Tra le leghe di alluminio lavorato oggigiorno, le più diffuse sono le leghe della serie 6000, rinforzabili mediante trattamento termico, che appartengono alla classe delle leghe Al-Mg-Si e Al-Mg-Si-Cu.
Nel 2018, 706 leghe comuni e non comuni erano registrate presso The Aluminum Association, Inc., di cui le leghe della serie 6000 erano le più diffuse, con 126 unità, pari al 18%, impiegate nel settore edile, strutturale e dei trasporti. Le attrezzature sono state ampiamente utilizzate grazie alla loro buona formabilità, alla resistenza moderata e all'eccellente resistenza alla corrosione.
Tuttavia, se il rapporto di composizione della lega non è appropriato, i parametri del trattamento termico non sono selezionati correttamente o la lavorazione e la formatura non sono appropriate, si verificherà una corrosione intergranulare in un ambiente contenente cloro.
Nella maggior parte dei casi, la corrosione intergranulare si verifica in leghe con una piccola quantità di rame e un elevato rapporto Si/Mg. Solitamente, il contenuto di rame nella maggior parte delle leghe contenenti rame non supera lo 0.4%, e solo in 4 leghe come 6013, 6113, 6056 e 6156 si riscontra un contenuto di rame elevato. Il contenuto di rame può raggiungere l'1.1% e il rame viene aggiunto alla lega Al-Mg-Si per migliorarne le proprietà meccaniche.
Lo studio ha rilevato che tutte le leghe con predisposizione alla corrosione intergranulare presentavano spesso strati di segregazione ricchi di rame e precipitati catodici di fase Q, osservati tramite microscopia elettronica a scansione e trasmissione ad alta risoluzione. La fase Q è una fase intermetallica quaternaria con formula molecolare Cu₂Mg₂Si₂Al₂, che precipita lungo il bordo grano, causando la dissoluzione anodica della soluzione solida adiacente e formando una zona priva di precipitati.
Test di suscettibilità alla corrosione intergranulare
Esistono due metodi di prova comunemente utilizzati per determinare la suscettibilità alla corrosione intergranulare delle leghe di alluminio: la prova sul campo e la prova di immersione accelerata.
Nelle prove accelerate, per accelerare la corrosione, si utilizzano spesso soluzioni di cloruro di potassio contenenti acido cloridrico (ISO 11846 Metodo B) o soluzioni di cloruro di potassio con perossido di idrogeno (ASTM G110). Dopo la prova, si procede all'osservazione metallografica della sezione trasversale del campione o alla misurazione della perdita delle sue proprietà meccaniche.
I risultati del test accelerato ISO 11846 sono in forte accordo con i risultati dei test sul campo in atmosfera marina, ma l'alluminio soggetto a corrosione intergranulare mostra una grave corrosione su quasi tutti i bordi dei grani vicino alla superficie del campione durante il test accelerato (corrosione intergranulare uniforme), mentre la superficie dei campioni del test sul campo si è corrosa solo in aree limitate (corrosione localizzata).
Tuttavia, i test accelerati restano il metodo standard per determinare con precisione se un materiale presenta corrosione ai bordi dei grani.
L'industria automobilistica spesso valuta se le leghe di alluminio della serie 6000 presentano corrosione intergranulare secondo la norma ISO 11846 Metodo B. Quando si esegue il test secondo questa norma, immergere completamente un piccolo campione (superficie < 20 cm).2) in una soluzione acida di cloruro di sodio (pH=1) a temperatura ambiente per 24 ore, quindi eseguire un esame metallografico per determinare il tipo di corrosione (per vaiolatura o intergranulare). Corrosione), oltre a determinare la percentuale di superfici danneggiate dalla corrosione e la profondità massima della corrosione.
Studi recenti hanno dimostrato che consentire ampie variazioni nelle condizioni di prova non ha un impatto significativo sulla riproducibilità dei risultati. In particolare, la norma stabilisce che il rapporto tra il volume dell'elettrolita e la superficie del campione non deve essere inferiore a 5 mL/cm.2, altrimenti la velocità di corrosione intergranulare sarà notevolmente influenzata.
La condizione per la corrosione sulla superficie del campione è che si verifichi una reazione catodica (sviluppo di idrogeno, riduzione di ossigeno), che il valore del pH della soluzione di prova aumenti nel tempo e che la corrosione dell'elettrolita diminuisca.
Tra le leghe di alluminio deformabili della serie 8, la lega della serie 6000 è un tipo di lega Al-Mg-Si (Cu, Zn), una delle leghe più soggette a corrosione intergranulare. Suscettibilità alla corrosione intermittente.
Per testare la tendenza alla corrosione intergranulare delle leghe della serie 6000, uno dei metodi più efficaci consiste nell'effettuare un'incisione con soluzione alcalina dopo il test standard ISO 11846 e nel successivo trattamento di decontaminazione. Per il trattamento di decontaminazione viene utilizzata una soluzione concentrata di acido nitrico. Tuttavia, l'incisione in una soluzione di NaOH a una temperatura di 50~60 °C e una frazione in massa del 5%~10% per 2~5 minuti influenzerà i risultati del test.
Un'alternativa efficace all'incisione alcalina è l'uso di una soluzione di acido nitrico/fluoridrico, che rimuove efficacemente l'alluminio dalle macchie protoplasmatiche ricche di ferro sulla superficie. È noto che le particelle di alluminio possono accelerare la corrosione delle leghe di alluminio in soluzioni di cloruri, poiché costituiscono catodi microscopici locali, e queste particelle sono anche all'origine della corrosione intergranulare. Le leghe si corrodono più lentamente in soluzioni di acido nitrico/fluoruro rispetto alla liscivia.
Quanto sopra è il contenuto di corrosione intergranulare delle leghe di alluminio della serie 6000 organizzato da CAL.
