พฤติกรรมการกัดกร่อนของ 5052 และ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์ในสภาพแวดล้อมใต้ท้องทะเลลึก

พฤติกรรมการกัดกร่อนของ 5052 และ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์ในสภาพแวดล้อมใต้ท้องทะเลลึก

อลูมิเนียมอัลลอยด์มีความหนาแน่นต่ำ, ต้านทานความเมื่อยล้าสูง, ความแข็งแรงเฉพาะสูงและความแข็งเฉพาะ. เป็นหนึ่งในวัสดุโครงสร้างโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม. มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและใช้ในวิศวกรรมทางทะเลมากขึ้นเรื่อยๆ. กว้างขวาง. การสะสมของข้อมูลการกัดกร่อนของอลูมิเนียมอัลลอยด์ในต่างประเทศที่สัมผัสทะเลจริงเริ่มด้วยการทดลองสัมผัสในบริเวณคลองปานามาในทศวรรษที่ 1940.

5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์

จาก 1962 ถึง 1970, สหรัฐอเมริกา. กองทัพเรือได้ทำการทดลองการสัมผัสทะเลจริงขนาดใหญ่ในพอร์ตวินมี, แคลิฟอร์เนีย.

วัสดุที่สัมผัสมีมากถึง 475 ชนิดของโลหะผสม, รวมทั้ง 7 อลูมิเนียมอัลลอยด์ เช่น 1100, 2014, 3003, 5052, 5083, 6061 และ 7002. ไม่เพียงแต่มีการทดลองการสัมผัสการกัดกร่อนในทะเลน้ำตื้นเท่านั้น, แต่ยังรวมถึงสภาพใต้ทะเลลึกในช่วง 700-2,000 เมตรด้วย. ศึกษาประสิทธิภาพการกัดกร่อนของวัสดุดังต่อไปนี้.

องค์ประกอบทางเคมีของ 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียม

ผลขององค์ประกอบผสมต่อความต้านทานการกัดกร่อนของอลูมิเนียมอัลลอยด์

องค์ประกอบโลหะผสมในโลหะผสมอลูมิเนียมส่วนใหญ่ส่งผลต่อความต้านทานของเทียนโดยสร้างการรวมและโลหะผสมที่แตกต่างกัน [ม, 11, 14-22].

การก่อตัวหลักของ 5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์ คือ Al6 (เฟ, ล้าน) สารประกอบระหว่างโลหะและเฟส P (Mg2Al3). ศักยภาพของ Al6 (เฟ, ล้าน) สารประกอบระหว่างโลหะมีค่าประมาณ -700mV (ป.ล, ด้านล่างเหมือนกัน), ซึ่งสูงกว่าเมทริกซ์ศักยภาพเล็กน้อย (-800เอ็มวี) มีอยู่เป็นเฟสแคโทด; ในขณะที่ลูเฟส (Mg2Al3) ศักย์ไฟฟ้าประมาณ -920mV, ซึ่งต่ำกว่าศักยภาพของเมทริกซ์เล็กน้อย, ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก 116_181.

อัตราการกัดกร่อนของ 5052 และ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์ในทะเลลึก

สำหรับ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์, การก่อตัวหลักคือระยะเจือปน A1Fe-Si และ Mg2Si. ศักยภาพของเฟส A1Fe-Si อยู่ที่ประมาณ -200mV, ซึ่งสูงกว่าศักยภาพของเมทริกซ์มาก, และมีอยู่เป็นเฟสแคโทด; ศักยภาพของเฟส Mg2Si อยู่ที่ประมาณ -1200mV, ต่ำกว่าศักยภาพของพื้นผิวมาก, ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก 119_221.

เฟสที่สองและเมทริกซ์โลหะผสมอะลูมิเนียมประกอบกันเป็นไมโครคัปเปิล. ดิ 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียมมีผลไมโครคัปเปิลที่แตกต่างกันเนื่องจากโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกัน. เฟส Mg2Al3 ที่มีศักยภาพต่ำใน 5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์จะสึกกร่อนเป็นขั้วบวกเป็นพิเศษ, และ A1- เฟส Fe-Mn มีศักยภาพสูงเมื่อเทียบกับสารตั้งต้น, ซึ่งจะส่งเสริมการกัดกร่อนของพื้นผิวโดยรอบ. ตั้งแต่ระยะที่สองของ Mg2Si, ซึ่งมีศักยภาพต่ำใน 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์, มีศักยภาพต่ำมากเมื่อเทียบกับวัสดุพิมพ์, มันทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและกัดกร่อนเป็นพิเศษ; เฟส Al-Fe^Si สัมพันธ์กับศักยภาพของสารตั้งต้นที่สูงมาก, เป็นเฟสแคโทด, มันจะส่งเสริมการกัดกร่อนของพื้นผิวโดยรอบ, และเร่งการกัดกร่อนของ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์.

5มม. ความหนา 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์

เมื่อเทียบกับ 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียม, ทั้งสองเฟสใน 6061 โลหะผสมอลูมิเนียม มีความต่างศักย์ที่มากกว่า, และผลของไมโครคัปเปิลนั้นยิ่งใหญ่กว่า, ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุน. หลังจากเกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุน, มันจะเติบโตอย่างรวดเร็วและเกิดการผุกร่อนทะลุในที่สุด. .ความต่างศักย์ระหว่างสองเฟสใน 5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์มีขนาดเล็กกว่าของ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์, และไมโครคัปเปิลเอฟเฟกต์มีขนาดเล็ก, และระดับความพรุนของมันจะต่ำกว่าเล็กน้อย 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์. การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการกัดกร่อน.

อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมใต้ท้องทะเลลึกต่อการกัดกร่อนของโลหะผสมอะลูมิเนียม

การจุดระเบิดของโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน, นั่นคือ, ระยะนิวเคลียสแบบบ่อและระยะการเจริญเติบโตแบบบ่อ. มีสามทฤษฎีหลักเกี่ยวกับสาเหตุของการแตกของฟิล์มทู่และนิวเคลียสของรูพรุนที่แพร่กระจายได้, กล่าวคือ, กลไกการซึมผ่านของไอออน, กลไกการแตกของฟิล์ม Passivation และกลไกการดูดซับ ในหมู่พวกเขา, พิจารณากลไกการแทรกซึมของคลอไรด์ไอออน: เมื่อแอนไอออนรุนแรง (เช่น C1″) ถูกดูดซับบนฟิล์มฟิล์ม, รัศมีไอออนของคลอไรด์มีขนาดเล็กและง่ายต่อการผ่านฟิล์มทู่. ไอออนเหนี่ยวนำที่แข็งแกร่งเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, ดังนั้นจึงสามารถรักษาความหนาแน่นกระแสสูงไว้ที่จุดใดจุดหนึ่งบนฟิล์มได้, และไอออนบวกได้รับการเลื่อนตำแหน่งให้เคลื่อนที่แบบสุ่ม. เมื่อสนามไฟฟ้าที่ส่วนต่อประสานของฟิล์มถึงค่าวิกฤต, เกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุน [241. กลไกการแตกของฟิล์มทู่คือ Macxloiald’s point defect model ได้รับการพัฒนาขึ้น: แอนไอออนที่ก้าวร้าว (เช่น Cl_) ถูกดูดซับบนพื้นผิวออกไซด์และทำปฏิกิริยากับไอออนบวกที่ส่วนต่อประสานไอออน/สารละลาย, ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของประจุบวกในฟิล์มทู่. ตำแหน่งงานว่างเหล่านี้ย้ายไปยังส่วนต่อประสานโลหะ/ฟิล์ม, เมื่อไอออนบวกที่ว่างถึงอินเทอร์เฟซโลหะ/ฟิล์มไม่สามารถใช้งานได้, ตำแหน่งงานว่างไอออนบวกส่วนเกินรวมตัวกันเพื่อสร้าง "คลัสเตอร์ตำแหน่งงานว่าง", ซึ่งแยกฟิล์มทู่ออกจากพื้นผิวโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ, เกิดเป็นรูพรุนและทฤษฎีการดูดซับเรียกว่าการกัดกร่อนแบบรูพรุน. เหตุการณ์นี้เกิดจากการดูดซับที่แข่งขันกันของ Cl_ และ O126]. เมื่อเกิดหลุมการกัดกร่อน, การกัดกร่อนแบบรูพรุนจะพัฒนาอย่างรวดเร็ว. นี่เป็นเพราะกระบวนการทำให้เป็นกรดและเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติภายในหลุม: รัฐ (ศักยภาพเป็นลบมากขึ้น) กลายเป็นแอโนด. พื้นผิวของอลูมิเนียมอัลลอยด์นอกรูยังคงอยู่ในสถานะทู่, และมีโอกาสเป็นบวกมากขึ้นที่จะกลายเป็นแคโทด; ดังนั้น, เซลล์กัดกร่อนไมโครพอยต์คู่กระตุ้นแบบแอคทิเวชันถูกสร้างขึ้นทั้งภายในและภายนอกรูกัดกร่อน; โลหะในรูกัดกร่อน ปฏิกิริยาแอโนดในรูขุมขนสามารถแสดงเป็นการสะสมของผลิตภัณฑ์กัดกร่อน (A1203, SiO2, และ Mg3 จำนวนเล็กน้อย(S04)2(0ชม)2 และ NaCl) ที่ปากหลุมกัดกร่อน, ค่อยๆสร้างเซลล์ที่ถูกปิดกั้น, ซึ่งเป็นตัวขัดขวางการก่อตัวของรูขุมขน. การย้ายถิ่นของไอออนภายในและภายนอกและการแพร่กระจายของออกซิเจนที่ละลายน้ำ. แบตเตอรี่ความเข้มข้นของออกซิเจนก่อตัวขึ้นทั้งภายในและภายนอกรู; สภาวะความเป็นกรดสูงและความเข้มข้นของคลอไรด์ไอออนสูงในรูทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะในรูมากขึ้น, จึงเกิดกระบวนการเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติของแบตเตอรี่ที่ถูกบล็อก.

สรุปการวิเคราะห์

• (1) อัตราการกัดกร่อนและความลึกของรูพรุนสูงสุด 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียมในสภาพแวดล้อม 1,200 ม. ในทะเลจีนใต้นั้นต่ำกว่าในสภาพแวดล้อม 800 ม. ในทะเลจีนใต้. ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน, อัตราการกัดกร่อนและความลึกของรูพรุนสูงสุด 5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์ ความลึกของหลุมต่ำกว่าของ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์.
• (2) การวิเคราะห์เปรียบเทียบข้อมูลการทดลองและข้อมูลวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องแสดงให้เห็นว่าเมื่อความลึกของน้ำเพิ่มขึ้น, ความลึกของรูพรุนสูงสุด 5052 และ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง, และความลึกของบ่อสูงสุดจะปรากฏที่ระดับน้ำลึกประมาณ 800 ม.
• (3) ทั้งคู่ 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียมมีการกัดกร่อนตามซอกและรอยทะลุในบริเวณที่โลดโผน, และการกัดกร่อนตามซอกหลืบของ 5052 อลูมิเนียมอัลลอยด์นั้นร้ายแรงกว่า, และเกิดการกัดกร่อนของร่องอย่างรุนแรงในส่วน: 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียมเป็นหลักในการกัดกร่อนแบบ Pitting ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว, และหลุมเทียนที่ผิวของ 6061 อลูมิเนียมอัลลอยด์มีความลึกและหนาแน่นกว่า, และรูพรุนและการเจาะทะลุปรากฏในสภาพแวดล้อมใต้ทะเลลึก 800 เมตร.
• (4) ผลิตภัณฑ์กัดกร่อนสีขาวบนพื้นผิวของ 5052 และ 6061 โลหะผสมอลูมิเนียมประกอบด้วย A1203, Si02, และ Mg3 จำนวนเล็กน้อย(S04)2(0ชม)2 และ NaCl.