Korozija aluminija in interkristalna korozija 6000 serije zlitin

Korozija aluminija in interkristalna korozija 6000 serije zlitin

Korozija aluminija in aluminijevih zlitin vključuje predvsem luknjičasto korozijo, interkristalna korozija, napetostno korozijsko razpokanje, plastna korozija, itd. Čeprav ima aluminij razmeroma visoko odpornost proti koroziji, ne glede na to, kateri kovinski material je, ne glede na to, kako visoka je njegova odpornost proti koroziji, med uporabo bo vedno povzročil večjo ali manjšo izgubo zaradi korozije. Letna izguba aluminija zaradi korozije je približno 0.5% letne proizvodnje aluminija. The 6000 serija zlitin ima največjo proizvodnjo med deformiranimi aluminijevimi zlitinami. Čeprav njegova odpornost proti koroziji ni tako dobra kot pri 1000 serije, 3000 serije, in 5000 serija aluminijevih zlitin, je veliko večji kot pri 2000 serije in 7000 serija aluminijevih zlitin. Intergranularna težnja 6000 serija zlitin je tudi relativno velika. The 6000 serija aluminijevih zlitin materiale, ki se uporabljajo v pomembnih strukturah, je treba oceniti glede občutljivosti na intergranularno korozijo.

Po običajni metodi ocenjevanja, neposredne gospodarske izgube zaradi korozije na Kitajskem vsako leto znašajo približno 3% BDP (bruto nacionalni proizvod), in jeklo, ki ga porabi korozija, predstavlja približno 1/3 letne proizvodnje, od tega približno 1/10 celotne proizvodnje ni mogoče reciklirati. Korozijska odpornost aluminija in aluminijevih zlitin je veliko višja kot pri jeklu, in izguba zaradi korozije je veliko manjša kot pri jeklu. notri 2020, Primarna proizvodnja aluminija na Kitajskem je bila 37.3 milijonov ton. Po tej oceni, izguba aluminija zaradi korozije je bila približno 186,500 ton.

Razvrstitev korozije aluminija

Iz morfologije korozije, korozijo aluminija lahko razdelimo na celovito korozijo in lokalno korozijo. Prvo imenujemo tudi enakomerna korozija, znana tudi kot splošna korozija, ki se nanaša na enakomerno korozijo in izgubo površine materiala v stiku z okoljem. Korozija aluminija v alkalni raztopini je tipična enakomerna korozija, kot je alkalno pranje. Posledica korozije je, da se površina aluminija tanjša s približno enako hitrostjo in teža se zmanjša. Vendar, Treba je poudariti, da absolutno enotna korozija ne obstaja, in zmanjšanje debeline se razlikuje od kraja do kraja. Lokalizirana korozija se nanaša na korozijo, ki je omejena na določeno območje ali del strukture, in jih je mogoče razdeliti v naslednje kategorije:

1. Koščičkanje

Pitting se pojavi na zelo lokaliziranem območju ali delu kovinske površine, povzročajo jame ali jame, ki se razširijo navznoter in celo povzročijo perforacijo. Če je premer jame manjši od globine jame, imenuje se luknjanje; če je premer jame večji od globine jame, lahko se imenuje pitting. pravzaprav, med luknjanjem in luknjanjem ni stroge meje. Tipična luknjičasta korozija se pojavi, ko je aluminij v vodni raztopini, ki vsebuje klorid. Med korozijo aluminija, luknjanje je najpogostejše, ki nastane zaradi razlike med potencialom določene površine aluminija in potencialom matrice, ali zaradi prisotnosti nečistoč z drugačnimi potenciali od potenciala aluminijeve matrice.

Koščičkanje

2. Interkristalna korozija

Ta vrsta korozije je selektivna korozija, ki se pojavi na meji zrn kovine ali zlitine, ko sama zrna ali kristali niso bistveno korodirani, kar bo povzročilo močan padec mehanskih lastnosti materiala, kar povzroči strukturne poškodbe ali nesreče. Razlog za interkristalno korozijo je, da so meje zrn pod določenimi pogoji zelo aktivne, kot so nečistoče na mejah zrn, ali povečanje ali zmanjšanje določenega zlitinskega elementa na mejah zrn, to je, na mejah zrn mora biti tanka plast površine, ki je elektronegativna glede na preostali del aluminija, in najprej korodira. Ta vrsta korozije se lahko pojavi pri aluminiju visoke čistosti v klorovodikovi kislini in vodi pri visoki temperaturi.. AI-S, Al-Mg-Si, Al-Mg, in zlitine Al-Zn-Mg so občutljive na interkristalno korozijo.

3. Galvanska korozija

Galvanska korozija je tudi značilna oblika korozije aluminija. Ko je manj aktivna kovina in bolj aktivna kovina, kot je aluminij (anoda) so v stiku v istem okolju ali ko je priključen prevodnik, nastane galvanski par in steče tok, povzroča galvansko korozijo. Galvansko korozijo imenujemo tudi bimetalna korozija ali kontaktna korozija. Naravni potencial aluminija je zelo negativen. Ko aluminij pride v stik z drugimi kovinami, aluminij vedno deluje kot anoda, in korozija se pospeši. Skoraj vsi aluminij in aluminijeve zlitine se ne morejo izogniti galvanski koroziji. Večja je potencialna razlika med kovinama v stiku, resnejša je galvanska korozija. Opozoriti je treba, da pri galvanski koroziji, faktor površine je izjemno pomemben, velika katoda in majhna anoda pa sta najbolj neugodna kombinacija.

4. Režna korozija

Pri stiku enakih ali različnih kovin, ali kadar so kovine v stiku z nekovinami, nastala bo špranja, in korozija se bo pojavila na špranje ali v njeni bližini. Zunaj reže ni korozije, ki je posledica pomanjkanja kisika v špranji, ker se v tem času oblikuje koncentracijska celica. Razpokana korozija nima skoraj nobene zveze z vrsto zlitine, in celo zlitine, ki so zelo odporne proti koroziji. Kislo okolje na vrhu špranje je gonilna sila korozije, ki je vrsta korozije pod usedlino (lestvica). Korozija pod malto na površini 6063 zlitine arhitekturnih aluminijastih profilov je zelo pogosta špranjska korozija pod lestvico. Prirobnične spojne površine, površine za pritrditev matice, prekrivajoče se površine, zvarne pore, mulj, lestvica, nečistoče, itd. pod plastjo rje in na kovinski površini plasti usedline lahko povzročijo razpokano korozijo.

5. Razpoke zaradi napetostne korozije

Stresno korozijsko razpokanje je korozijsko razpokanje, ki ga povzroči soobstoj natezne napetosti in specifičnih korozivnih medijev.. Napetost je lahko zunanja ali zaostala napetost znotraj kovine. Slednje je lahko posledica deformacije med predelavo in izdelavo, ali z drastičnimi temperaturnimi spremembami med kaljenjem, ali s spremembami prostornine, ki jih povzročajo spremembe v notranji strukturi. Stres zaradi kovičenja, vijačenje, stiskanje, in prileganje zaradi krčenja je tudi zaostala napetost. Ko natezna napetost na površini kovine doseže mejo tečenja Rpo.2, pojavi se napetostno korozijsko razpokanje. 2000 serije in 7000 serije debele plošče iz aluminijeve zlitine bodo povzročile preostale napetosti med kaljenjem, ki jih je treba odpraviti s predhodnim raztezanjem pred obdelavo s staranjem, da se prepreči deformacija med obdelavo delov letala ali celo vnos v dele.

Razpoke zaradi napetostne korozije

6. Plastista korozija

To korozijo imenujemo tudi delaminacija, luščenje, in plastna korozija, ki mu preprosto lahko rečemo piling. Je posebna korozijska oblika 2000 serije, 5000 serije, 6000 serije, in 7000 serije zlitin. Pogostejši je pri ekstrudiranih materialih. Ko se enkrat pojavi, lušči se lahko plast za plastjo kot sljuda.

7. Filiformna korozija

To je vrsta korozije, ki se lahko črvasto razvije pod aluminijasto barvo ali drugimi premazi, vendar ta vrsta korozije ni bila najdena pod anodiziranimi filmi. Na splošno se pojavi pod prevleko letalskih aluminijastih struktur in arhitekturnih ali strukturnih aluminijastih delov. Filiformna korozija je povezana s sestavo materiala, predhodna obdelava premaza in okoljski dejavniki. Okoljski dejavniki se nanašajo na temperaturo, vlažnost, kloridi, itd.

Interkristalna korozija 6000 serije zlitin

Med deformiranimi aluminijevimi zlitinami, ki se danes uporabljajo, najbolj razširjeni so toplotno obdelani in utrjeni 6000 serije zlitin, ki so vrsta zlitin Al-Mg-Si in Al-Mg-Si-Cu. notri 2018, skupaj 706 običajne in neobičajne zlitine so bile registrirane pri Združenju za aluminij, Inc., od katerih 6000 serijske zlitine so bile najštevilnejše, z 126, računovodstvo za 18%. Veliko so jih uporabljali v gradbeništvu, strukturna polja in transportno opremo, ker imajo dobre lastnosti oblikovanja in obdelave, zmerna trdnost in odlična odpornost proti koroziji. Vendar, če razmerje sestave zlitine ni ustrezno, ali parametri toplotne obdelave niso pravilno izbrani, ali predelava in oblikovanje nista primerna, nato interkristalna korozija (IGC) bo prišlo v okolju, ki vsebuje klor.

V večini primerov, interkristalna korozija se pojavi v zlitinah, ki vsebujejo majhno količino bakra in visoko razmerje Si/Mg. Običajno, vsebnost bakra v večini zlitin, ki vsebujejo baker, ne presega 0.4%. Samo 6013, 6113, 6056, in 6156 imajo tako visoko vsebnost bakra 1.1%. Dodajanje bakra zlitinam Al-Mg-Si izboljša mehanske lastnosti zlitine. Študije so pokazale, da pri opazovanju zlitin z občutljivostjo na interkristalno korozijo z visokoločljivo vrstično transmisijsko elektronsko mikroskopijo, pogosto najdemo z bakrom bogate segregacijske plasti in katodne oborine Q faze. Faza Q je kvartarna intermetalna faza z molekulsko formulo Cu2Mg8 Si5Al4. Izloča se vzdolž meja zrn, povzroči anodno raztapljanje sosednje trdne raztopine, da nastane cona brez oborine.

Interkristalna korozija 6000 serije zlitin

Preskus občutljivosti na interkristalno korozijo

Pri določanju občutljivosti aluminijevih zlitin na interkristalno korozijo, obstajata dve običajni preskusni metodi: terenski preskus in pospešeni potopni preskus. V pospešenem testu, da bi pospešili korozijo, raztopina kalijevega klorida, ki vsebuje klorovodikovo kislino (ISO 11846 Metoda B) ali raztopina kalijevega klorida z vodikovim peroksidom (ASTM G110) se pogosto uporablja. Po testu, prečni prerez vzorca se metalografsko opazuje ali pa se izmeri izguba njegovih mehanskih lastnosti. Rezultati pospešenega testa ISO11846 so zelo skladni z rezultati terenskega testa morske atmosfere. Vendar, v pospešenem testu, interkristalni aluminijev material, občutljiv na korozijo, ima močno korozijo (enakomerna interkristalna korozija) na skoraj vseh mejah zrn blizu površine vzorca, medtem ko površina testnega vzorca na terenu korodira le na omejenih območjih (lokalna korozija). Kljub temu, pospešeni test je še vedno standardna metoda, ki lahko natančno ugotovi, ali ima material interkristalno korozijo.

Avtomobilska industrija pogosto uporablja ISO 11846 Standardna metoda B za ugotavljanje, ali je 6000 serija aluminijevih zlitin ima interkristalno korozijo. Pri testiranju po tem standardu, najprej potopite majhen vzorec (površina <20cm2) v kisli raztopini natrijevega klorida (pH = 1) pri sobni temperaturi za 24 ure, in nato opravite metalografski pregled za določitev vrste korozije, luknjičasta ali interkristalna korozija. Odstotek površine, poškodovane s korozijo, in največjo globino korozije je treba še določiti. Nedavne študije so pokazale, da so nekatere večje spremembe testnih pogojev dovoljene, ne da bi to močno vplivalo na ponovljivost rezultatov testa.. Zlasti, standard določa, da razmerje med prostornino elektrolita in površino vzorca ne sme biti manjše od 5 ml/cm2, sicer bo to imelo velik vpliv na stopnjo interkristalne korozije.

Pogoj za nastanek korozije na površini vzorca je, da mora priti do katodne reakcije (obarjanje vodika in redukcija kisika). Vrednost pH preskusne raztopine se s časom poveča, kar zmanjša korozijo elektrolita.

Med 8 serija deformiranih aluminijevih zlitin, the 6000 serija zlitin je vrsta Al-Mg-Si (Cu, Zn) zlitina, ena izmed zlitin, ki je najbolj dovzetna za interkristalno korozijo, to je, ta serija zlitin ima precej močno občutljivost na interkristalno korozijo.

Za testiranje nagnjenosti k interkristalni koroziji 6000 serije zlitin, ena najučinkovitejših metod je alkalno jedkanje in nato dekontaminacija po ISO 11846 standardni test, pri dekontaminaciji pa se uporablja koncentrirana raztopina dušikove kisline. Vendar, jedkanje 2min-5min v raztopini NaOH s temperaturo 50℃-60℃ in koncentracijo (5-10) % bo vplivalo na rezultate testa.

Učinkovita alternativa alkalnemu jedkanju je uporaba raztopine dušikove kisline/fluorovodikove kisline, ki lahko učinkovito odstrani aluminij iz z železom bogatih primarnih delcev na površini. Znano je, da lahko aluminijevi delci pospešijo korozijo aluminijevih zlitin v kloridnih raztopinah, ker so lokalne mikroskopske katode in so ti delci tudi vir interkristalne korozije (IGC). V primerjavi s korozijo v alkalnih raztopinah, zlitine počasneje korodirajo v raztopinah dušikove kisline/fluorida.

6000 serija zlitin ni samo najbolj razširjena, največji obseg, najrazličnejši (znamka) deformirana aluminijeva zlitina, ampak tudi eden najbolj občutljivih na interkristalno korozijo. Vendar, tako dolgo, kot so specifikacije postopka, predvsem postopek toplotne obdelave, se v proizvodnji strogo upoštevajo, struktura je razumno zasnovana, in produkcija je odlična, tej koroziji se je mogoče popolnoma izogniti. Občutljivost na interkristalno korozijo 6000 Serija zlitin struktur in delov je prav tako tesno povezana z njihovim delovnim okoljem, zato je treba pri načrtovanju strukture posvetiti vso pozornost.