Podczas procesu obróbki powierzchni profili ze stopu aluminium 6063 czasami obserwuje się, że na powierzchni profili aluminiowych występują nieregularnie rozmieszczone ciemnoszare plamy korozji wżerowej o różnym stopniu. Te plamy korozyjne mają zupełnie inny kształt niż te powodowane przez elementy cynkowe i pojawiają się sporadycznie podczas produkcji profili aluminiowych. Niektórzy uważają, że przyczyną jest to, że operator nie przestrzegał prawidłowego procesu obróbki powierzchni, w roztworze kąpieli znajdują się szkodliwe jony zanieczyszczeń lub niska jakość materiału ze zbyt dużą liczbą wtrąceń. Nasza analiza wygląda następująco.
60631, Analiza przyczyn miejsc korozyjnych
Opierając się na wieloletnim doświadczeniu produkcyjnym, badaniu różnych parametrów procesu produkcji profili ze stopów aluminium oraz-badaniach uzupełniających dotyczących przestrzegania procesów przez operatorów, uważamy, że główne przyczyny występowania tego typu ciemnoszarych plam korozyjnych są następujące:
(1) Czasami z pewnych powodów proporcje magnezu i krzemu dodawanego w procesie odlewania są nieodpowiednie, co powoduje, że stosunek ω(Mg)/ω(Si) mieści się w przedziale 1,0–1,3, czyli jest znacznie niższy od optymalnego stosunku 1,73 (zazwyczaj kontrolowanego w przedziale 1,3–1,5). W tym przypadku, chociaż zawartość magnezu i krzemu mieści się w określonym zakresie (ω(Mg)=0.45%–0,9%, ω(Si)=0.2%–0,6%), występuje pewien nadmiar krzemu. Ten nadmiar krzemu, poza niewielką ilością występującą w stanie wolnym, tworzy także związki trójskładnikowe w stopie aluminium. Kiedy ω(Si)<ω(fe), more="" α(al12fe3si)="" phase="" is="" formed,="" which="" is="" a="" brittle="" compound.="" when="" ω(si)="">ω(Fe) powstaje więcej fazy (Al9Fe2Si), która jest jeszcze bardziej kruchym związkiem-podobnym do igieł, a jej szkodliwe działanie jest większe niż w przypadku fazy, często powodując pękanie stopu na swojej drodze. Te nierozpuszczalne fazy zanieczyszczeń lub wolne fazy zanieczyszczeń w stopie często gromadzą się na granicach ziaren, osłabiając wytrzymałość i udarność granic [1–3], stając się najsłabszymi punktami o najniższej odporności na korozję, a korozja zwykle zaczyna się od tych obszarów.
(2) Podczas procesu wytapiania, chociaż proporcje dodanego magnezu i krzemu mieszczą się w określonym zakresie, czasami z powodu nierównomiernego i niewystarczającego mieszania, rozkład krzemu w stopie staje się nierówny, co powoduje lokalne strefy wzbogacenia i zubożenia. Ponieważ rozpuszczalność krzemu w aluminium jest bardzo niska-1,65% w temperaturze eutektycznej 577 stopni i tylko 0,05% w temperaturze pokojowej, prowadzi to do niejednorodności składu po odlaniu. Ma to bezpośredni wpływ na przemysłowe profile aluminiowe, gdzie niewielka ilość wolnego krzemu w osnowie aluminium nie tylko zmniejsza odporność korozyjną stopu, ale także powoduje pogrubienie ziaren stopu [4].
(3) Podczas wytłaczania kontrola parametrów procesu,-takich jak nadmierna temperatura wstępnego podgrzewania kęsa, nieprawidłowe natężenie przepływu metalu przy wytłaczaniu, niewystarczająca siła chłodzenia powietrzem podczas wytłaczania oraz niewłaściwa temperatura starzenia i czas przetrzymywania-może łatwo spowodować segregację krzemu i powstanie wolnego krzemu, uniemożliwiając magnezowi i krzemowi pełne utworzenie fazy Mg2Si i powodując obecność pewnej ilości wolnego krzemu.
2. Zjawiska korozji podczas obróbki powierzchni
Profile ze stopu aluminium 6003 o nadmiernej zawartości wolnego krzemu- wykazują podczas obróbki powierzchni następujące zjawiska: po umieszczeniu profili w kąpieli kwaśnej (15%–20% kwasu siarkowego) na powierzchni profili można wyraźnie zaobserwować liczne małe pęcherzyki. W miarę upływu czasu i wzrostu temperatury kąpieli szybkość reakcji wzrasta, co wskazuje na wystąpienie korozji galwanicznej elektrochemicznej. Po wyjęciu profili z wanny i sprawdzeniu można dostrzec wiele plam o kolorach różniących się od normalnej powierzchni. Podczas kolejnych zabiegów, takich jak trawienie alkaliczne, neutralizacja kwasem w celu rozjaśnienia i anodowanie kwasem siarkowym, te ciemnoszare plamy korozji stają się jeszcze bardziej widoczne i zauważalne.
Korozja spowodowana cynkiem i korozja spowodowana krzemem mają pewne różnice w wyglądzie. Plamy korozji spowodowane przez cynk przypominają płatki śniegu, rozprzestrzeniające się na zewnątrz wzdłuż granic ziaren i tworzące wżery o określonej głębokości. Natomiast plamy korozji spowodowane przez krzem wyglądają jak osadzone ciemnoszare kropki. Nie rozprzestrzeniają się na zewnątrz wzdłuż granic ziaren i nie można wyczuć głębi. Co więcej, wraz ze wzrostem czasu leczenia liczba plam wzrasta, aż do zakończenia i ustania reakcji. Te ciemnoszare plamy można w dużym stopniu wyeliminować lub złagodzić poprzez wydłużenie czasu korozji lub zastosowanie-usuwania powłoki.
3. Środki zapobiegawcze
Korozji profili ze stopu aluminium 6063 spowodowanej przez krzem można całkowicie zapobiec i kontrolować. Niezwykle istotna jest skuteczna kontrola przychodzących surowców i składu stopów, dbając o to, aby stosunek magnezu-do-krzemu mieścił się w przedziale 1,3–1,7. Dodatkowo należy ściśle kontrolować parametry każdego procesu (takie jak topienie, mieszanie, temperatura wody chłodzącej odlewanie, temperatura wstępnego podgrzewania kęsów, hartowanie przy wytłaczaniu i wytrzymałość chłodzenia powietrzem, temperatura i czas starzenia itp.) powinny być ściśle kontrolowane, aby uniknąć segregacji krzemu i wolnego krzemu oraz zmaksymalizować tworzenie korzystnych faz wzmacniających Mg2Si z krzemu i magnezu.
W przypadku zaobserwowania takich plam korozji krzemu należy zwrócić szczególną uwagę podczas obróbki powierzchni. Podczas odtłuszczania i usuwania oleju należy w miarę możliwości stosować słabo alkaliczne roztwory kąpielowe. Jeśli nie jest to możliwe, należy zminimalizować czas moczenia w kwaśnych roztworach odtłuszczających (kwalifikowane profile ze stopów aluminium można bez problemu pozostawić w kwaśnych roztworach odtłuszczających na 20–30 minut, natomiast zanieczyszczone profile należy w nich przebywać jedynie 1–3 minuty). Ponadto pH wody do płukania powinno być nieco wyższe (pH > 4, przy kontrolowanej zawartości Cl-). Podczas trawienia alkalicznego należy maksymalnie wydłużyć czas trawienia; do procesu rozjaśniania neutralizującego należy stosować roztwór rozjaśniający kwasu azotowego. Podczas anodowania kwasem siarkowym należy niezwłocznie przeprowadzić utlenianie elektryczne. Dzięki temu ciemnoszare plamy korozji spowodowane przez krzem będą mniej zauważalne, a profile będą spełniać wymagania użytkowe.
4. Wniosek
Chociaż krzem jest niezbędnym głównym składnikiem profili ze stopu aluminium 6063, niewłaściwy dodatek lub brak pełnego utworzenia fazy wzmacniającej Mg2Si z magnezem może prowadzić do segregacji krzemu i wolnego krzemu, co skutkuje korozją podczas obróbki powierzchni. Aby zapobiec temu zjawisku, niezbędna jest ścisła kontrola głównych składników stopu, zanieczyszczeń i parametrów procesu podczas produkcji.
