Korrosion av aluminium och intergranulär korrosion av 6000 serielegeringar

Korrosion av aluminium och intergranulär korrosion av 6000 serielegeringar

Korrosion av aluminium och aluminiumlegeringar inkluderar främst gropfrätning, intergranulär korrosion, spänningskorrosionssprickor, skiktad korrosion, etc. Även om aluminium har en relativt hög korrosionsbeständighet, oavsett vilket metallmaterial det är, oavsett hur hög korrosionsbeständigheten är, det kommer alltid att ge mer eller mindre korrosionsförluster under användning. Den årliga korrosionsförlusten av aluminium är ca 0.5% av den årliga aluminiumproduktionen. De 6000 serielegering har den största produktionen bland deformerade aluminiumlegeringar. Även om dess korrosionsbeständighet inte är lika bra som 1000 serie, 3000 serie, och 5000 serie aluminiumlegeringar, den är mycket större än den 2000 serie och 7000 serie aluminiumlegeringar. Den intergranulära tendensen hos 6000 serielegering är också relativt stor. De 6000 serie aluminiumlegering material som används i viktiga strukturer bör utvärderas för intergranulär korrosionskänslighet.

Enligt den vanliga uppskattningsmetoden, de direkta ekonomiska förlusterna orsakade av korrosion i Kina varje år står för ca 3% av BNP (bruttonationalprodukten), och stålet som förbrukas av korrosion står för ca 1/3 av den årliga produktionen, varav ca 1/10 of the total output is non-recyclable. The corrosion resistance of aluminum and aluminum alloys is much higher than that of steel, and the corrosion loss is much smaller than that of steel. I 2020, China’s primary aluminum production was 37.3 miljoner ton. According to this estimate, the corrosion loss of aluminum was about 186,500 ton.

Klassificering av aluminiumkorrosion

From the morphology of corrosion, aluminum corrosion can be divided into comprehensive corrosion and local corrosion. Den förra kallas också för enhetlig korrosion, även känd som övergripande korrosion, vilket hänvisar till likformig korrosion och förlust av ytan på materialet i kontakt med omgivningen. Korrosionen av aluminium i alkalisk lösning är en typisk enhetlig korrosion, såsom alkalisk tvättning. Korrosionsresultatet är att aluminiumytan blir tunnare i ungefär samma takt och vikten minskar. Dock, Det bör påpekas att absolut enhetlig korrosion inte existerar, och tjockleksminskningen varierar från plats till plats. Lokal korrosion avser korrosion som är begränsad till ett specifikt område eller en del av en struktur, och kan delas in i följande kategorier:

1. Pitting

Pitting förekommer i ett mycket lokaliserat område eller en del av en metallyta, orsakar grottor eller gropar som expanderar inåt och till och med orsakar perforering. Om gropdiametern är mindre än gropdjupet, det kallas pitting; om gropdiametern är större än gropdjupet, det kan kallas pitting. I själva verket, det finns ingen strikt gräns mellan grop och grop. Typisk gropkorrosion uppstår när aluminium är i en kloridhaltig vattenlösning. Bland aluminiumkorrosion, gropbildning är det vanligaste, som orsakas av skillnaden mellan potentialen för en viss yta av aluminium och matrispotentialen, eller genom närvaron av föroreningar med olika potentialer än aluminiummatrispotentialen.

Pitting

2. Intergranulär korrosion

Denna typ av korrosion är en selektiv korrosion som inträffar vid korngränsen för en metall eller legering när själva kornen eller kristallerna inte är märkbart korroderade, vilket kommer att orsaka ett kraftigt fall i materialets mekaniska egenskaper, som leder till strukturella skador eller olyckor. Orsaken till intergranulär korrosion är att korngränserna är mycket aktiva under vissa förhållanden, såsom orenheter vid korngränserna, eller en ökning eller minskning av ett visst legeringselement vid korngränserna, som är, det måste finnas ett tunt lager område på korngränserna som är elektronegativt till resten av aluminiumet, och det korroderar först. Denna typ av korrosion kan uppstå i högrent aluminium i saltsyra och högtemperaturvatten. AI-Med, Al-Mg-Si, Al-Mg, och Al-Zn-Mg-legeringar är alla känsliga för intergranulär korrosion.

3. Galvanisk korrosion

Galvanisk korrosion är också en karakteristisk korrosionsform av aluminium. When a less active metal and a more active metal such as aluminum (anode) are in contact in the same environment or when a conductor is connected, a galvanic couple is formed and current flows, causing galvanic corrosion. Galvanic corrosion is also called bimetallic corrosion or contact corrosion. The natural potential of aluminum is very negative. When aluminum contacts other metals, aluminium fungerar alltid som en anod, och korrosion påskyndas. Nästan alla aluminium och aluminiumlegeringar kan inte undvika galvanisk korrosion. Ju större potentialskillnad mellan de två metallerna i kontakt, desto allvarligare är galvanisk korrosion. Det bör noteras att i galvanisk korrosion, ytfaktorn är oerhört viktig, och en stor katod och en liten anod är den mest ogynnsamma kombinationen.

4. Spaltkorrosion

När samma eller olika metaller är i kontakt, eller när metaller är i kontakt med icke-metaller, en spricka kommer att bildas, och korrosion kommer att uppstå vid springan eller dess närhet. Det finns ingen korrosion utanför springan, som orsakas av bristen på syre i springan, eftersom en koncentrationscell bildas vid denna tidpunkt. Spaltkorrosion har nästan ingenting att göra med typen av legering, och även mycket korrosionsbeständiga legeringar kommer att förekomma. Den sura miljön på toppen av springan är drivkraften för korrosion, vilket är en typ av korrosion under sediment (skala). Korrosionen under murbruket på ytan av 6063 legerade arkitektoniska aluminiumprofiler är en mycket vanlig spaltkorrosion under skala. Flänsanslutningsytor, mutter fästytor, överlappande ytor, svetsa porer, slam, skala, föroreningar, etc. under rostskiktet och på metallytan av sedimentskiktet kan alla orsaka sprickkorrosion.

5. Sprickbildning av spänningskorrosion

Spänningskorrosionssprickor är korrosionssprickor som orsakas av samexistensen av dragspänningar och specifika korrosiva medier. Stress kan vara yttre eller kvarvarande spänning inuti metallen. Det senare kan orsakas av deformation under bearbetning och tillverkning, eller genom drastiska temperaturförändringar under härdning, eller av volymförändringar orsakade av förändringar i den inre strukturen. Stress orsakad av nitning, bultning, presspassning, och krymppassning är också restspänning. När dragspänningen på metallytan når sträckgränsen Rpo.2, spänningskorrosionssprickor kommer att uppstå. 2000 serie och 7000 tjocka plattor av aluminiumlegering i serie kommer att ge kvarstående spänningar under härdning, som bör elimineras genom försträckning före åldringsbehandling för att undvika deformation under bearbetning av flygplansdelar eller till och med föra in det i delarna.

Sprickbildning av spänningskorrosion

6. Skiktad korrosion

Denna korrosion kallas även delaminering, peeling, och skiktad korrosion, som helt enkelt kan kallas exfoliering. Det är en speciell korrosionsform av 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, och 7000 serielegeringar. Det är vanligare i extruderade material. När det väl inträffar, den kan skalas av lager för lager som glimmer.

7. Filiform korrosion

This is a type of corrosion that can develop in a worm-like manner under aluminum paint or other coatings, but this type of corrosion has not been found under anodized films. It generally occurs under the coating of aircraft aluminum structures and architectural or structural aluminum parts. Filiform corrosion is related to material composition, pre-coating pretreatment and environmental factors. Miljöfaktorer avser temperatur, fuktighet, klorider, etc.

Intergranulär korrosion av 6000 serielegeringar

Bland de deformerade aluminiumlegeringar som används idag, de mest använda är värmebehandlade och förstärkta 6000 serielegeringar, som är en typ av Al-Mg-Si och Al-Mg-Si-Cu-legeringar. I 2018, totalt 706 vanliga och ovanliga legeringar registrerades hos Aluminiumföreningen, Inc., varav 6000 serielegeringar var de mest talrika, med 126, redovisning för 18%. De har använts flitigt i byggbranschen, strukturella fält och transportutrustning eftersom de har goda formnings- och bearbetningsegenskaper, måttlig styrka och utmärkt korrosionsbeständighet. Dock, om legeringssammansättningsförhållandet inte är lämpligt, eller så är värmebehandlingsparametrarna inte korrekt valda, eller så är bearbetningen och formningen inte lämplig, sedan intergranulär korrosion (IGC) kommer att förekomma i en klorhaltig miljö.

I de flesta fall, intergranular corrosion occurs in alloys containing a small amount of copper and a high Si/Mg ratio. Vanligtvis, the copper content of most copper-containing alloys is no more than 0.4%. Only 6013, 6113, 6056, och 6156 have a copper content as high as 1.1%. Adding copper to Al-Mg-Si alloys is to improve the mechanical properties of the alloy. Studies have found that when observing alloys with intergranular corrosion sensitivity with high-resolution scanning transmission electron microscopy, copper-rich segregation layers and cathodic Q phase precipitates are often found. The Q phase is a quaternary intermetallic phase with a molecular formula of Cu2Mg8 Si5Al4. It precipitates along the grain boundaries, causing the adjacent solid solution to undergo anodic dissolution to form a precipitate-free zone.

Intergranulär korrosion av 6000 serielegeringar

Intergranulär korrosionskänslighetstest

Vid bestämning av den intergranulära korrosionskänsligheten hos aluminiumlegeringar, det finns två vanliga testmetoder: fälttest och accelererat nedsänkningstest. I det accelererade testet, för att påskynda korrosionen, kaliumkloridlösning innehållande saltsyra (ISO 11846 Metod B) eller kaliumkloridlösning med väteperoxid (ASTM G110) används ofta. Efter provet, tvärsnittet av provet observeras metallografiskt eller dess mekaniska egenskapsförlust mäts. Resultaten av det accelererade ISO11846-testet överensstämmer i hög grad med resultaten från fälttestet för marin atmosfär. Dock, i det accelererade testet, det intergranulära korrosionskänsliga aluminiummaterialet har kraftig korrosion (jämn intergranulär korrosion) vid nästan alla korngränser nära provets yta, medan ytan på fältprovet endast korroderar i begränsade områden (lokal korrosion). Trots detta, det accelererade testet är fortfarande en standardmetod som exakt kan avgöra om materialet har intergranulär korrosion.

Bilindustrin använder ofta ISO 11846 Metod B-standard för att avgöra om 6000 serie aluminiumlegering har intergranulär korrosion. Vid provning enligt denna standard, doppa först ett litet prov (ytarea <20cm2) i en sur natriumkloridlösning (pH = 1) vid rumstemperatur för 24 timmar, och utför sedan en metallografisk undersökning för att bestämma typen av korrosion, gropfrätning eller intergranulär korrosion. Hur stor andel av ytan som skadats av korrosion och det maximala korrosionsdjupet återstår att fastställa. Recent studies have shown that some major changes in the test conditions are allowed without having a major impact on the reproducibility of the test results. Särskilt, the standard stipulates that the ratio of the electrolyte volume to the sample surface area must not be less than 5ml/cm2, annars kommer det att ha en stor inverkan på den intergranulära korrosionshastigheten.

Förutsättningen för korrosion på provytan är att det måste ske en katodisk reaktion (vätefällning och syrereduktion). Testlösningens pH-värde ökar med tiden, vilket minskar elektrolytkorrosionen.

Bland de 8 serie av deformerade aluminiumlegeringar, de 6000 serielegering är en typ av Al-Mg-Si (Cu, Zn) legering, en av de legeringar som är mest mottagliga för intergranulär korrosion, som är, denna serie av legeringar har en ganska stark känslighet för intergranulär korrosion.

För att testa den intergranulära korrosionsbenägenheten hos 6000 serielegeringar, en av de mest effektiva metoderna är att utföra alkalisk etsning och sedan dekontaminering efter ISO 11846 standardtest, och saneringsbehandlingen använder koncentrerad salpetersyralösning. Dock, etsning i 2min-5min i en NaOH-lösning med en temperatur på 50℃-60℃ och en koncentration av (5-10) vikt% kommer att påverka testresultaten.

Ett effektivt alternativ till alkalisk etsning är att använda salpetersyra/fluorvätesyralösning, som effektivt kan ta bort aluminium från järnrika primärpartiklar på ytan. Det är känt att aluminiumpartiklar kan påskynda korrosionen av aluminiumlegeringar i kloridlösningar eftersom de är lokala mikroskopiska katoder och dessa partiklar är också källan till intergranulär korrosion (IGC). Jämfört med korrosion i alkaliska lösningar, legeringar korroderar långsammare i salpetersyra/fluoridlösningar.

6000 serielegering är inte bara den mest använda, största volymen, mest varierande (stämpla) deformerad aluminiumlegering, men också en av de mest känsliga för intergranulär korrosion. Dock, så länge som processspecifikationerna, speciellt värmebehandlingsprocessen, följs strikt i produktionen, strukturen är rimligt utformad, och produktionen är utmärkt, denna korrosion kan helt undvikas. Den intergranulära korrosionskänsligheten hos 6000 seriens legeringsstrukturer och delar är också nära relaterade till deras arbetsmiljö, så full uppmärksamhet bör ägnas vid utformningen av strukturen.