della corrosione dell'alluminio

Dalla morfologia della corrosione, La corrosione dell’alluminio può essere suddivisa in corrosione globale e corrosione locale. La prima è detta anche corrosione uniforme, noto anche come corrosione totale, che si riferisce alla corrosione uniforme e alla perdita della superficie del materiale a contatto con l'ambiente. La corrosione dell'alluminio in soluzione alcalina è una tipica corrosione uniforme, come il lavaggio con alcali. Il risultato della corrosione è che la superficie dell'alluminio si assottiglia all'incirca allo stesso ritmo e il peso diminuisce. Tuttavia, è opportuno precisare che non esiste una corrosione uniforme assoluta, e la riduzione dello spessore varia da luogo a luogo. La corrosione localizzata si riferisce alla corrosione limitata ad un'area specifica o parte di una struttura, e possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:

1. Vaiolatura

La vaiolatura si verifica in un'area molto localizzata o in una parte di una superficie metallica, provocando caverne o pozzi che si espandono verso l'interno e causano persino la perforazione. Se il diametro della fossa è inferiore alla profondità della fossa, si chiama vaiolatura; se il diametro della fossa è maggiore della profondità della fossa, può essere chiamato vaiolatura. Infatti, non esiste un confine rigido tra vaiolatura e vaiolatura. La tipica corrosione per vaiolatura si verifica quando l'alluminio si trova in una soluzione acquosa contenente cloruro. Tra la corrosione dell'alluminio, la vaiolatura è la più comune, che è causato dalla differenza tra il potenziale di una certa area di alluminio e il potenziale della matrice, oppure dalla presenza di impurezze con potenziale diverso dal potenziale della matrice dell'alluminio.

Vaiolatura

2. Corrosione intergranulare

Questo tipo di corrosione è una corrosione selettiva che si verifica al confine dei grani di un metallo o di una lega quando i grani o i cristalli stessi non sono significativamente corrosi, che causerà un forte calo delle proprietà meccaniche del materiale, con conseguenti danni strutturali o incidenti. La ragione della corrosione intergranulare è che i bordi dei grani sono molto attivi in ​​determinate condizioni, come le impurità ai bordi del grano, o un aumento o una diminuzione di un determinato elemento di lega ai bordi del grano, questo è, deve esserci un sottile strato di area sui bordi dei grani che è elettronegativo rispetto al resto dell'alluminio, e si corrode prima. Questo tipo di corrosione può verificarsi nell'alluminio di elevata purezza in acido cloridrico e acqua ad alta temperatura. AI-Con, To-mg-si, Al-mg, e le leghe Al-Zn-Mg sono tutte sensibili alla corrosione intergranulare.

3. Corrosione galvanica

Anche la corrosione galvanica è una forma di corrosione caratteristica dell'alluminio. Quando un metallo meno attivo e un metallo più attivo come l'alluminio (anodo) sono in contatto nello stesso ambiente o quando un conduttore è collegato, si forma una coppia galvanica e scorre corrente, provocando corrosione galvanica. La corrosione galvanica è anche chiamata corrosione bimetallica o corrosione da contatto. Il potenziale naturale dell'alluminio è molto negativo. Quando l'alluminio entra in contatto con altri metalli, l'alluminio funge sempre da anodo, e la corrosione viene accelerata. Quasi tutto l'alluminio e le leghe di alluminio non possono evitare la corrosione galvanica. Maggiore è la differenza di potenziale tra i due metalli a contatto, tanto più grave è la corrosione galvanica. Va notato che nella corrosione galvanica, il fattore area è estremamente importante, e un catodo grande e un anodo piccolo sono la combinazione più sfavorevole.

4. Corrosione interstiziale

Quando gli stessi metalli o metalli diversi sono in contatto, o quando i metalli sono in contatto con i non metalli, si formerà una fessura, e si verificherà corrosione nella fessura o nelle sue vicinanze. Non c'è corrosione all'esterno della fessura, che è causato dalla mancanza di ossigeno nella fessura, perché in questo momento si forma una cella di concentrazione. La corrosione interstiziale non ha quasi nulla a che fare con il tipo di lega, e si formeranno anche leghe molto resistenti alla corrosione. L'ambiente acido nella parte superiore della fessura è la forza trainante della corrosione, che è un tipo di corrosione sotto i sedimenti (scala). La corrosione sotto la malta sulla superficie di 6063 I profili in lega di alluminio architettonico sono una corrosione interstiziale molto comune sotto il calcare. Superfici di collegamento della flangia, superfici di fissaggio dei dadi, superfici sovrapposte, saldare i pori, limo, scala, impurità, ecc. sotto lo strato di ruggine e sulla superficie metallica dello strato di sedimento possono causare corrosione interstiziale.

5. Fessurazione da tensocorrosione

La tensocorrosione è una fessurazione da corrosione causata dalla coesistenza di stress da trazione e specifici mezzi corrosivi. Lo stress può essere esterno o residuo all'interno del metallo. Quest'ultimo può essere causato da deformazioni durante la lavorazione e la produzione, o da drastici sbalzi di temperatura durante la tempra, o da variazioni di volume causate da cambiamenti nella struttura interna. Stress causato dalla rivettatura, bullonatura, raccordo a pressare, e anche l'adattamento al ritiro è una tensione residua. Quando la sollecitazione a trazione sulla superficie metallica raggiunge il limite di snervamento Rpo.2, si verificheranno fessurazioni per tensocorrosione. 2000 serie e 7000 le piastre spesse in lega di alluminio della serie produrranno stress residuo durante la tempra, che dovrebbe essere eliminato mediante prestiro prima del trattamento di invecchiamento per evitare deformazioni durante la lavorazione delle parti dell'aeromobile o addirittura inserendolo nelle parti.

Fessurazione da tensocorrosione

6. Corrosione stratificata

Questa corrosione è anche chiamata delaminazione, peeling, e corrosione stratificata, che può essere semplicemente chiamato esfoliazione. È una forma speciale di corrosione 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, E 7000 leghe della serie. È più comune nei materiali estrusi. Una volta che si verifica, può essere staccato strato dopo strato come la mica.

7. Corrosione filiforme

Questo è un tipo di corrosione che può svilupparsi come un verme sotto la vernice di alluminio o altri rivestimenti, ma questo tipo di corrosione non è stata riscontrata sotto le pellicole anodizzate. Si verifica generalmente sotto il rivestimento di strutture in alluminio di aeromobili e parti architettoniche o strutturali in alluminio. La corrosione filiforme è legata alla composizione del materiale, pretrattamento pre-rivestimento e fattori ambientali. I fattori ambientali si riferiscono alla temperatura, umidità, cloruri, ecc.

Corrosione intergranulare di 6000 leghe della serie

Tra le leghe di alluminio deformate oggi utilizzate, i più utilizzati sono trattati termicamente e rinforzati 6000 leghe della serie, che sono un tipo di leghe Al-Mg-Si e Al-Mg-Si-Cu. In 2018, un totale di 706 le leghe comuni e non comuni sono state registrate presso l'Aluminium Association, Inc., di cui 6000 le leghe in serie erano le più numerose, con 126, contabilità 18%. Sono stati ampiamente utilizzati nel settore edile, campi strutturali e attrezzature di trasporto perché hanno buone proprietà di formatura e lavorazione, robustezza moderata ed eccellente resistenza alla corrosione. Tuttavia, se il rapporto di composizione della lega non è appropriato, oppure i parametri del trattamento termico non sono selezionati correttamente, oppure la lavorazione e la formatura non sono appropriate, quindi corrosione intergranulare (CIG) avverrà in un ambiente contenente cloro.

Nella maggior parte dei casi, La corrosione intergranulare si verifica nelle leghe contenenti una piccola quantità di rame e un elevato rapporto Si/Mg. Generalmente, il contenuto di rame della maggior parte delle leghe contenenti rame non è superiore a 0.4%. Soltanto 6013, 6113, 6056, E 6156 hanno un contenuto di rame pari a 1.1%. L'aggiunta di rame alle leghe Al-Mg-Si serve a migliorare le proprietà meccaniche della lega. Gli studi hanno scoperto che quando si osservano leghe con sensibilità alla corrosione intergranulare con la microscopia elettronica a trasmissione a scansione ad alta risoluzione, si trovano spesso strati di segregazione ricchi di rame e precipitati catodici della fase Q. La fase Q è una fase intermetallica quaternaria con una formula molecolare di Cu2Mg8 Si5Al4. Precipita lungo i bordi del grano, facendo sì che la soluzione solida adiacente subisca una dissoluzione anodica per formare una zona priva di precipitati.

Corrosione intergranulare di 6000 leghe della serie

Test di sensibilità alla corrosione intergranulare

Quando si determina la sensibilità alla corrosione intergranulare delle leghe di alluminio, esistono due metodi di test comuni: test sul campo e test di immersione accelerata. Nel test accelerato, per accelerare la corrosione, soluzione di cloruro di potassio contenente acido cloridrico (Iso 11846 Metodo B) o soluzione di cloruro di potassio con perossido di idrogeno (ASTM G110) è spesso usato. Dopo la prova, si osserva metallograficamente la sezione trasversale del campione o si misura la perdita delle sue proprietà meccaniche. I risultati del test accelerato ISO11846 sono altamente coerenti con i risultati del test sul campo in atmosfera marina. Tuttavia, nella prova accelerata, il materiale di alluminio intergranulare sensibile alla corrosione presenta una grave corrosione (corrosione intergranulare uniforme) in quasi tutti i bordi dei grani vicino alla superficie del campione, mentre la superficie del campione testato sul campo si corrode solo in aree limitate (corrosione locale). Nonostante questo, il test accelerato è ancora un metodo standard in grado di determinare con precisione se il materiale presenta corrosione intergranulare.

L'industria automobilistica utilizza spesso l'ISO 11846 Metodo B standard per determinare se il 6000 la lega di alluminio della serie presenta corrosione intergranulare. Quando si esegue il test secondo questo standard, immergere prima un piccolo campione (superficie <20cm2) in una soluzione acida di cloruro di sodio (pH = 1) a temperatura ambiente per 24 ore, e quindi eseguire un esame metallografico per determinare il tipo di corrosione, vaiolatura o corrosione intergranulare. Restano da determinare la percentuale di superficie danneggiata dalla corrosione e la profondità massima della corrosione. Studi recenti hanno dimostrato che sono consentiti alcuni cambiamenti importanti nelle condizioni del test senza avere un impatto significativo sulla riproducibilità dei risultati del test. In particolare, la norma prevede che il rapporto tra il volume dell'elettrolita e la superficie del campione non deve essere inferiore a 5 ml/cm2, altrimenti avrà un grande impatto sulla velocità di corrosione intergranulare.

La condizione per la corrosione sulla superficie del campione è che ci sia una reazione catodica (precipitazione dell’idrogeno e riduzione dell’ossigeno). Il valore del pH della soluzione di prova aumenta con il tempo, che riduce la corrosione dell'elettrolita.

Tra i 8 serie di leghe di alluminio deformate, IL 6000 la lega in serie è un tipo di Al-Mg-Si (Cu, Zn) lega, una delle leghe più suscettibili alla corrosione intergranulare, questo è, questa serie di leghe ha una sensibilità abbastanza forte alla corrosione intergranulare.

Per testare la tendenza alla corrosione intergranulare di 6000 leghe della serie, uno dei metodi più efficaci è eseguire l'attacco alcalino e quindi la decontaminazione dopo l'ISO 11846 prova standard, e il trattamento di decontaminazione utilizza una soluzione concentrata di acido nitrico. Tuttavia, attacco per 2min-5min in una soluzione di NaOH con una temperatura di 50℃-60℃ e una concentrazione di (5-10) in peso% influenzerà i risultati del test.

Un'alternativa efficace all'attacco alcalino consiste nell'utilizzare una soluzione di acido nitrico/acido fluoridrico, che può rimuovere efficacemente l'alluminio dalle particelle primarie ricche di ferro sulla superficie. È noto che le particelle di alluminio possono accelerare la corrosione delle leghe di alluminio nelle soluzioni di cloruro perché sono catodi microscopici locali e queste particelle sono anche fonte di corrosione intergranulare (CIG). Rispetto alla corrosione nelle soluzioni alcaline, le leghe si corrodono più lentamente nelle soluzioni di acido nitrico/fluoruro.

6000 la lega in serie non è solo la più utilizzata, volume più grande, più diversificato (marca) lega di alluminio deformata, ma anche uno dei più sensibili alla corrosione intergranulare. Tuttavia, purché le specifiche del processo, soprattutto il processo di trattamento termico, sono rigorosamente seguiti nella produzione, la struttura è ragionevolmente progettata, e la produzione è eccellente, questa corrosione può essere completamente evitata. La sensibilità alla corrosione intergranulare di 6000 Anche le strutture e le parti in lega di serie sono strettamente correlate al loro ambiente di lavoro, quindi è necessario prestare la massima attenzione durante la progettazione della struttura.