Corrosion Behaviour of Heat-Treated Aluminum-Magnesium Alloy in Chloride and EXCO Environments

Abstract

Machinele proiectate pentru a funcționa în mediul marin sunt în general vulnerabile la defecțiuni prin coroziune. Prin urmare, este imperativ ca susceptibilitatea la coroziune a acestor instalații să fie evaluată în vederea stabilirii unui mecanism de atenuare a acesteia. În acest studiu, a fost investigată comportarea la coroziune a epruvetelor turnate ca atare și prin regresie-reagresiune (RRA) din aliaj de aluminiu cu adaosuri de magneziu de 0,4-2,0 % în soluții de NaCl, FeCl3 și EXCO. Procesele de simulare a coroziunii au implicat tehnici gravimetrice și electrochimice. Rezultatele arată o inducere substanțială a precipitatelor de Mg2Si la un adaos de magneziu relativ mai mare, 1,2-2,0 la sută, dând naștere la un atac crescut. Acest fenomen se bazează pe faptul că natura cristalelor de Mg2Si este anodică în raport cu matricea aliajului, care se dizolvă ușor la atacul constituenților chimici. Formarea intermetalului Mg2Si fără oxizi corespunzători adecvați ca SiO2 și MgO, care protejează precipitatele de cuplarea galvanică cu matricea, accentuează susceptibilitatea la coroziune.

1. Introducere

Aluminiul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă în industrie datorită greutății lor ușoare, rezistenței ridicate și bunei rezistențe la coroziune, care se datorează formării unui strat protector de oxid. Cu toate acestea, în condiții saline, cum sunt cele întâlnite în mediile marine, aliajele de aluminiu sunt vulnerabile la degradare localizată sub formă de coroziune prin înțepături și fisuri. Acest tip de coroziune implică adsorbția unui anion, în special a ionului de clorură, Cl-, la interfața oxid-soluție.

În cazul materialelor metalice convenționale, este necesară puterea oxidantă puternică a mediului pentru a stabili o pasivitate spontană; prin urmare, pentru a avea o utilizare practică, materialele metalice trebuie să prezinte un nivel semnificativ de pasivitate într-un mediu dat.

Pelicula superficială pasivă stabilă acționează ca o barieră pentru transferul de cationi de la metal la mediu și pentru contra difuzia oxigenului și a altor anioni. Pelicula formată în aer trebuie să fie stabilă fără a deteriora suprafața aliajului subiacent într-un mediu dat. Aliajele amorfe monofazate, omogene din punct de vedere chimic, lipsite de defecte cristaline, cum ar fi precipitate, segregate, granițe de grăunți și dislocații, creează adesea un mediu propice pentru formarea unei pelicule pasive uniforme, fără puncte slabe .

Aluminiul formează o peliculă protectoare de oxid în intervalul de pH 4,0-8,5, dar acest lucru depinde de temperatură, de forma oxidului prezent și de prezența substanțelor care formează complexe solubile sau săruri insolubile cu aluminiul. Acest lucru implică faptul că pelicula de oxid este solubilă la valori ale pH-ului sub 4,0 și peste 8,5. Cu toate acestea, Sziklarska și Smialowska au raportat că potențialul de pitting al aluminiului în soluții de clorură este relativ independent de pH în intervalul 4-9. Acest lucru a fost avansat în continuare de Godard pentru a demonstra că o abatere de la neutralitate, PH 7, atât pe partea acidă cât și pe cea alcalină crește rata de pitting în apele dulci neutre.

Comportamentul de coroziune al aliajelor de aluminiu este afectat semnificativ de prezența particulelor în matrice . Particulele care conțin Cu și Mg au tendința de a fi anodice în raport cu matricea aliajului, în timp ce cele care conțin Fe și Mn se comportă în mod catodic în raport cu matricea . Lucrările anterioare arată că particulele de Mg2Si tind să fie anodice în raport cu matricea și pot acționa ca situsuri de inițiere a coroziunii. De cele mai multe ori, faza Mg2Si se dizolvă lăsând în urmă o cavitate, care acționează ca un situs de nucleare pentru pitting . Aceste observații au fost făcute în timpul unor investigații care au fost efectuate pe aliaje comerciale de aluminiu care au un raport molar Si/Mg scăzut .

Coroziunea prin crevase este o formă foarte localizată de coroziune care apare prin infiltrarea apei în suprafețe foarte apropiate. Prezența ionilor agresivi, cum ar fi clorura, creează adesea un atac localizat extins . Ionii de clorură sunt atrași în crăpătură pe măsură ce are loc dizolvarea metalului și condițiile din interiorul crăpăturii devin acide. Metalele precum aluminiul, care depind de pelicule de oxid sau de straturi pasive pentru rezistența la coroziune, sunt deosebit de sensibile la coroziunea în crăpături. Atacul provocat de acest fenomen poate fi agravat atunci când este combinat cu prezența unui defect cristalin, cum ar fi precipitații de Mg2Si. Există posibilitatea de a reduce drastic sensibilitatea aliajului la coroziune dacă microstructura acestuia este modificată prin tratament termic adecvat înainte de utilizare. În acest studiu, a fost investigat răspunsul chimic al aliajului de aluminiu-magneziu tratat termic în medii clorurate și acide.

2. Procedură experimentală

2.1. Materiale

Inglobii de aliaj de aluminiu 6063 și magneziu utilizați pentru acest studiu au fost obținuți de la Nigerian Aluminum Extrusion Company (NIGALEX). Au fost produse șase compoziții diferite de aliaj Al-Mg cu compozițiile chimice prezentate în tabelul 1. Cantitatea de Mg din aliaj a variat între 0,40 și 2,0 procente.

.

Nr. de piese turnate % Compoziție Si/Mg
Fe Si Mn Cu Zn Cu Zn Ti Ti Mg Pb Sn Al ratio
As-primit 0.296 0.446 0.073 0.013 0.016 0.020 0.34 0.007 0.009 98.78 1.312
Aliaj 1 0,269 0,584 0,024 0,096 0,021 0.013 0,42 0,009 0,004 98,56 1,390
Aliaj 2 0.276 0.572 0.023 0.071 0.018 0.012 0.91 0.008 0.005 98,56 0,629
Aliga 3 0,219 0,403 0,021 0,021 0.002 0.003 0.014 1.23 0.001 0.007 98.10 0.328
Aliaj 4 0,253 0,530 0,088 0,012 0,017 0,015 1.52 0,006 0,005 97,59 0,349
Aliga 5 0,414 0.599 0.025 0.019 0.015 0.013 1.81 0.005 0.004 97.10 0,331
Aliga 6 0,319 0,771 0,024 0,771 0,024 0.037 0.019 0.013 2.02 0.001 0.006 96.79 0.382
Tabel 1
Compoziția chimică a aliajului Al-Mg.

Legourile de aliaj de aluminiu și magneziu au fost încărcate împreună într-o oală cu creuzet, încălzite până la starea de topire și apoi turnate într-o matriță metalică. S-a acordat suficient timp pentru răcirea probelor turnate înainte de a fi îndepărtate. Fiecare eșantion turnat a fost împărțit în seturile A (ai-al) și B (bi-bl), eșantioanele din setul A fiind lăsate netratate, în timp ce eșantioanele din setul B au fost retrogradate și îmbătrânite (RRA). Eșantioanele în soluție au fost tratate termic la 475°C și învechite timp de 24 de ore (condiția T6), după care probele au fost retrogradate la 200°C, menținute timp de 40 de minute și stinse în apă. Probele RRA au fost apoi temperate la 120°C timp de 24 de ore și lăsate să se răcească în aer.

Cupoane standard de coroziune electrochimică (Figura 1) și epruvete de testare microstructurală au fost pregătite din ambele seturi de probe A și B. Pentru testele electrochimice și gravimetrice, s-au folosit tije cilindrice de 10 mm și, respectiv, probe circulare cu dimensiuni de 14 mm.

Figura 1

Eșantioane standard de coroziune electrochimică.

2.2. Campaniile de coroziune

Simulările de coroziune au fost efectuate pe epruvetele RRA folosind tehnici de polarizare electrochimică și gravimetrică în trei medii diferite, și anume, sare, clorură ferică și acid. Testul de imersiune simulează rezistența la coroziune a aliajului în mediu clorurat care conține 10% sare în apă saturată cu oxigen la temperatura camerei. Testul cu clorură ferică este utilizat pentru a studia răspunsurile aliajului Al-Mg la coroziunea în crăpături într-un mediu format din 5,6 ml de FeCl3-6H2O, 2 g de NaCl și 5 g de HCl concentrat în 300 ml de apă. Testul EXCO studiază coroziunea prin exfoliere a aliajului Al-Mg în medii industriale sau marine severe care conțin 5 g de NaCl, 5 g de KNO3 și 9 mL de HNO3 în 300 mL de apă. Dispozitivul Jenway 350-pH a fost utilizat pentru a determina pH-ul soluțiilor de NaCl, FeCl3 și EXCO, iar valorile sunt 6,80, 6,20 și, respectiv, 6,03.

În testul de coroziune gravimetrică, greutățile inițiale ale epruvetelor au fost înregistrate înainte de imersia în mediul de testare, în timp ce modificarea greutăților a fost luată în fiecare săptămână, folosind un cântar Mettler Toledo, după ce epruvetele au fost clătite în apă și uscate la aer. Configurația de coroziune electrochimică [figura 2(a)] este similară procesului electrolitic, în care cuponul din aliaj de aluminiu și magneziu și cuprul acționează ca electrozi anodici și, respectiv, catodici. Electrozii au fost parțial scufundați în mediu în recipiente separate, deoarece cuponul anodic a fost conectat la borna pozitivă a unei baterii SMF 5219 de 12 V, în timp ce electrodul de cupru a fost conectat la borna negativă a acesteia, iar în circuit a fost încorporat un rezistor variabil YEM 2210 (reostat). Scăderea curentului care circulă prin sistem a fost înregistrată la un interval de 20 de minute cu ajutorul ampermetrului YEM 2011 [figura 2(b)]. Acest proces de coroziune electrochimică a durat șase ore pentru fiecare epruvetă studiată.

(a)
(a)
(b)
(b)

. (a)
(a)(b)
(b)

Figura 2

Aparat electrochimic. Dispozitive electrice de măsurare

2.3. Analiza microstructurii

Subiectele de încercare au fost pregătite din probele de aliaj și șlefuite folosind succesiv gradele de șmirghel 40, 32, 10 și 8. Suprafețele șlefuite au fost lustruite folosind pastă de alumină pentru a obține o suprafață de tip oglindă. Epruvetele lustruite au fost gravate folosind acid clorhidric diluat timp de 10s. Suprafețele gravate au fost spălate și uscate cu grijă. Un microscop metalurgic digital la mărirea de a fost utilizat pentru a obține morfologia matricei probei, în timp ce fotomicrografiile realizate din aceste epruvete sunt prezentate în figurile 6-11.

3. Rezultate și discuții

3.1. Măsurători ale vitezei de coroziune

Sensibilitatea la coroziune a epruvetelor de testare în diferitele medii (NaCl, FeCl3 și soluție EXCO) simulate a fost evaluată atât prin tehnica gravimetrică, cât și prin cea de polarizare electrochimică. Acest lucru a fost realizat cu scopul de a compara care metodă poate furniza rapid informații privind gradul de coroziune, pe de o parte, și fiabilitatea datelor obținute, pe de altă parte. Tehnica gravimetrică de măsurare a coroziunii s-a deranjat, în principiu, de regimul de pierdere în greutate a epruvetelor de testare. În aplicarea acestei metode, greutățile epruvetelor au fost obținute înainte și la sfârșitul timpului specificat pentru fiecare fază de monitorizare. Înainte de următoarea fază de monitorizare, epruvetele de testare au fost spălate bine cu apă, uscate la aer și cântărite. Datele privind pierderea de greutate (apendicele A.1) obținute au fost folosite pentru a calcula viteza de coroziune utilizând următoarea relație: unde este pierderea de greutate (mg), densitatea epruvetei de încercare , suprafața epruvetei de încercare (cm2) și timpul de expunere (ore).

Tehnica de evaluare a coroziunii electrochimice utilizează proprietatea de rezistență electrică a aliajului de încercare prin măsurarea polarizării electrice atunci când se imprimă curent. În acest studiu, au fost utilizate drept anod cupoane de testare standard din aliaj Al-Mg de diferite compoziții, în timp ce cuprul a fost utilizat drept catod. Setul a fost scufundat parțial în fiecare mediu în parte, iar scăderea curentului care trece prin sistem a fost înregistrată la un interval de 20 de minute. Vitezele de coroziune evaluate prin (2) au fost prezentate în Anexa A.2. unde este pierderea de greutate (g), densitatea epruvetei de testare , suprafața de expunere a epruvetei de testare (cm2) și curentul care circulă în epruveta de testare (cupon anodic).

Analizele comportamentului de coroziune al epruvetelor de testare, atât prin polarizare gravimetrică, cât și electrochimică, arată că probele turnate ca atare au prezentat o sensibilitate la coroziune mai mare decât epruvetele RRA după imersia în soluție de NaCl (Figura 3). Această tendință subzistă până la aproximativ 1,7% adaos de Mg în aliajul de aluminiu. Vârful de răspuns la coroziune al pieselor AS-CASTg: 0,13 mm/an a apărut la 0,4% și 1,2% Mg prin metoda gravimetrică, în timp ce tehnica de polarizare electrochimică a înregistrat RRAe: 0,12 mm/an la 0,91% și, respectiv, 1,81% Mg. În contrast cu această observație, proba RRA nu a suferit nicio coroziune apreciabilă în perioada monitorizată (42 de zile), așa cum a fost calculată prin tehnica gravimetrică. Cu toate acestea, prin polarizare electrochimică, cupoanele de testare RRA au prezentat un anumit nivel de coroziune la 0,13 mm/an pentru 1,5-2,02% Mg. Răspunsurile la coroziune ale epruvetelor de testare RRA în mediu salin, care contrastează cu cele ale epruvetelor ca și turnate, pot fi atribuite evoluției extinse a microstructurii care a avut loc în timpul tratamentului termic. Granulele sunt reliefate, rafinate și omogenizate. Cu toate acestea, la un adaos mai mare de magneziu, 1,2-2,02%, volumul mare corespunzător de Mg2Si precipitat a avut un impact negativ asupra rezistenței la coroziune a aliajelor.

Figura 3

Efectul adaosului de magneziu asupra rezistenței la coroziune a aliajului de aluminiu în soluție de NaCl. Notă: Curbele RRAg și AS-CASTg indică răspunsurile la coroziune ale epruvetelor din aliaj Al-Mg tratate termic și, respectiv, turnate ca atare, în mediu salin, evaluate prin tehnica gravimetrică, în timp ce curbele RRAe și AS-CASTe ilustrează comportamentele la coroziune ale epruvetelor din aliaj Al-Mg tratate termic și, respectiv, turnate ca atare, în mediu salin, evaluate prin tehnica de polarizare electrochimică.

Curbele din figura 4 ilustrează comportamentul la coroziune al epruvetelor în mediu de clorură ferică. În ceea ce privește măsurarea gravimetrică a coroziunii, epruvetele ca și turnate prezintă o propensiune la coroziune în creștere, AS-CASTg: 0.321-0.772 mm/an pentru un adaos de 0,42-1,23% Mg. Ulterior, viteza de coroziune (AS-CASTg) a scăzut la 0,579 mm/an pentru 1,51% Mg, în timp ce un anumit nivel de pasivitate a fost afișat la 1,81% Mg, având o viteză de coroziune de doar 0,45 mm/an.

Figura 4

Efectul adaosului de magneziu asupra rezistenței la coroziune a aliajului de aluminiu în soluție de FeCl3. Notă: Curbele RRAg și AS-CASTg indică răspunsurile la coroziune ale epruvetelor de aliaj Al-Mg tratate termic și, respectiv, turnate ca atare, în soluție de clorură ferică, evaluate prin tehnica gravimetrică, în timp ce curbele RRAe și AS-CASTe ilustrează comportamentele de coroziune ale epruvetelor de aliaj Al-Mg tratate termic și, respectiv, turnate ca atare, în soluție de clorură ferică, evaluate prin tehnica de polarizare electrochimică.

Programul de coroziune mai degrabă sporadic al epruvetelor turnate ca atare se datorează în mare parte neomogenității microstructurii lor. Acest lucru este confirmat de RRAg: Viteza maximă de coroziune de 0,45 mm/an de către epruvetele RRA, deoarece microstructurile lor au fost rafinate prin tratament termic.

Răspunsurile la coroziune ale epruvetelor turnate ca atare și RRA în soluție de clorură ferică folosind măsurarea prin tehnica de polarizare electrochimică sunt, de asemenea, prezentate în figura 4. Atât cupoanele de testare ca și turnate cât și cele RRA au demonstrat un model similar de viteză de coroziune. Coroziunea a fost mai răspândită, AS-CASTe: 0,151-0,238 mm/an și RRAe: 0,094-0,131 mm/an pentru epruvetele turnate ca atare și, respectiv, RRA, la un adaos de magneziu relativ scăzut, 0,42-1,23 %. Cu toate acestea, la un adaos de magneziu relativ mai mare, de 1,51-2,02%, ratele de coroziune au scăzut semnificativ la 0,053-0,056 mm/an pentru cupoanele de încercare turnate ca atare și la 0,020-0,025 mm/an pentru cupoanele de încercare RRA. Având în vedere acest scenariu, măsurarea coroziunii prin polarizare electrochimică a dovedit că există o corelație puternică între integritatea structurală a aliajului și susceptibilitatea la coroziune.

Figura 5 descrie răspunsurile cupoanelor de testare la coroziunea prin exfoliere în condiții industriale și marine severe (EXCO). Utilizând tehnica de polarizare electrochimică, comportamentele de coroziune ale probelor turnate ca atare și RRA sunt relativ scăzute și neuniforme, AS-CASTe: 0,055-0,113 mm/an și RRAe: 0,023-6-0,055 mm/an pentru probele turnate ca atare și, respectiv, RRA.

Figura 5

Efectul adaosului de magneziu asupra rezistenței la coroziune a aliajului de aluminiu în soluție EXCO. Notă: Curbele RRAg și AS-CASTg indică răspunsurile la coroziune ale epruvetelor din aliaj de Al-Mg tratate termic și, respectiv, turnate ca atare, în soluție EXCO, evaluate prin tehnica gravimetrică, în timp ce curbele RRAe și AS-CASTe ilustrează comportamentele la coroziune ale epruvetelor din aliaj de Al-Mg tratate termic și, respectiv, turnate ca atare, în soluție EXCO, evaluate prin tehnica de polarizare electrochimică.

Figura 6

Micrografiile de 0.42% adaos de Mg pentru epruvete netratate (ai-al) și tratate (bi-bl).

Figura 7

Micrografiile de 0.91% adaos de Mg pentru epruvete netratate (ai-al) și tratate (bi-bl).

Figura 8

Micrografiile de 1.23% adaos de Mg pentru epruvetele netratate (ai-al) și tratate (bi-bl).

Figura 9

Micrografii ale 1.51% adaos de Mg pentru epruvetele netratate (ai-al) și tratate (bi-bl).

Figura 10

Micrografii ale 1.81% adaos de Mg pentru epruvete netratate (ai-al) și tratate (bi-bl).

Figura 11

Micrografiile epruvetelor 2.02% adaos de Mg pentru epruvetele netratate (ai-al) și tratate (bi-bl).

Neomogenitatea microstructurii trebuie să fi fost responsabilă pentru gama largă de viteze de coroziune prezentate de epruvetele ca și turnate. Evaluarea vitezelor de coroziune pe epruvetele ca și turnate prin metoda gravimetrică arată, de asemenea, că coroziunea este neuniformă, iar valorile sunt relativ ridicate, AS-CASTg: 0,579 mm/an și 0,322 mm/an fiind cele minime. Epruvetele RRA, însă, au prezentat viteze de coroziune relativ uniforme, RRAg: 0,257-0,386 mm/an pentru diferitele adaosuri de magneziu. Acest lucru se datorează modificărilor structurale care au avut loc ca urmare a tratamentului termic efectuat asupra aliajului.

Microstructura epruvetelor ca și turnate (Figura 6(ai)) prezintă faze care nu sunt dispersate uniform în matricea de α-aluminiu, în timp ce există o puternică grupare a Mg2Si în anumite zone ale matricei. Acesta este un potențial loc de polarizare pentru atacul electrochimic asupra aliajului. Cu toate acestea, probele RRA au cristalele de Mg2Si destul de bine distribuite în matrice (Figura 6(bi)).

Dimersia acestor epruvete în soluție de NaCl a dat naștere la o epuizare substanțială a cristalelor de Mg2Si și a altor intermetale. Această observație a fost mai pronunțată în cazul epruvetelor ca și turnate (figurile 6(aj), 6(bj)), în timp ce aliajul RRA a prezentat o rezistență mai mare la coroziune în soluție de NaCl decât în FeCl3 (figurile 6(bj), 6(bk)). În soluția EXCO, aranjamentul de grupare a cristalelor de Mg2Si a fost păstrat în ambele epruvete de aliaj (figurile 6(al), 6(bl)), dar reducerea altor intermetale în epruvetele turnate ca atare a fost mai mare decât în cazul epruvetelor de aliaj RRA. La un adaos de 0,9% Mg, ambele epruvete de aliaj au o fracție volumică destul de mare de precipitați de Mg2Si prezenți în matrici (figurile 7(ai), 7(bi)). La scufundarea în soluție de NaCl, matricea ca și turnată este puternic atacată, cu o eroziune semnificativă a fazelor intermetalice, în timp ce epruvetele RRA prezintă o rezistență superioară la atac (figurile 7(ak), 7(bj)).

Atât precipitatele, cât și fazele intermetalice rămân însă stabile în soluție de FeCl3 (figurile 7(ak), 7(bk)), în timp ce eroziunea siliciurilor de magneziu a fost observată cu aliajul turnat ca atare în soluție EXCO (figurile 7(al), 7(bl)). Cristale fine de siliciuri de magneziu și-au făcut apariția la un adaos de 1,2% Mg (figurile 8(ai), 8(bi)).

Cristalele rămân stabile în matricile ambelor aliaje atunci când sunt scufundate în soluție de NaCl (figurile 8(aj), 8(bj)). Cu toate acestea, în soluția de FeCl3, s-a observat o eroziune severă a cristalelor intermetalice care este mai pronunțată în matricea ca și turnată (figurile 8(ak), 8(bk)), în timp ce răspunsul ambelor epruvete nu a fost destul de evident în soluția EXCO (figurile 8(al), 8bl)). În figura 9, epruvetele din aliaj de aluminiu care conțin 1,5% Mg au cristale fine induse în structura lor (figurile 9(ai), 9(bi)). Faza intermetalică din matricea aliajului RRA a fost puternic erodată în soluție de NaCl, lăsând cristalele de Mg2Si intacte [figurile 9(aj), 9(bj)]. Cu toate acestea, în FeCl3, comportamentul la coroziune al epruvetelor turnate este similar cu cel al epruvetelor RRA, iar faza Mg2Si prezintă o rezistență mai mare decât alte structuri intermetalice (figurile 9(ak), 9(bk)). În figurile 9(al), 9(bl), aliajul turnat ca atare a fost puternic atacat în soluția EXCO, în timp ce s-a păstrat un volum substanțial de cristale de Mg2Si induse în epruvetele RRA.

În figurile 10(ai), 10(bi), s-a observat o fracție volumică mai mare de intermetale în structura turnată ca atare, în timp ce în epruvetele RRA a avut loc o aglomerare a cristalelor de Mg2Si. Atunci când a fost scufundată în soluție de NaCl, matricea turnată ca atare s-a corodat semnificativ, lăsând doar câteva urme de cristale intermetalice. RRA a suferit un atac serios al cristalelor sale decât epruvetele turnate ca atare în soluție de FeCl3, cristalele de Mg2Si fiind spălate împreună cu alte intermetale.

În soluție EXCO, a avut loc o coroziune considerabilă în epruvetele turnate ca atare, lăsând astfel matricea aproape goală (Figura 10(al)). Matricea aliajului RRA, cu toate acestea, a prezentat rezistență la coroziune în soluție EXCO, dar, o cantitate semnificativă de cristale de Mg2Si a fost erodată, lăsând caracteristici asemănătoare unor gropi în matrice. (Figura 10(bl)).

Figura 11 arată fracții volumice scăzute de cristale de Mg2Si în epruvetele RRA la un adaos de 2,0% Mg (Figura 11(bi)). O eroziune puternică a cristalelor de Mg2Si a avut loc în matricea ca și turnată atunci când a fost scufundată în soluție de NaCl, dar ceilalți intermetalici au fost rezistenți în acest mediu (figurile 11(aj), 11(bj)). În soluția de FeCl3, intermetalele prezintă rezistență la atac atât în matricile turnate cât și în matricele RRA, dar au suferit pierderea cristalelor de -aluminiu în urma coroziunii (figurile 11(ak), 11(bk)). Scufundarea epruvetelor de aliaj în soluția EXCO a dus la un atac sever asupra cristalelor din matricea RRA, în timp ce intermetalicele din as-cast prezintă o rezistență superioară la cristalele de -aluminiu în acest mediu (figurile 11(al), 11(bl)).

4. Concluzie

Răspunsurile la coroziune ale epruvetelor de aliaj as-cast și RRA diferă semnificativ în funcție de microstructura indusă în acestea. Cristalele de Mg2Si precipitate sunt anodice în raport cu matricea aliajului care se dizolvă ușor sub atac chimic. Acest fenomen a apărut la un conținut relativ mai mare de magneziu, în intervalul 1,2-2,0%. În acest interval, fracția volumică a precipitatelor de Mg2Si în matricea aliajului este destul de substanțială accentuând astfel susceptibilitatea la coroziune.

Procesul de tratament termic utilizat în acest studiu servește scopului de a modifica microstructura aliajului astfel încât inducerea precipitatelor solubile să fie suprimată în preferința intermetalelor puternic refractare. Acest comportament a fost observat la epruvetele RRA în comparație cu epruvetele de aliaj ca și turnate, validând astfel rolul semnificativ stabilit al prezenței intermetalelor într-o matrice de aliaj în ceea ce privește atenuarea coroziunii . Intermetalicele sunt compuși complecși care nu se dizolvă ușor, devenind astfel catodice în raport cu matricea aliajului. Prin urmare, gradul de coroziune suferit de un aliaj depinde de faza care predomină, fie că este vorba de precipitații solubili, fie de precipitate indisolubile. Evaluarea electrochimică a coroziunii a oferit un rezultat complementar în comparație cu metoda gravimetrică. Cu toate acestea, aceasta din urmă necesită adesea luni înainte de a putea fi detectat orice atac de coroziune vizibil, în timp ce prima durează doar câteva minute. Acest lucru poate fi un factor crucial pentru determinarea celei mai bune abordări de adoptat în evaluarea coroziunii atunci când timpul este o constrângere.

Anexe

A. Date privind vitezele de coroziune gravimetrică și electrochimică pentru epruvetele de testare în diferite medii

A.1. Date privind ratele de coroziune gravimetrică pentru epruvetele de testare în diverse medii (timp de expunere: 42 de zile)

Pentru mai multe detalii, vă rugăm să consultați tabelele 2, 3, 4, 5, 6, 7 și 8.

.

Zile Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnată RRA Ca- turnată RRA Ca-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0.385 0 0.381 0.385
14 0 0 0.385 0.193 0.578 0.193
21 0 0 0.385 0.128 0.514 0.257
28 0.096 0 0.289 0.193 0.578 0.385
35 0.077 0 0.308 0.231 0.617 0.385
42 0.128 0.064 0.321 0.193 0.578 0.385
Tabelul 2
Viteza de coroziune gravitațională (mm/an) pentru epruveta cu 0,42% Mg.

Zile Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnat RRA Ca turnat RRA Ca turnat RRA
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
1200 0.000 0.000 0.771 0.000 0.000 0.000
2400 0.000 0.000 0.771 0.193 0.193 0.193
3600 0.000 0.000 0.642 0.257 0.128 0.257
4800 0.000 0.000 0.578 0.289 0.193 0.385
6000 0.077 0.000 0.54 0.231 0.231 0.308
7200 0.064 0.000 0.515 0.257 0,322 0,322
Tabel 3
Taxa de coroziune gravitațională (mm/an) pentru epruveta cu 0,91% Mg.

Zile Soluție NaCl FeCl3 Soluție EXCO
Ca-turnată RRA Ca turnată RRA Ca turnată RRA
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7 0.000 0.000 1.542 0.771 0.000 0.385
14 0.000 0.000 1.156 0.771 0.385 0.385
21 0.128 0.000 1.028 0.514 0.514 0.514
28 0.096 0.000 0.963 0.482 0.482 0.482
35 0.154 0.000 0.848 0.463 0.540 0.463
42 0.129 0.064 0.772 0.450 0.515 0.386
Tabelul 4
Viteza de coroziune gravitațională (mm/an) pentru epruveta cu 1,23% Mg.

Zile Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnat RRA Ca turnat RRA Ca turnat RRA
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7 0.000 0.000 1.156 1.156 0.771 0.000
14 0.000 0.000 0.964 0.578 0.578 0.385
21 0.000 0.000 0.899 0.385 0.642 0.514
28 0.000 0.000 0.771 0.385 0.578 0.482
35 0.077 0.000 0.694 0.385 0.54 0.463
42 0.064 0.000 0.579 0.386 0.579 0.515
Tabelul 5
Viteza de coroziune gravitațională (mm/an) pentru epruveta cu 1,51% Mg.

Zile Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnat RRA Ca turnat RRA Ca turnat RRA
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7 0.000 0.000 0.771 0.771 0.771 0.385
14 0.000 0.000 0.771 0.771 0.771 0.385
21 0.000 0.000 0.642 0.514 0.514 0.385
28 0.000 0.000 0.578 0.578 0.482 0.289
35 0.000 0.000 0.54 0.54 0.463 0.231
42 0.000 0.000 0.45 0.45 0.45 0.257
Tabel 6
Viteza de coroziune gravitațională (mm/an) Pentru epruveta cu 1,81% Mg.

Zile Soluție NaCl FeCl3 Soluție EXCO
Ca-turnată RRA Ca turnată RRA Ca turnată RRA
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7 0.000 0.000 0.771 0.771 0.385 0.000
14 0.000 0.000 0.385 0.771 0.578 0.193
21 0.000 0.000 0.514 0.514 0.514 0.578
28 0.000 0.000 0.482 0.482 0.482 0.514
35 0.077 0.000 0.463 0.385 0.54 0.308
42 0.064 0.064 0.386 0.386 0.515 0.322
Tabelul 7
Viteza de coroziune gravitațională (mm/an) pentru epruveta cu 2,02% Mg.

.

Zile Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnată RRA As-turnată RRA As-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0.771 0.771 0.771 0.384
14 0 0 0.771 0.771 0.771 0.385
21 0.129 0 0.642 0.514 0.642 0.385
28 0.096 0 0.578 0.482 0.674 0.289
35 0.154 0.077 0.54 0.385 0.694 0.308
42 0.193 0.192 0.45 0.386 0.643 0.322
Tabel 8
Rata de coroziune gravitațională (mm/an) pentru epruveta de control.

A.2. Date privind ratele de coroziune electrochimică pentru epruvetele de testare în diferite medii (timp de expunere: 2 ore)

Pentru mai multe detalii, consultați tabelele 9, 10, 11, 12, 13, 14 și 15.

T (sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnat RRA Ca turnat RRA Ca turnat RRA
0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
1200 0.0117 0.0123 0.0425 0.0394 0.0370 0.0238
2400 0.0224 0.0238 0.0850 0.0468 0.0727 0.0460
3600 0.0324 0.0338 0.1254 0.0690 0.1072 0.0666
4800 0.0425 0.0443 0.1643 0.0904 0.1429 0.0871
6000 0.0511 0.0544 0.1982 0.1109 0.1725 0.1089
7200 0.0614 0.0520 0.2378 0.1307 0.2033 0.1282
Tabelul 9
Taxa de coroziune electrochimică Pentru proba cu 0,42% Mg.

T (sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnat RRA Ca turnat RRA Ca turnat RRA
0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
1200 0.0242 0.0061 0.0363 0.0176 0.0308 0.0238
2400 0.0468 0.0117 0.0702 0.0345 0.0605 0.04600
3600 0.0678 0.0167 0.1035 0.0499 0.0877 0.0653
4800 0.0871 0.0214 0.1355 0.0653 0.1129 0.0855
6000 0.1027 0.0252 0.1663 0.0785 0.1360 0.01048
7200 0.1233 0.0296 0,1959 0,0943 0,1601 0,1232
Tabel 10
Taxa de coroziune electrochimică pentru epruveta cu 0,91% Mg.

(sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnată RRA As-turnată RRA As-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1200 0.0115 0.0057 0.0298 0.0234 0.0234 0.0119
2400 0.021 0.0105 0.0565 0.0435 0.0435 0.0222
3600 0.0302 0.0148 0.0816 0.0628 0.0616 0.0308
4800 0.0386 0.0185 0.1068 0.0805 0.0805 0.0394
6000 0.0750 0.0216 0.1283 0.0985 0.0965 0.0482
7200 0.0530 0.0401 0.1509 0.1158 0.1133 0.0554
Tabel 11
Rata de coroziune electrochimică pentru epruveta cu 1,23% Mg.

(sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-turnată RRA As-cast RRA As-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1200 0.0056 0.0287 0.0169 0.0055 0.0226 0.0115
2400 0.0103 0.0524 0.0308 0.0099 0.0411 0.021
3600 0.0142 0.0739 0.0425 0.0136 0.0579 0.0283
4800 0.0173 0.0924 0.053 0.0165 0.0707 0.0337
6000 0.0195 0.1103 0.0616 0.018 0.0842 0.04
7200 0.0222 0.1263 0,0702 0,0203 0,0961 0,0456
Tabel 12
Taxa de coroziune electrochimică pentru epruveta cu 1,51% Mg.

(sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-cast RRA As-cast RRA As-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1200 0.0172 0.0282 0.023 0.0056 0.0172 0.0113
2400 0.032 0.0524 0.0411 0.0101 0.0308 0.0201
3600 0.0434 0.0739 0.0579 0.0136 0.0425 0.0277
4800 0.0517 0.0944 0.0723 0.0165 0.053 0.0345
6000 0.0585 0.1129 0.0842 0.0185 0.0631 0.04
7200 0.105 0.1294 0.0961 0.0209 0.0702 0.0444
Tabel 13
Rata de coroziune electrochimică pentru epruveta cu 1,81% Mg.

T (sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
Ca-cast RRA As-cast RRA As-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1200 0.0117 0.0242 0.0119 0.0058 0.0117 0.0058
2400 0.0222 0.046 0.0226 0.0107 0.0222 0.0107
3600 0.034 0.0653 0.0314 0.0151 0.032 0.0148
4800 0.0386 0.0838 0.0402 0.0189 0.0419 0.0189
6000 0.0452 0.1027 0.0472 0.0216 0.0493 0.0226
7200 0.0505 0.1183 0,053 0,0246 0,0554 0,0259
Tabel 14
Taxa de coroziune electrochimică pentru epruveta cu 2,02% Mg.

T (sec) Soluție de NaCl FeCl3 Soluție de EXCO
As-.turnată RRA As-cast RRA As-cast RRA
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1200 0.0119 0.0242 0.0119 0.0111 0.0176 0.0113
2400 0.0226 0.0468 0.023 0.021 0.0333 0.0214
3600 0.0326 0.069 0.0326 0.0302 0.049 0.0308
4800 0.0419 0.0904 0.0427 0.0386 0.0628 0.0402
6000 0.0513 0.1109 0.0523 0.047 0.0785 0.0493
7200 0.0604 0.1331 0.0616 0.0554 0.0924 0,0567
Tabel 15
Rata de coroziune electrochimică pentru epruveta de control.

.

Lasă un comentariu