アルミニウムの腐食との顆粒間腐食 6000 シリーズ合金

アルミニウムの腐食との顆粒間腐食 6000 シリーズ合金

アルミニウムおよびアルミニウム合金の腐食には、主に孔食が含まれます, 顆粒間腐食, ストレス腐食亀裂, 層状腐食, 等. アルミニウムには比較的高い耐食性がありますが, どんな金属材料であっても, 腐食抵抗がどれほど高くても, 使用中に常に多かれ少なかれ腐食損失が発生します. アルミニウムの年間腐食損失は約です 0.5% 年間のアルミニウム生産の. の 6000 シリーズ合金は、変形アルミニウム合金の中で最大の出力を持っています. その腐食抵抗はそれほど良くありませんが 1000 シリーズ, 3000 シリーズ, そして 5000 シリーズアルミニウム合金, それよりもはるかに大きいです 2000 シリーズと 7000 シリーズアルミニウム合金. の粒状傾向 6000 シリーズ合金も比較的大きいです. の 6000 シリーズアルミニウム合金 重要な構造で使用される材料は、顆粒間腐食感度について評価する必要があります.

通常の推定方法に従って, 毎年中国の腐食によって引き起こされる直接的な経済的損失は、 3% GDPの (国民総生産), 腐食によって消費される鋼は、約のために説明します 1/3 年間出力の, それについて 1/10 総出力のうち、リサイクルできません. アルミニウムとアルミニウム合金の耐食性は、鋼の耐食性よりもはるかに高くなっています, 腐食損失は鋼の損失よりもはるかに少ない. で 2020, 中国の主要なアルミニウム生産はそうでした 37.3 百万トン. この見積もりによると, アルミニウムの腐食損失は約でした 186,500 トン.

アルミニウム腐食の分類

腐食の形態から, アルミニウム腐食は、包括的な腐食と局所腐食に分けることができます. 前者は均一な腐食とも呼ばれます, 全体的な腐食とも呼ばれます, これは、環境と接触している材料の表面の均一な腐食と損失を指します. アルカリ溶液中のアルミニウムの腐食は、典型的な均一な腐食です, アルカリ洗浄など. 腐食の結果は、アルミニウム表面がほぼ同じ速度で薄くなり、重量が減少することです. しかし, 絶対的な均一な腐食は存在しないことを指摘する必要があります, そして、厚さの減少は場所によって異なります. 局所腐食と​​は、特定の領域または構造の一部に限定される腐食を指します, そして、次のカテゴリに分けることができます:

1. ピッティング

ピットは非常に局所的な領域または金属表面の一部で発生します, 内向きに拡大し、穿孔を引き起こす洞窟や穴を引き起こす. ピットの直径がピットの深さよりも小さい場合, それは孔と呼ばれます; ピットの直径がピットの深さよりも大きい場合, それはピッティングと呼ぶことができます. 実際には, 孔食と孔食の間に厳格な境界はありません. アルミニウムが塩化物を含む水溶液中にあるときに、典型的な孔食が発生します. アルミニウム腐食の中で, ピッティングが最も一般的です, これは、アルミニウムの特定の領域のポテンシャルとマトリックスポテンシャルの違いによって引き起こされます, または、アルミニウムマトリックスのポテンシャルとは異なるポテンシャルを持つ不純物の存在によって.

ピッティング

2. 顆粒間腐食

このタイプの腐食は、穀物または結晶自体が著しく腐食していないときに金属または合金の粒界で発生する選択的腐食です。, 材料の機械的特性の急激な低下を引き起こします, その結果、構造的な損傷または事故が発生します. 顆粒間腐食の理由は、特定の条件下で粒界が非常にアクティブであるためです, 穀物境界での不純物など, または、粒界の特定の合金要素の増加または減少, あれは, アルミニウムの残りの部分に電気陰性の粒界に薄い領域がなければなりません, そして、それは最初に腐食します. このタイプの腐食は、塩酸と高温水の高純度アルミニウムで発生する可能性があります. あなたが持っている, to-mg-si, Al-Mg, Al-Zn-Mg合金はすべて粒状腐食に敏感です.

3. ガルバニック腐食

ガルバニック腐食もアルミニウムの特徴的な腐食型です. あまり活性の低い金属とアルミニウムなどのよりアクティブな金属の場合 (アノード) 同じ環境で、または導体が接続されているときに接触しています, ガルバニックのカップルが形成され、電流が流れます, ガルバニック腐食を引き起こします. ガルバニック腐食は、バイメタリック腐食または接触腐食とも呼ばれます. アルミニウムの自然なポテンシャルは非常に陰性です. アルミニウムが他の金属に接触するとき, アルミニウムは常にアノードとして機能します, 腐食が加速されます. ほとんどすべてのアルミニウムおよびアルミニウム合金は、ガルバニック腐食を避けることができません. 接触中の2つの金属間の電位差が大きい, ガルバニック腐食がより深刻なほど. ガルバニック腐食では注意する必要があります, 面積要因は非常に重要です, そして、大きなカソードと小さなアノードは最も不利な組み合わせです.

4. 隙間腐食

同じまたは異なる金属が接触している場合, または金属が非金属と接触している場合, 隙間が形成されます, 腐食は隙間またはその近くで発生します. 隙間の外に腐食はありません, 隙間に酸素が不足していることが原因です, この時点で濃度細胞が形成されているためです. 隙間腐食は、合金の種類とはほとんど関係ありません, そして、非常に腐食耐性の合金でさえ発生します. 隙間の上部にある酸性環境は、腐食の駆動力です, これは、堆積物の下での腐食の一種です (規模). 表面の迫撃砲の下の腐食 6063 合金建築アルミニウムプロファイルは、規模の下で非常に一般的な隙間腐食です. フランジ接続表面, ナッツ固定表面, 表面の重複, 毛穴を溶接します, シルト, 規模, 不純物, 等. さび層の下と堆積物層の金属表面には、すべて隙間腐食を引き起こす可能性があります.

5. ストレス腐食亀裂

ストレス腐食亀裂は、引張応力の共存と特定の腐食性媒体によって引き起こされる腐食亀裂となることです. ストレスは、金属内の外部または残留応力である可能性があります. 後者は、加工および製造中の変形によって引き起こされる可能性があります, または、消光中の劇的な温度変化によって, または内部構造の変化によって引き起こされるボリュームの変化によって. リベットによって引き起こされるストレス, ボルトティング, プレスフィッティング, 収縮フィッティングも残留応力です. 金属表面の引張応力が降伏強度rpo.2に達すると, 応力腐食亀裂が発生します. 2000 シリーズと 7000 シリーズアルミニウム合金の厚いプレートは、消光中に残留応力を生成します, 航空機の部品の処理中や部品に持ち込む際の変形を避けるために、老化治療の前に事前に伸びることによって排除されるべきです.

ストレス腐食亀裂

6. 層状腐食

この腐食は剥離とも呼ばれます, ピーリング, 耐性腐食, 単に剥離と呼ぶことができます. それは特別な腐食型です 2000 シリーズ, 5000 シリーズ, 6000 シリーズ, そして 7000 シリーズ合金. 押し出された材料でより一般的です. 発生したら, マイカのようにレイヤーごとに剥がすことができます.

7. 糸状腐食

これは、アルミニウムペイントまたは他のコーティングの下で​​ワームのような方法で発達できる腐食の一種です, しかし、このタイプの腐食は陽極酸化されたフィルムの下で発見されていません. 一般に、航空機のアルミニウム構造と建築または構造のアルミニウム部品のコーティングの下で​​発生します. 糸状腐食は材料組成に関連しています, 前処理前および環境要因. 環境要因は温度を指します, 湿度, 塩化物, 等.

の顆粒間腐食 6000 シリーズ合金

今日使用されている変形したアルミニウム合金の中で, 最も広く使用されているのは、熱処理され、強化されています 6000 シリーズ合金, Al-Mg-SiおよびAl-Mg-Si-Cu合金の一種です. で 2018, 合計 706 一般的で珍しい合金がアルミニウム協会に登録されました, Inc., そのうち 6000 シリーズ合金が最も多かった, と 126, 会計 18%. 彼らは建設業界で広く使用されています, 構造フィールドと輸送機器は、優れた形成と処理の特性を持っているため, 中程度の強度と優れた腐食抵抗. しかし, 合金組成比が適切でない場合, または、熱処理パラメーターが適切に選択されていません, または、処理と形成が適切ではありません, 次に、粒間腐食 (IGC) 塩素含有環境で発生します.

ほとんどの場合, 少量の銅と高いSi/mg比を含む合金で顆粒間腐食が発生します. いつもの, ほとんどの銅含有合金の銅含有量は 0.4%. のみ 6013, 6113, 6056, そして 6156 銅の含有量を同じくらい高く持っています 1.1%. Al-Mg-Si合金に銅を追加することは、合金の機械的特性を改善することです. 研究では、高解像度スキャン透過型電子顕微鏡で顆粒間腐食感度を持つ合金を観察する際に、, 銅が豊富な分離層とカソードQ相沈殿物がしばしば見つかります. Q相は、Cu2Mg8 Si5al4の分子式を持つ第四紀の金属間相です. 粒界に沿って沈殿します, 隣接する固形溶液が陽極溶解を経験して、沈殿物を含まないゾーンを形成する.

の顆粒間腐食 6000 シリーズ合金

顆粒間腐食感度テスト

アルミニウム合金の顆粒間腐食感度を決定する場合, 2つの一般的なテスト方法があります: フィールドテストと加速浸漬テスト. 加速テストで, 腐食を加速するため, 塩酸を含む塩化カリウム溶液 (ISO 11846 方法b) または、過酸化水素を含む塩化カリウム溶液 (ASTM G110) よく使用されます. テスト後, サンプルの断面積が金属学的に観察されるか、その機械的特性の損失が測定されます. ISO11846加速テストの結果は、海洋大気フィールドテストの結果と非常に一致しています. しかし, 加速テストで, 顆粒間腐食に敏感なアルミニウム材料には、激しい腐食があります (均一な粒間腐食) サンプルの表面近くのほとんどすべての粒界で, フィールドテストサンプルの表面は、限られた領域でのみ腐食しますが (局所腐食). これにもかかわらず, 加速テストは、材料に粒骨間腐食があるかどうかを正確に判断できる標準的な方法です。.

自動車産業はしばしばISOを使用しています 11846 方法B標準 6000 シリーズアルミニウム合金には粒骨間腐食があります. この基準に従ってテストするとき, 最初に小さなサンプルを浸します (表面積 <20CM2) 酸性塩化ナトリウム溶液で (ph = 1) 室温で 24 時間, そして、金属学的検査を実行して、腐食の種類を決定する, 孔食または顆粒間腐食. 腐食によって損傷した表面の割合と最大腐食深度はまだ決定されます. 最近の研究では、テスト結果の再現性に大きな影響を与えることなく、テスト条件のいくつかの大きな変化が許可されていることが示されています。. 特に, 標準は、電解質体積のサンプル表面積の比率が5ml/cm2未満であることを規定しています, それ以外の場合は、粒状腐食率に大きな影響を与えます.

サンプル表面の腐食の条​​件は、陰極反応がなければならないことです (水素沈殿と酸素の減少). テスト溶液のpH値は時間とともに増加します, これにより、電解質腐食が減少します.

の中で 8 一連の変形アルミニウム合金, の 6000 シリーズ合金は、Al-Mg-Siの一種です (銅, 亜鉛) 合金, 顆粒間腐食の影響を最も受けやすい合金の1つ, あれは, この一連の合金は、顆粒間腐食に対してかなり強い感受性を持っています.

の顆粒間腐食傾向をテストするため 6000 シリーズ合金, 最も効果的な方法の1つは、ISOの後にアルカリエッチングを行い、次に除染を実行することです。 11846 標準テスト, 除染処理では、濃縮硝酸溶液を使用します. しかし, 温度50℃と濃度の濃度のNaOH溶液中の2分間のエッチング (5-10) WT％はテスト結果に影響します.

アルカリエッチングの効果的な代替手段は、硝酸/フッ素酸溶液を使用することです, 表面上の鉄が豊富な一次粒子からアルミニウムを効果的に除去できます. アルミニウム粒子は、塩化物溶液中のアルミニウム合金の腐食を促進できることが知られています。これは局所微視的なカソードであり、これらの粒子は粒間腐食の源でもあるため (IGC). アルカリ溶液の腐食と比較して, 硝酸/フッ化物溶液では、合金がよりゆっくりと腐食します.

6000 シリーズ合金は、最も広く使用されているだけではありません, 最大の量, 最も多様です (ブランド) 変形したアルミニウム合金, しかし、顆粒間腐食に最も敏感なものの1つ. しかし, プロセス仕様がある限り, 特に熱処理プロセス, 制作で厳密に従われます, 構造は合理的に設計されています, そして、プロダクションは素晴らしいです, この腐食は完全に回避できます. の顆粒間腐食感度 6000 シリーズ合金構造と部品は、彼らの作業環境とも密接に関連しています, したがって、構造を設計するときは完全に注意が払われるべきです.