Корозія алюмінію та алюмінієвих сплавів в основному включає точкову корозію, міжкристалітну корозію, корозійне розтріскування під напругою та корозію відшарування. Незважаючи на те, що алюміній має досить високу стійкість до корозії, незалежно від того, який це металевий матеріал і наскільки висока його стійкість до корозії, під час використання завжди відбуватиметься деяка ступінь втрати від корозії. Щорічна втрата алюмінію від корозії становить близько 0,5% річного виробництва алюмінію. Серед деформованих алюмінієвих сплавів найвищу продуктивність має серія 6000. Хоча його корозійна стійкість не така хороша, як у алюмінієвих сплавів серій 1000, 3000 або 5000, вона набагато вища, ніж у алюмінієвих сплавів серій 2000 і 7000. Сплави серії 6000 також мають більшу схильність до міжкристалічної корозії, тому оцінку чутливості до міжкристалітної корозії слід проводити для матеріалів із алюмінієвих сплавів серії 6000, які використовуються у важливих конструкціях.
Класифікація корозії алюмінію
З точки зору морфології корозії, корозію алюмінію можна розділити на загальну корозію та локалізовану корозію. Перша, також відома як рівномірна корозія або загальна корозія, відноситься до рівномірного псування поверхні матеріалу при контакті з навколишнім середовищем. Корозія алюмінію в лужних розчинах є типовим прикладом рівномірної корозії, наприклад, під час лужного очищення, де результатом є те, що алюмінієва поверхня стоншується приблизно з однаковою швидкістю, що призводить до зменшення маси. Однак слід зазначити, що абсолютно рівномірної корозії не існує, оскільки зменшення товщини різне в різних областях. Локалізована корозія стосується корозії, обмеженої певними регіонами або частинами конструкції, і її можна розділити на такі категорії:
1. Точкова корозія
Точкова корозія виникає в дуже локалізованих областях або плямах на поверхні металу, викликаючи порожнини або ямки, які поширюються всередину, і навіть можуть призвести до перфорації. Коли діаметр отвору ями менший за глибину ями, це називається точковою корозією; коли діаметр отвору ями більший за глибину ями, це можна назвати щілинною корозією. Насправді немає чіткої межі між точковою та щілинною корозією. Корозія, яка виникає на алюмінії у водних розчинах, що містять хлориди, є типовим прикладом точкової корозії. У корозії алюмінію найбільш поширеною є точкова корозія, яка спричинена певною ділянкою алюмінію, що має потенціал, що відрізняється від потенціалу основного металу, або наявністю домішок з потенціалом, відмінним від потенціалу основного металу алюмінію.
2. Міжкристалічна корозія
Цей тип корозії виникає на межах зерен металів або сплавів без значного впливу на самі зерна або кристали. Це форма селективної корозії, яка може різко погіршити механічні властивості матеріалу, потенційно спричинивши пошкодження конструкції або нещасні випадки. Причиною міжкристалітної корозії є те, що за певних умов межі зерен є дуже активними, наприклад наявність домішок на границях зерен або збільшення або зменшення певного легуючого елемента на границях зерен. Іншими словами, на межі зерен має бути тонка область, яка є електронегативною відносно решти алюмінію, який переважно піддається корозії. Алюміній високої-чистості може зазнавати такого типу корозії в соляній кислоті та воді з високою{5}}температурою. Такі сплави, як Al-Cu, Al-Mg-Si, Al-Mg і Al-Zn-Mg, усі чутливі до міжкристалітної корозії.
3. Гальванічна корозія
Гальванічна корозія також є характерною формою корозії алюмінію. Коли менш реакційноздатний метал і більш реакційноздатний метал, наприклад алюміній, вступають у контакт в одному середовищі або з’єднуються провідником, утворюється гальванічна пара, яка викликає потік струму та призводить до гальванічної корозії. Гальванічну корозію також називають біметалевою корозією або контактною корозією. Алюміній має дуже негативний природний потенціал, і коли він контактує з іншими металами, він завжди діє як анод, прискорюючи корозію. Майже весь алюміній і алюмінієві сплави не можуть уникнути гальванічної корозії. Чим більша різниця потенціалів між двома металами, що контактують, тим сильнішою є гальванічна корозія. Слід зазначити, що при гальванічній корозії надзвичайно важливим є співвідношення площ; великий катод у парі з маленьким анодом є найбільш несприятливим поєднанням.
4. Щілинна корозія
Коли метали одного або різних типів або метали з не-металами вступають у контакт, утворюються щілини, що призводить до корозії в щілинах або прилеглих ділянках, тоді як ділянки поза щілиною залишаються неіржавілими. Це викликано нестачею кисню в щілині, що призводить до утворення концентраційної комірки. Щілинна корозія майже не залежить від типу сплаву, і вона може зазнавати навіть сплавів із високою корозійною{3}}стійкістю. Кисле середовище у верхній частині щілини є рушійною силою корозії та є формою корозії під -відкладеннями. Корозія під розчином на архітектурних алюмінієвих профілях із сплаву 6063 є дуже поширеним типом щілинної корозії,-спричиненої відкладеннями. Фланцеві з’єднання, поверхні кріплення гайки, з’єднання внахлест, пори зварювання, ділянки під шарами іржі та відкладення, такі як шлам, окалина та домішки на поверхні металу, можуть спровокувати щілинну корозію.
5. Корозійне розтріскування під напругою
Корозійне розтріскування під напругою — це корозійне розтріскування, спричинене співіснуванням напруги розтягування та специфічних корозійних середовищ. Напруга може бути зовнішньою або залишковою напругою всередині металу, остання з яких може бути спричинена деформацією під час обробки та виготовлення, інтенсивними змінами температури під час загартування або змінами об’єму внаслідок внутрішніх структурних змін. Напруги, спричинені заклепками, болтовим кріпленням, пресовими або усадковими посадками, також є залишковими напругами. Корозійне розтріскування під напругою виникає, коли розтягуюча напруга на поверхні металу досягає межі текучості Rpo.2. Залишкова напруга створюється в товстих пластинах з алюмінієвих сплавів серії 2000 і 7000 під час загартування, і її слід усунути за допомогою попереднього -розтягування перед обробкою старінням, щоб запобігти деформації під час обробки частин літака або навіть перенесення на деталі.
6. Міжкристалічна корозія
Цей тип корозії також називають відшаруванням, відшаровуванням або пластинчастою корозією, і його можна просто називати відшаруванням. Це особлива форма корозії в сплавах серій 2000, 5000, 6000 і 7000, яка зазвичай спостерігається при екструзії. Як тільки це відбувається, воно може відшаровуватися шар за шаром, як слюда.
7. Ниткоподібна корозія
Це тип корозії, який може розвиватися у формі черв’яка під плівкою фарби чи іншими покриттями алюмінієвих матеріалів, але цю корозію не виявлено під анодованими плівками. Зазвичай це відбувається під покриттям алюмінієвих конструктивних компонентів літаків і алюмінієвих деталей у будівлях або спорудах. Ниткоподібна корозія пов’язана зі складом матеріалу, попередньою -обробкою перед нанесенням покриття та факторами навколишнього середовища. До факторів навколишнього середовища належать температура, вологість, хлориди тощо.
Міжкристалічна корозія сплавів серії 6000
У більшості випадків міжкристалічна корозія виникає в сплавах, що містять невелику кількість міді та високий рівень Si/Mg. Зазвичай вміст міді в більшості сплавів,-що містять мідь, не перевищує 0,4%, і лише чотири сплави-6013, 6113, 6056 і 6156-мають вміст міді до 1,1%. Мідь додають до сплавів Al-Mg-Si для покращення механічних властивостей сплаву. Дослідження виявили, що в сплавах, схильних до міжкристалітної корозії, скануюча просвічуюча електронна мікроскопія з високою -роздільністю часто виявляє-багаті міддю окремі шари та катодні виділення Q-фази. Q-фаза — це четвертинна інтерметалічна фаза з молекулярною формулою Cu2Mg8Si5Al4, яка осідає вздовж меж зерен і спричиняє анодне розчинення сусіднього твердого розчину, що призводить до утворення зон без опадів.
Тест на сприйнятливість до міжкристалітної корозії
Під час визначення сприйнятливості алюмінієвих сплавів до міжкристалітної корозії використовуються два поширені методи випробувань: випробування на місці-і прискорене випробування зануренням. У прискорених випробуваннях для прискорення корозії часто використовуються такі розчини, як хлорид калію, що містить соляну кислоту (ISO 11846, метод B) або хлорид калію з додаванням перекису водню (ASTM G110). Після випробування поперечний-переріз зразка досліджується металографічно або вимірюється втрата його механічних властивостей. Результати прискорених випробувань ISO 11846 дуже узгоджуються з-випробуваннями на місці в морській атмосфері. Однак під час прискорених випробувань алюмінієві матеріали, чутливі до міжкристалітної корозії, виявляють сильну корозію майже на всіх межах зерен поблизу поверхні зразка (рівномірна міжкристалічна корозія), тоді як під час-випробувань на місці поверхня зразка виявляє корозію лише в обмежених областях (локалізована корозія). Тим не менш, прискорене випробування залишається стандартним методом для точного визначення того, чи є матеріал схильним до корозії меж зерен.
