工業(yè)鋁型材陽極氧化表面斑點(diǎn)腐蝕的原因
發(fā)布者:永裕金屬 發(fā)布時(shí)間:2019-6-15 17:00:12
工業(yè)鋁型材經(jīng)陽極氧化后具有良好的耐腐蝕性和裝飾性。近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,工業(yè)上用到鋁型材越來越廣泛。然而,許多鋁合金在使用一段時(shí)間后,其表面存在不同的腐蝕缺陷,其中點(diǎn)蝕更為常見,嚴(yán)重影響鋁的使用。利用型材的性能和裝飾效果。為了合理提高鋁型材表面質(zhì)量,控制表面散斑腐蝕,有必要對散斑缺陷進(jìn)行深入細(xì)致的分析。本文研究了工業(yè)鋁型材陽極氧化后表面的斑點(diǎn)腐蝕。分析了散斑腐蝕的本質(zhì)、原因和機(jī)理,探討了散斑腐蝕的關(guān)鍵因素。
1.現(xiàn)場腐蝕本質(zhì)分析
從所使用的6063鋁型材組件中,已知的是,為了確保Mg元素充分形成強(qiáng)化相Mg2Si,當(dāng)制備合金組分時(shí),過量的Si元素是人為過量的。因?yàn)镾i含量增加,合金的晶粒尺寸變細(xì),所以熱處理效果更好。另一方面,過量的Si也具有負(fù)面影響,這導(dǎo)致合金的可塑性降低并且耐腐蝕性劣化。研究表明,過量的Si不僅可以形成自由Si相,而且還可以與基體形成α相(Al12Fe2Si)和β相(Al9Fe3Si2),因此存在自由Si相,α相(Al12Fe2Si),β鋁合金中的相(陰極相顆粒如Al9Fe3Si2)和陽極相Mg2Si顆粒。 α相和β相對合金的腐蝕性能非常顯著,特別是β相可以顯著降低合金的腐蝕性能。現(xiàn)場殘留物的組成主要是游離Si相和AlFeSi相,并且還發(fā)現(xiàn)氯元素也吸附在殘余物上,表明Cl-參與腐蝕過程。腐蝕區(qū)中鋅的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體,表明合金中的雜質(zhì)元素鋅也參與腐蝕過程。
在陽極氧化過程中,Mg2Si是合金的點(diǎn)蝕源。在陽極氧化堿洗過程中,Mg2Si顆粒優(yōu)先溶解形成蝕坑,其中鎂溶于溶液,硅殘留在鋁合金上。當(dāng)腐蝕坑積聚在晶粒上時(shí),晶粒會變暗。在硫酸中和過程中,硅不易脫除,因此底坑含硅量高于其他區(qū)域。
2.斑點(diǎn)腐蝕原因分析
影響斑點(diǎn)腐蝕的主要因素是堿洗溫度,堿洗時(shí)間,合金組成中Zn,F(xiàn)e和Si的含量以及合金的擠壓狀態(tài)。在許多因素中,擠壓狀態(tài)起著關(guān)鍵作用,這與Zn,F(xiàn)e,Si等元素的分布有關(guān),這些元素對腐蝕性能和金屬間化合物等顆粒的析出位置有很大影響。鍵合物。在較厚的擠壓條紋區(qū)域中,斑點(diǎn)腐蝕分布具有明顯的方向性,因?yàn)楫?dāng)該區(qū)域受壓時(shí)電阻較大,并且應(yīng)力集中在這里,其中金屬晶格嚴(yán)重失真并變成局部高自由能。在隨后的重結(jié)晶過程中,成核優(yōu)先成核。為了降低界面能和穩(wěn)態(tài),晶粒不僅異常生長,而且優(yōu)先沉淀諸如Mg2Si陽極相,游離Si,F(xiàn)eSiAl和FeAl3的陰極相。斑點(diǎn)腐蝕創(chuàng)造了條件。
由于上述原因,在游離Si、FeSiAl、FeAl3等金屬間化合物的晶界附近,存在硅鐵耗盡區(qū)。該區(qū)幾乎為純鋁,電位為負(fù)陽極。它與金屬間化合物(陰極)形成一個(gè)微電池。在腐蝕介質(zhì)的作用下,微電池內(nèi)陰極相(如游離Si、FeSiAl、FeAl3)周圍的Si、FeAl3耗盡區(qū)(是)。陽極相)優(yōu)先溶解,而mg2si溶解。結(jié)果表明,鋁在陽極相周圍的溶解形成了帶殘余物的腐蝕坑,而陽極相的溶解形成了無殘余物的腐蝕坑。當(dāng)腐蝕條件繼續(xù)惡化時(shí)(如溫升、堿洗時(shí)間長等),基體鋁繼續(xù)溶解,腐蝕坑向更深的方向發(fā)展,因此表面形貌顯示為腐蝕坑的一部分,有殘?jiān)糠指g坑沒有殘?jiān)?,?gòu)成了上面提到的啄狀腐蝕。
3.種點(diǎn)腐蝕機(jī)理分析
1.現(xiàn)場腐蝕本質(zhì)分析
從所使用的6063鋁型材組件中,已知的是,為了確保Mg元素充分形成強(qiáng)化相Mg2Si,當(dāng)制備合金組分時(shí),過量的Si元素是人為過量的。因?yàn)镾i含量增加,合金的晶粒尺寸變細(xì),所以熱處理效果更好。另一方面,過量的Si也具有負(fù)面影響,這導(dǎo)致合金的可塑性降低并且耐腐蝕性劣化。研究表明,過量的Si不僅可以形成自由Si相,而且還可以與基體形成α相(Al12Fe2Si)和β相(Al9Fe3Si2),因此存在自由Si相,α相(Al12Fe2Si),β鋁合金中的相(陰極相顆粒如Al9Fe3Si2)和陽極相Mg2Si顆粒。 α相和β相對合金的腐蝕性能非常顯著,特別是β相可以顯著降低合金的腐蝕性能。現(xiàn)場殘留物的組成主要是游離Si相和AlFeSi相,并且還發(fā)現(xiàn)氯元素也吸附在殘余物上,表明Cl-參與腐蝕過程。腐蝕區(qū)中鋅的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體,表明合金中的雜質(zhì)元素鋅也參與腐蝕過程。
在陽極氧化過程中,Mg2Si是合金的點(diǎn)蝕源。在陽極氧化堿洗過程中,Mg2Si顆粒優(yōu)先溶解形成蝕坑,其中鎂溶于溶液,硅殘留在鋁合金上。當(dāng)腐蝕坑積聚在晶粒上時(shí),晶粒會變暗。在硫酸中和過程中,硅不易脫除,因此底坑含硅量高于其他區(qū)域。
2.斑點(diǎn)腐蝕原因分析
影響斑點(diǎn)腐蝕的主要因素是堿洗溫度,堿洗時(shí)間,合金組成中Zn,F(xiàn)e和Si的含量以及合金的擠壓狀態(tài)。在許多因素中,擠壓狀態(tài)起著關(guān)鍵作用,這與Zn,F(xiàn)e,Si等元素的分布有關(guān),這些元素對腐蝕性能和金屬間化合物等顆粒的析出位置有很大影響。鍵合物。在較厚的擠壓條紋區(qū)域中,斑點(diǎn)腐蝕分布具有明顯的方向性,因?yàn)楫?dāng)該區(qū)域受壓時(shí)電阻較大,并且應(yīng)力集中在這里,其中金屬晶格嚴(yán)重失真并變成局部高自由能。在隨后的重結(jié)晶過程中,成核優(yōu)先成核。為了降低界面能和穩(wěn)態(tài),晶粒不僅異常生長,而且優(yōu)先沉淀諸如Mg2Si陽極相,游離Si,F(xiàn)eSiAl和FeAl3的陰極相。斑點(diǎn)腐蝕創(chuàng)造了條件。
由于上述原因,在游離Si、FeSiAl、FeAl3等金屬間化合物的晶界附近,存在硅鐵耗盡區(qū)。該區(qū)幾乎為純鋁,電位為負(fù)陽極。它與金屬間化合物(陰極)形成一個(gè)微電池。在腐蝕介質(zhì)的作用下,微電池內(nèi)陰極相(如游離Si、FeSiAl、FeAl3)周圍的Si、FeAl3耗盡區(qū)(是)。陽極相)優(yōu)先溶解,而mg2si溶解。結(jié)果表明,鋁在陽極相周圍的溶解形成了帶殘余物的腐蝕坑,而陽極相的溶解形成了無殘余物的腐蝕坑。當(dāng)腐蝕條件繼續(xù)惡化時(shí)(如溫升、堿洗時(shí)間長等),基體鋁繼續(xù)溶解,腐蝕坑向更深的方向發(fā)展,因此表面形貌顯示為腐蝕坑的一部分,有殘?jiān)糠指g坑沒有殘?jiān)?,?gòu)成了上面提到的啄狀腐蝕。
3.種點(diǎn)腐蝕機(jī)理分析
6063是一al-mg-si合金,而mg 2si是一個(gè)老化增強(qiáng)階段。為了增加工業(yè)鋁型材的強(qiáng)度,在生產(chǎn)過程中,硅元素的含量往往過高,而游離的硅和硫的相粒子則是由過量的硅形成的。這些顆粒存在擠壓工藝不當(dāng)和熱處理不規(guī)律的情況。它可能與晶體邊界處的feal 3,mg 2si顆粒發(fā)生部分聚合(或分離),構(gòu)成點(diǎn)蝕刻源。根據(jù)腐蝕理論,圍繞陰極顆粒的陽極會被優(yōu)先腐蝕,導(dǎo)致al3+擴(kuò)散到陰極,溶液中的oh-擴(kuò)散會擴(kuò)散到陽極,導(dǎo)致白色絮凝鋁(oh)3在陽極界面沉淀,干燥后在鋁材料表面形成白色斑點(diǎn)。所謂的點(diǎn)腐蝕。
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