В качестве сырья алюминиевая пластина, алюминиевая фольга и другие продукты, алюминий был широко распространен. Качество алюминия напрямую определяет качество таких продуктов, как алюминиевые листы. Коррозионная стойкость алюминия очень важна. В этой статье были оценены причины коррозии алюминия и восприимчивость к межкристаллитной коррозии алюминиевых сплавов серии 6000.
Коррозия алюминия и алюминиевых сплавов в основном включает точечную коррозию, межкристаллитную коррозию, коррозионное растрескивание под напряжением и ламинарную коррозию. Сплавы серии 6000 имеют самый большой выход среди деформированных алюминиевых сплавов. Хотя их коррозионная стойкость не так хороша, как у алюминиевых сплавов серий 1000, 3000 и 5000, она намного выше, чем у алюминиевых сплавов серий 2000 и 7000. Межкристаллитная тенденция сплавов серии 6000 также относительно велика.
Классификация коррозии алюминия
С точки зрения морфологии коррозии коррозию алюминия можно разделить на общую коррозию и локальную коррозию. Первая также называется равномерной коррозией, также известна как общая коррозия, что означает, что поверхность материала, контактирующая с окружающей средой, равномерно корродирует и теряет.
Коррозия алюминия в щелочном растворе является типичной равномерной коррозией, например, при щелочной мойке, результатом коррозии является то, что поверхность алюминия утончается примерно с одинаковой скоростью, а качество ухудшается. Однако следует отметить, что равномерной коррозии не существует, и уменьшение толщины варьируется от места к месту.
Локальная коррозия означает, что возникновение коррозии ограничивается определенной областью или частью конструкции, и ее можно разделить на следующие категории:
Точечная коррозия алюминия
Точечная коррозия алюминия происходит на очень локальных участках или частях поверхности металла, вызывая расширение полостей или раковин и даже появление перфораций.
Если диаметр отверстия питтинга меньше глубины питтинга, это называется точечной коррозией; если диаметр отверстия питтинга больше глубины питтинга, это можно назвать точечной коррозией. На самом деле, нет строгой границы между питтингом и точечной коррозией.
Типичная точечная коррозия алюминия в хлоридсодержащих водных растворах. Среди коррозии алюминия наиболее распространена точечная коррозия, которая вызвана тем, что потенциал определенной области алюминия отличается от потенциала подложки, или наличием примесей, потенциал которых отличается от потенциала алюминиевой подложки.
Межкристаллитная коррозия алюминия
Этот вид коррозии является избирательной коррозией, которая возникает на границах зерен металлов или сплавов, когда сами зерна или кристаллы не подвергаются значительной эрозии, что приводит к резкому снижению механических свойств материалов, что приводит к структурным повреждениям или авариям.
Причиной межкристаллитной коррозии является то, что граница зерен очень активна при определенных условиях, таких как наличие примесей на границе зерен или увеличение или уменьшение легирующего элемента на границе зерен, то есть на границе зерен должен быть тонкий слой остального алюминия.
Часть электроотрицательной области преимущественно корродирует. Эта коррозия происходит с алюминием высокой чистоты в соляной кислоте и высокотемпературной воде. Сплавы Al-Cu, Al-Mg-Si, Al-Mg и Al-Zn-Mg чувствительны к межкристаллитной коррозии.
Гальваническая коррозия алюминиевых материалов
Гальваническая коррозия также является характерной формой коррозии алюминия. Гальваническая коррозия происходит, когда менее реактивный металл и более реактивный металл, такой как алюминий (анод), вступают в контакт в одной и той же среде или когда проводники соединены, образуя гальваническую пару и вызывая протекание тока.
Гальваническая коррозия также известна как биметаллическая коррозия или контактная коррозия. Естественный потенциал алюминия очень отрицательный. Когда алюминий контактирует с другими металлами, алюминий всегда является анодом, и коррозия ускоряется. Почти все алюминиевые и алюминиевые сплавы не могут избежать гальванической коррозии. Чем больше разность потенциалов между двумя контактирующими металлами, тем серьезнее гальваническая коррозия. Следует отметить, что при гальванической коррозии фактор площади чрезвычайно важен, и большой катод и маленький анод являются наиболее неблагоприятной комбинацией.
Коррозионное растрескивание алюминиевой пластины под напряжением
Коррозионное растрескивание под напряжением — это коррозионное растрескивание, вызванное сосуществованием растягивающего напряжения и определенных коррозионных сред. Напряжение может быть внешним или внутренним остаточным напряжением в металле, последнее может быть вызвано деформацией во время обработки, резкими изменениями температуры во время закалки или изменениями объема, вызванными изменениями внутренней структуры.
Напряжения, возникающие при клепке, болтовом соединении, прессовой посадке и горячей посадке, также являются остаточными напряжениями. Когда растягивающее напряжение на поверхности металла достигает предела текучести Rp0.2, происходит коррозионное растрескивание под напряжением.
Толстые листы из алюминиевого сплава серий 2000 и 7000 во время закалки создают остаточное напряжение, поэтому перед старением их следует предварительно растянуть, чтобы избежать деформации или даже проникновения в детали при обработке деталей самолетов.
Межкристаллитная коррозия алюминиевых сплавов серии 6000
Среди используемых сегодня деформируемых алюминиевых сплавов наиболее широко используются сплавы серии 6000, которые можно упрочнить термической обработкой, которые относятся к классу сплавов Al-Mg-Si и Al-Mg-Si-Cu. В 2018 году в The Aluminum Association, Inc. было зарегистрировано 706 распространенных и необычных сплавов, из которых сплавы серии 6000 были самыми распространенными — 126, что составляет 18%.
Алюминий серии 6000 широко используется в строительной промышленности, конструкционной сфере и транспортном оборудовании из-за его хорошей формуемости, умеренной прочности и превосходной коррозионной стойкости. Однако, если соотношение состава сплава не является подходящим, параметры термообработки не выбраны должным образом или обработка и формовка не являются подходящими, в среде, содержащей хлор, будет происходить межкристаллитная коррозия.
В большинстве случаев межкристаллитная коррозия возникает в сплавах, содержащих небольшое количество меди и высокое отношение Si/Mg. Обычно содержание меди в большинстве медьсодержащих сплавов составляет менее 0.4%, и только 4 сплава, такие как 6013, 6113, 6056 и 6156, имеют содержание меди до 1.1%, а медь добавляется в сплав Al-Mg-Si для улучшения механических свойств сплава.
Исследование показало, что все сплавы с восприимчивостью к межкристаллитной коррозии часто имели богатые медью слои сегрегации и катодные выделения Q-фазы при наблюдении с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Фаза Q представляет собой четверную интерметаллическую фазу с молекулярной формулой Cu2Mg8Si5Al4, которая выделяется вдоль границы зерна, вызывая анодное растворение прилегающего твердого раствора с образованием зоны, свободной от выделений.
Проверка восприимчивости к межкристаллитной коррозии алюминиевых пластин и других алюминиевых материалов
Существует два наиболее распространенных метода проверки восприимчивости алюминиевых сплавов к межкристаллитной коррозии: полевые (эксплуатационные) испытания и ускоренные испытания погружением.
При ускоренных испытаниях для ускорения коррозии часто используют раствор хлорида калия, содержащий соляную кислоту (метод B по ISO 11846) или раствор хлорида калия с перекисью водорода (ASTM G110). После испытания проводят металлографическое наблюдение поперечного сечения образца или измерение потери его механических свойств.
Результаты ускоренных испытаний ISO 11846 в высокой степени согласуются с результатами полевых испытаний в морской атмосфере, но подверженный межкристаллитной коррозии алюминиевый материал демонстрирует сильную коррозию почти на всех границах зерен вблизи поверхности образца во время ускоренного испытания (равномерная межкристаллитная коррозия). ), тогда как поверхность образцов для полевых испытаний корродировала только на ограниченных участках (локальная коррозия). Тем не менее, ускоренные испытания остаются стандартным методом для точного определения наличия у материала коррозии по границам зерен.
В автомобильной промышленности часто судят о наличии межкристаллитной коррозии у алюминиевых сплавов серии 6000 по стандарту ISO 11846 Method B. При испытании по этому стандарту сначала полностью погружают небольшой образец (площадь поверхности < 20 см2) в кислый раствор хлорида натрия (pH=1) при комнатной температуре на 24 часа, а затем проводят металлографическое исследование для определения типа коррозии (точечная или межкристаллитная). Коррозия), а также определяют процент поврежденной коррозией поверхности и максимальную глубину коррозии.
Суммировать
Сплав серии 6000 — это не только разновидность деформируемого алюминиевого сплава с широким применением, большим выпуском и множеством разновидностей (марок), но и один из деформируемых сплавов с высокой чувствительностью к межкристаллитной коррозии.
Однако при условии строгого соблюдения технологических требований в процессе производства, особенно процесса термообработки, разумного проектирования конструкции и высокого качества изготовления, этого вида коррозии можно полностью избежать.
Подверженность межкристаллитной коррозии конструкции и деталей из алюминиевого сплава серии 6000 также тесно связана с рабочей средой. При проектировании конструкции следует обратить внимание на то, возникнет ли коррозия во время обработки алюминиевого материала.
