Corrosie van aluminium en intergranulaire corrosie van 6000 serie legeringen

Corrosie van aluminium en intergranulaire corrosie van 6000 serie legeringen

Corrosie van aluminium en aluminiumlegeringen omvat voornamelijk putjes, intergranulaire corrosie, Stresscorrosie kraken, gelaagde corrosie, enz. Hoewel aluminium een ​​relatief hoge corrosieweerstand heeft, Het maakt niet uit welk metaalmateriaal het is, Het maakt niet uit hoe hoog zijn corrosieweerstand is, het zal altijd meer of minder corrosieverlies opleveren tijdens gebruik. Het jaarlijkse corrosieverlies van aluminium is ongeveer 0.5% van de jaarlijkse aluminiumproductie. De 6000 Serielegering heeft de grootste output onder vervormde aluminiumlegeringen. Hoewel de corrosieweerstand niet zo goed is als die van 1000 serie, 3000 serie, En 5000 serie aluminiumlegeringen, het is veel groter dan die van 2000 serie en 7000 serie aluminiumlegeringen. De intergranulaire neiging van de 6000 Serielegering is ook relatief groot. De 6000 serie aluminiumlegering Materialen die in belangrijke structuren worden gebruikt, moeten worden geëvalueerd op intergranulaire corrosiegevoeligheid.

Volgens de gebruikelijke schattingsmethode, De directe economische verliezen die elk jaar worden veroorzaakt door corrosie in China 3% van het bbp (bruto nationaal product), en het door corrosie verbruikte staal is goed voor ongeveer 1/3 van de jaarlijkse output, waarover ongeveer 1/10 van de totale output is niet-recycleerbaar. De corrosieweerstand van aluminium en aluminiumlegeringen is veel hoger dan die van staal, en het corrosieverlies is veel kleiner dan dat van staal. In 2020, De primaire aluminiumproductie van China was 37.3 miljoen ton. Volgens deze schatting, Het corrosieverlies van aluminium was ongeveer 186,500 ton.

Classificatie van aluminium corrosie

Van de morfologie van corrosie, Aluminiumcorrosie kan worden onderverdeeld in uitgebreide corrosie en lokale corrosie. De eerste wordt ook uniforme corrosie genoemd, ook bekend als algemene corrosie, die verwijst naar de uniforme corrosie en verlies van het oppervlak van het materiaal in contact met de omgeving. De corrosie van aluminium in alkalische oplossing is een typische uniforme corrosie, zoals alkali wassen. Het corrosieresultaat is dat het aluminiumoppervlak dunner wordt met ongeveer dezelfde snelheid en het gewicht wordt verminderd. Echter, Opgemerkt moet worden dat absolute uniforme corrosie niet bestaat, en de diktereductie varieert van plaats tot plaats. Gelokaliseerde corrosie verwijst naar corrosie die beperkt is tot een specifiek gebied of een deel van een structuur, en kan worden onderverdeeld in de volgende categorieën:

1. Putje

Putjes komen voor in een zeer gelokaliseerd gebied of een deel van een metalen oppervlak, grotten of kuilen veroorzaken die naar binnen uitzetten en zelfs perforatie veroorzaken. Als de putdiameter kleiner is dan de pitdiepte, het wordt putjes genoemd; Als de putdiameter groter is dan de pitdiepte, het kan putjes worden genoemd. In werkelijkheid, Er is geen strikte grens tussen putjes en putjes. Typische putcorrosie treedt op wanneer aluminium zich in een chloride-bevattende waterige oplossing bevindt. Onder aluminium corrosie, putjes is het meest voorkomen, dat wordt veroorzaakt door het verschil tussen het potentieel van een bepaald gebied van aluminium en het matrixpotentieel, of door de aanwezigheid van onzuiverheden met verschillende potentialen van het aluminiummatrixpotentieel.

Putje

2. Intergranulaire corrosie

Dit type corrosie is een selectieve corrosie die optreedt aan de korrelgrens van een metaal of legering wanneer de korrels of kristallen zelf niet significant zijn gecorrodeerd, die een scherpe daling van de mechanische eigenschappen van het materiaal zal veroorzaken, resulterend in structurele schade of ongevallen. De reden voor intergranulaire corrosie is dat de korrelgrenzen onder bepaalde omstandigheden zeer actief zijn, zoals onzuiverheden aan de korrelgrenzen, of een toename of afname van een bepaald legeringselement bij de korrelgrenzen, dat is, Er moet een dunne gebied van oppervlakte op de korrelgrenzen zijn die elektronegatief is voor de rest van het aluminium, En het corrodeert eerst. Dit type corrosie kan optreden bij hoog zuiver aluminium in zoutzuur en water met hoge temperatuur. Je hebt, Tot mg-si, Al-Mg, en Al-Zn-MG-legeringen zijn allemaal gevoelig voor intergranulaire corrosie.

3. Galvanische corrosie

Galvanische corrosie is ook een karakteristieke corrosievorm van aluminium. Wanneer een minder actief metaal en een actiever metaal zoals aluminium (anode) hebben contact in dezelfde omgeving of wanneer een geleider is verbonden, Een galvanisch stel wordt gevormd en stroomstromen, Galvanische corrosie veroorzaken. Galvanische corrosie wordt ook bimetallische corrosie of contactcorrosie genoemd. Het natuurlijke potentieel van aluminium is erg negatief. Wanneer aluminium contact maakt met andere metalen, Aluminium fungeert altijd als een anode, en corrosie wordt versneld. Bijna alle aluminium- en aluminiumlegeringen kunnen Galvanic Corrosion niet voorkomen. Hoe groter het potentiële verschil tussen de twee metalen in contact, hoe ernstiger de galvanische corrosie. Opgemerkt moet worden dat in galvanische corrosie, De gebiedsfactor is uiterst belangrijk, en een grote kathode en een kleine anode zijn de meest ongunstige combinatie.

4. Crevice Corrosion

Wanneer dezelfde of verschillende metalen in contact zijn, of wanneer metalen in contact staan ​​met niet-metalen, Er zal een spleet worden gevormd, en corrosie zal plaatsvinden bij de spleet of zijn omgeving. Er is geen corrosie buiten de spleet, die wordt veroorzaakt door het gebrek aan zuurstof in de spleet, Omdat op dit moment een concentratiecel wordt gevormd. Crevice Corrosion heeft bijna niets te maken met het type legering, en zelfs zeer corrosiebestendige legeringen zullen optreden. De zure omgeving aan de bovenkant van de spleet is de drijvende kracht van corrosie, dat is een soort corrosie onder sediment (schaal). De corrosie onder de mortel op het oppervlak van 6063 Legering architecturale aluminiumprofielen is een veel voorkomende spleetcorrosie onder schaal. Flensverbindingoppervlakken, Notenbevestigingoppervlakken, overlappen oppervlakken, lasporiën, slib, schaal, onzuiverheden, enz. Onder de roestlaag en op het metalen oppervlak van de sedimentlaag kan allemaal spleetcorrosie veroorzaken.

5. Stresscorrosie kraken

Stresscorrosiescheuren is corrosiebeschriking veroorzaakt door de coëxistentie van trekspanning en specifieke corrosieve media. Stress kan externe of restspanning in het metaal zijn. De laatste kan worden veroorzaakt door vervorming tijdens de verwerking en productie, of door drastische temperatuurveranderingen tijdens het blussen, of door volumeveranderingen veroorzaakt door veranderingen in de interne structuur. Stress veroorzaakt door meeslepen, het vastmaken, opzettelijk, en krimpfitting is ook resterende stress. Wanneer de trekspanning op het metaaloppervlak de opbrengststerkte bereikt RPO.2, Stresscorrosie kraken zal optreden. 2000 serie en 7000 serie aluminium legering dikke platen zullen restspanning produceren tijdens het blussen, die moeten worden geëlimineerd door pre-rek te maken vóór verouderingsbehandeling om vervorming te voorkomen tijdens de verwerking van vliegtuigonderdelen of zelfs in de onderdelen te brengen.

Stresscorrosie kraken

6. Gelaagde corrosie

Deze corrosie wordt ook delaminatie genoemd, pellen, en gelaagde corrosie, die eenvoudig peeling kan worden genoemd. Het is een speciale corrosievorm van 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, En 7000 serie legeringen. Het komt vaker voor in geëxtrudeerde materialen. Zodra het zich voordoet, het kan worden afgepost door laag als mica.

7. Filiforme corrosie

Dit is een soort corrosie die zich op een wormachtige manier kan ontwikkelen onder aluminium verf of andere coatings, Maar dit type corrosie is niet gevonden onder geanodiseerde films. Het komt meestal voor onder de coating van aluminium structuren van vliegtuigen en architecturale of structurele aluminium onderdelen. Filiforme corrosie is gerelateerd aan materiaalsamenstelling, Voorbehandeling en omgevingsfactoren voorafgaan. Omgevingsfactoren verwijzen naar temperatuur, vochtigheid, chloriden, enz.

Intergranulaire corrosie van 6000 serie legeringen

Onder de vervormde aluminiumlegeringen die vandaag zijn gebruikt, de meest gebruikte worden warmte behandeld en versterkt 6000 serie legeringen, die een type Al-Mg-Si en Al-Mg-Si-Cu-legeringen zijn. In 2018, een totaal van 706 Veel voorkomende en ongewone legeringen werden geregistreerd bij de Aluminium Association, Inc., waarvan 6000 Serielegeringen waren de meest talrijk, met 126, verslaggeving voor 18%. Ze zijn veel gebruikt in de bouwsector, Structurele velden en transportapparatuur omdat ze goede vorm- en verwerkingseigenschappen hebben, Matige sterkte en uitstekende corrosieweerstand. Echter, Als de samenstelling van de legeringssamenstelling niet geschikt is, of de warmtebehandelingsparameters zijn niet correct geselecteerd, of de verwerking en vormen zijn niet geschikt, Dan intergranulaire corrosie (IGC) zal voorkomen in een chloorbevattende omgeving.

In de meeste gevallen, Intergranulaire corrosie treedt op in legeringen die een kleine hoeveelheid koper en een hoge Si/mg -verhouding bevatten. Gebruikelijk, Het kopergehalte van de meeste koperhoudende legeringen is niet meer dan 0.4%. Alleen 6013, 6113, 6056, En 6156 een kopergehalte hebben zo hoog als 1.1%. Het toevoegen van koper aan Al-Mg-Si-legeringen is het verbeteren van de mechanische eigenschappen van de legering. Studies hebben aangetoond dat bij het observeren van legeringen met intergranulaire corrosiegevoeligheid met scanning-transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie scanning transmissie, Koperrijke segregatielagen en kathodische Q-fase-neerslagprecipitaten worden vaak gevonden. De Q -fase is een quaternaire intermetallische fase met een moleculaire formule van Cu2MG8 Si5Al44. Het gaat neer langs de korrelgrenzen, waardoor de aangrenzende vaste oplossing een anodische oplossing ondergaat om een ​​neerslagvrije zone te vormen.

Intergranulaire corrosie van 6000 serie legeringen

Intergranulaire corrosiegevoeligheidstest

Bij het bepalen van de intergranulaire corrosiegevoeligheid van aluminiumlegeringen, Er zijn twee veel voorkomende testmethoden: veldtest en versnelde onderdompelingstest. In de versnelde test, Om de corrosie te versnellen, Kaliumchloride -oplossing die zoutzuur bevat (ISO 11846 Methode B) of kaliumchloride -oplossing met waterstofperoxide (ASTM G110) wordt vaak gebruikt. Na de test, De dwarsdoorsnede van het monster wordt metallografisch waargenomen of het mechanische eigenschapsverlies wordt gemeten. De resultaten van de ISO11846 versnelde test zijn zeer consistent met de resultaten van de veldtest van de mariene atmosfeer. Echter, In de versnelde test, Het intergranulaire corrosiegevoelige aluminiummateriaal heeft ernstige corrosie (uniforme intergranulaire corrosie) bij bijna alle korrelgrenzen nabij het oppervlak van het monster, Terwijl het oppervlak van het veldtestmonster alleen in beperkte gebieden corrodeert (Lokale corrosie). Ondanks dit, De versnelde test is nog steeds een standaardmethode die nauwkeurig kan bepalen of het materiaal intergranulaire corrosie heeft.

De auto -industrie gebruikt vaak de ISO 11846 Methode B standaard om te bepalen of de 6000 serie aluminium legering heeft intergranulaire corrosie. Bij het testen volgens deze norm, Dompel eerst een klein monster onder (oppervlakte <20CM2) in een zure natriumchloride -oplossing (pH = 1) bij kamertemperatuur voor 24 uur, en voer vervolgens een metallografisch onderzoek uit om het type corrosie te bepalen, putten of intergranulaire corrosie. Het percentage van het oppervlak dat wordt beschadigd door corrosie en de maximale corrosiediepte moet nog worden bepaald. Recente studies hebben aangetoond dat enkele belangrijke veranderingen in de testomstandigheden zijn toegestaan ​​zonder een grote impact te hebben op de reproduceerbaarheid van de testresultaten. In het bijzonder, De standaard bepaalt dat de verhouding van het elektrolytvolume tot het monsteroppervlak niet minder dan 5 ml/cm2 mag zijn, Anders zal het een grote impact hebben op de intergranulaire corrosiesnelheid.

De voorwaarde voor corrosie op het monsteroppervlak is dat er een kathodische reactie moet zijn (waterstofprecipitatie en zuurstofreductie). De pH -waarde van de testoplossing neemt toe met de tijd, die de elektrolytcorrosie vermindert.

Onder de 8 reeks vervormde aluminiumlegeringen, de 6000 Serie-legering is een soort AL-MG-SI (Cu, Zn) legering, een van de legeringen die het meest vatbaar zijn voor intergranulaire corrosie, dat is, Deze reeks legeringen heeft een vrij sterke gevoeligheid voor intergranulaire corrosie.

Om de intergranulaire corrosie neiging van te testen 6000 serie legeringen, Een van de meest effectieve methoden is om alkalisch etsen en vervolgens decontaminatie na de ISO uit te voeren 11846 standaardtest, en de behandeling met ontsmetting maakt gebruik van geconcentreerde salpeterzuuroplossing. Echter, Etsen voor 2min-5min in een NaOH-oplossing met een temperatuur van 50 ℃ -60 ℃ en een concentratie van (5-10) WT% zal de testresultaten beïnvloeden.

Een effectief alternatief voor alkalische etsen is het gebruik van salpeterzuur/hydrofluorzuuroplossing, die aluminium effectief uit ijzerrijke primaire deeltjes op het oppervlak kunnen verwijderen. Het is bekend dat aluminiumdeeltjes de corrosie van aluminiumlegeringen in chloride -oplossingen kunnen versnellen omdat ze lokale microscopische kathoden zijn en deze deeltjes ook de bron van intergranulaire corrosie zijn (IGC). Vergeleken met corrosie in alkalische oplossingen, legeringen corroderen langzamer in salpeterzuur/fluoride -oplossingen.

6000 Serielegering is niet alleen de meest gebruikte, grootste volume, meest divers (merk) vervormde aluminiumlegering, maar ook een van de meest gevoelige voor intergranulaire corrosie. Echter, Zolang de processpecificaties, vooral het warmtebehandelingsproces, worden strikt gevolgd in de productie, De structuur is redelijk ontworpen, en de productie is uitstekend, Deze corrosie kan volledig worden vermeden. De intergranulaire corrosiegevoeligheid van 6000 Serielegeringsstructuren en -onderdelen zijn ook nauw verwant aan hun werkomgeving, Er moet dus volledige aandacht worden besteed bij het ontwerpen van de structuur.