Korrosionen av aluminium och aluminiumlegeringar inkluderar huvudsakligen gropfrätning, intergranulär korrosion, spänningskorrosionssprickor och exfolieringskorrosion. Även om aluminium har ganska hög korrosionsbeständighet, oavsett vilket metallmaterial det är eller hur hög dess korrosionsbeständighet är, kommer det alltid att uppstå en viss grad av korrosionsförlust under användning. Den årliga korrosionsförlusten för aluminium är cirka 0,5 % av den årliga aluminiumproduktionen. Bland deformerade aluminiumlegeringar har 6000-serien den högsta produktionen. Även om dess korrosionsbeständighet inte är lika bra som för 1000-, 3000- eller 5000-seriens aluminiumlegeringar, är den mycket högre än för 2000- och 7000-seriens aluminiumlegeringar. 6000-seriens legeringar har också en större tendens till intergranulär korrosion, så en känslighetsbedömning för intergranulär korrosion bör utföras för 6000-seriens aluminiumlegeringsmaterial som används i viktiga strukturer.
Klassificering av aluminiumkorrosion
Ur korrosionsmorfologins perspektiv kan aluminiumkorrosion delas in i allmän korrosion och lokal korrosion. Den förra, även känd som likformig korrosion eller övergripande korrosion, hänvisar till den likformiga försämringen av materialytan i kontakt med omgivningen. Korrosion av aluminium i alkaliska lösningar är ett typiskt exempel på likformig korrosion, till exempel vid alkalisk rengöring, där resultatet blir att aluminiumytan tunnar ut ungefär lika mycket, vilket leder till en massaminskning. Det bör dock noteras att absolut likformig korrosion inte existerar, eftersom uttunningen av tjockleken varierar i olika områden. Lokal korrosion hänvisar till korrosion som är begränsad till specifika regioner eller delar av en struktur och kan vidare delas in i följande kategorier:
1. Frätningskorrosion
Gropkorrosion uppstår i extremt lokaliserade områden eller fläckar på metallytan, vilket orsakar håligheter eller gropar som sträcker sig inåt och kan till och med resultera i perforering. När diametern på gropöppningen är mindre än gropdjupet kallas det gropkorrosion; när gropöppningens diameter är större än gropdjupet kan det kallas spaltkorrosion. I själva verket finns det ingen strikt gräns mellan gropkorrosion och spaltkorrosion. Den korrosion som uppstår på aluminium i vattenlösningar som innehåller klorider är ett typiskt exempel på gropkorrosion. I aluminiumkorrosion är gropkorrosion den vanligaste och orsakas av att ett visst område av aluminium har en annan potential än basmetallpotentialen, eller av närvaron av föroreningar med en potential som skiljer sig från aluminiumbasmetallpotentialen.
2. Intergranulär korrosion
Denna typ av korrosion uppstår vid korngränserna för metaller eller legeringar utan betydande angrepp på själva kornen eller kristallerna. Det är en form av selektiv korrosion som drastiskt kan minska materialets mekaniska egenskaper, vilket potentiellt kan orsaka strukturella skador eller olyckor. Orsaken till intergranulär korrosion är att under vissa förhållanden är korngränserna mycket aktiva, såsom närvaron av föroreningar vid korngränserna, eller en ökning eller minskning av ett specifikt legeringselement vid korngränserna. Med andra ord måste det finnas ett tunt område vid korngränsen som är elektronegativt i förhållande till resten av aluminiumet, som företrädesvis korroderar. Aluminium med hög-renhet kan uppleva denna typ av korrosion i saltsyra och vatten med hög-temperatur. Legeringar som Al-Cu, Al-Mg-Si, Al-Mg och Al-Zn-Mg är alla känsliga för intergranulär korrosion.
3. Galvanisk korrosion
Galvanisk korrosion är också en karakteristisk form av aluminiumkorrosion. När en mindre reaktiv metall och en mer reaktiv metall, såsom aluminium, kommer i kontakt i samma miljö eller är förbundna med en ledare, bildas ett galvaniskt par, vilket orsakar strömflöde och resulterar i galvanisk korrosion. Galvanisk korrosion kallas även bimetallisk korrosion eller kontaktkorrosion. Aluminium har en mycket negativ naturlig potential, och när det kommer i kontakt med andra metaller fungerar det alltid som anod och påskyndar korrosion. Nästan alla aluminium och aluminiumlegeringar kan inte undvika galvanisk korrosion. Ju större potentialskillnaden är mellan de två metallerna i kontakt, desto allvarligare blir galvanisk korrosion. Det bör noteras att vid galvanisk korrosion är ytförhållandet extremt viktigt; en stor katod parad med en liten anod är den mest ogynnsamma kombinationen.
4. Spaltkorrosion
När metaller av samma eller olika slag, eller metaller med icke-metaller, kommer i kontakt, bildas sprickor, vilket leder till korrosion i sprickan eller intilliggande områden, medan områden utanför sprickan förblir okorroderade. Detta orsakas av brist på syre i sprickan, vilket resulterar i bildandet av en koncentrationscell. Spaltkorrosion är nästan oberoende av legeringstypen, och till och med mycket korrosionsbeständiga legeringar kan uppleva det. Den sura miljön på toppen av springan är drivkraften för korrosion och är en form av under-avlagringskorrosion. Korrosion under murbruk på 6063-legerade arkitektoniska aluminiumprofiler är en mycket vanlig typ av avsättnings-inducerad spaltkorrosion. Flänsanslutningar, mutterfastsättningsytor, överlappsfogar, svetsporer, områden under rostskikt och avlagringar som slam, glödskal och föroreningar på metallytan kan alla utlösa spaltkorrosion.
5. Sprickbildning vid spänningskorrosion
Spänningskorrosionssprickor är korrosionssprickor som orsakas av samexistensen av dragspänningar och specifika korrosiva medier. Spänningen kan vara yttre eller kvarvarande spänning inuti metallen, av vilka den senare kan genereras av deformation under bearbetning och tillverkning, av intensiva temperaturförändringar under härdning eller av volymförändringar på grund av inre strukturella förändringar. Spänningar orsakade av nitning, bultfästning, presspassningar eller krymppassningar är också restspänningar. Spänningskorrosionssprickor uppstår när dragspänningen på metallytan når sträckgränsen Rpo.2. Kvarvarande spänning genereras i tjocka plåtar av aluminiumlegeringar i serierna 2000 och 7000 under härdning och bör elimineras genom försträckning före åldringsbehandling för att förhindra deformation vid bearbetning av flygplansdelar eller till och med överföring till delarna.
6. Intergranulär korrosion
Denna typ av korrosion kallas också exfoliering, flagning eller lamellär korrosion, och kan helt enkelt kallas exfoliering. Det är en speciell form av korrosion i 2000-, 5000-, 6000- och 7000-serielegeringar, vanligen ses i extruderingar. När det väl inträffar kan det skala lager för lager som glimmer.
7. Filiform korrosion
Detta är en typ av korrosion som kan utvecklas i ett maskliknande-mönster under färgfilmen eller andra beläggningar av aluminiummaterial, men denna korrosion har inte hittats under anodiserade filmer. Det förekommer vanligtvis under beläggningar av flygplans aluminiumkonstruktionskomponenter och aluminiumdelar i byggnader eller strukturer. Trådformig korrosion är relaterad till materialsammansättning, för-förbehandling före beläggning och miljöfaktorer. Miljöfaktorer avser temperatur, luftfuktighet, klorider och så vidare.
Intergranulär korrosion av 6000-seriens legeringar
I de flesta fall uppstår intergranulär korrosion i legeringar som innehåller små mängder koppar och höga halter av Si/Mg. Vanligtvis överstiger inte kopparinnehållet i de flesta koppar-innehållande legeringar 0,4 %, med endast fyra legeringar-6013, 6113, 6056 och 6156- som har så hög kopparhalt som 1,1 %. Koppar tillsätts till Al-Mg-Si-legeringar för att förbättra legeringens mekaniska egenskaper. Studier har funnit att i legeringar som är känsliga för intergranulär korrosion, avslöjar hög-avsökningstransmissionselektronmikroskopi ofta kopparrika-segregerade skikt och katodiska Q-fasutfällningar. Q-fasen är en kvaternär intermetallisk fas med molekylformeln Cu2Mg8Si5Al4, som fälls ut längs korngränserna och orsakar anodupplösning av den intilliggande fasta lösningen, vilket resulterar i utfällningsfria zoner.
Intergranulär korrosionskänslighetstest
Vid bestämning av den intergranulära korrosionskänsligheten hos aluminiumlegeringar används två vanliga testmetoder:-testning på plats och accelererad nedsänkningstestning. I accelererade tester, för att påskynda korrosion, används ofta lösningar som kaliumklorid innehållande saltsyra (ISO 11846 Metod B) eller kaliumklorid med tillsatt väteperoxid (ASTM G110). Efter testning undersöks provets-tvärsnitt metallografiskt eller så mäts dess mekaniska egenskapsförlust. Resultaten av accelererade ISO 11846-tester överensstämmer i hög grad med-tester på plats i marin atmosfär. I accelererade tester uppvisar dock aluminiummaterial som är känsliga för intergranulär korrosion allvarlig korrosion vid nästan alla korngränser nära provets yta (enhetlig intergranulär korrosion), medan provets yta endast uppvisar korrosion i begränsade områden (lokal korrosion i tester på plats). Icke desto mindre förblir accelererad testning standardmetoden för att exakt bestämma om ett material är benäget att korrosion av korngräns.
