Η διάβρωση του αλουμινίου και των κραμάτων αλουμινίου περιλαμβάνει κυρίως διάβρωση, διακοκκώδη διάβρωση, διάβρωση λόγω τάσης και διάβρωση απολέπισης. Αν και το αλουμίνιο έχει αρκετά υψηλή αντοχή στη διάβρωση, ανεξάρτητα από το μεταλλικό υλικό ή πόσο υψηλή είναι η αντίστασή του στη διάβρωση, κάποιος βαθμός απώλειας διάβρωσης θα εμφανίζεται πάντα κατά τη χρήση. Η ετήσια απώλεια διάβρωσης του αλουμινίου είναι περίπου το 0,5% της ετήσιας παραγωγής αλουμινίου. Μεταξύ των παραμορφωμένων κραμάτων αλουμινίου, η σειρά 6000 έχει την υψηλότερη παραγωγή. Αν και η αντοχή του στη διάβρωση δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή των κραμάτων αλουμινίου της σειράς 1000, 3000 ή 5000, είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των κραμάτων αλουμινίου της σειράς 2000 και 7000. Τα κράματα της σειράς 6000 έχουν επίσης μεγαλύτερη τάση για διακοκκώδη διάβρωση, επομένως θα πρέπει να γίνει αξιολόγηση ευαισθησίας για διακοκκώδη διάβρωση για υλικά από κράμα αλουμινίου σειράς 6000 που χρησιμοποιούνται σε σημαντικές κατασκευές.
Ταξινόμηση της διάβρωσης αλουμινίου
Από την άποψη της μορφολογίας της διάβρωσης, η διάβρωση αλουμινίου μπορεί να χωριστεί σε γενική διάβρωση και τοπική διάβρωση. Το πρώτο, επίσης γνωστό ως ομοιόμορφη διάβρωση ή συνολική διάβρωση, αναφέρεται στην ομοιόμορφη φθορά της επιφάνειας του υλικού σε επαφή με το περιβάλλον. Η διάβρωση του αλουμινίου σε αλκαλικά διαλύματα είναι ένα τυπικό παράδειγμα ομοιόμορφης διάβρωσης, όπως στον αλκαλικό καθαρισμό, όπου το αποτέλεσμα είναι ότι η επιφάνεια του αλουμινίου λεπταίνει περίπου με τον ίδιο ρυθμό, οδηγώντας σε μείωση της μάζας. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι απόλυτη ομοιόμορφη διάβρωση δεν υπάρχει, καθώς η αραίωση του πάχους ποικίλλει σε διαφορετικές περιοχές. Η τοπική διάβρωση αναφέρεται στη διάβρωση που περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές ή μέρη μιας κατασκευής και μπορεί περαιτέρω να χωριστεί στις ακόλουθες κατηγορίες:
1. Διάβρωση διάτρησης
Η διάβρωση με λακκούβες εμφανίζεται σε εξαιρετικά εντοπισμένες περιοχές ή σημεία στη μεταλλική επιφάνεια, προκαλώντας κοιλότητες ή κοιλότητες που εκτείνονται προς τα μέσα και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε διάτρηση. Όταν η διάμετρος του ανοίγματος του λάκκου είναι μικρότερη από το βάθος του λάκκου, ονομάζεται διάβρωση διάτρησης. όταν η διάμετρος του ανοίγματος του λάκκου είναι μεγαλύτερη από το βάθος του λάκκου, μπορεί να ονομαστεί διάβρωση ρωγμών. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει αυστηρό όριο μεταξύ της διάβρωσης με κοιλότητες και της διάβρωσης με ρωγμές. Η διάβρωση που εμφανίζεται στο αλουμίνιο σε υδατικά διαλύματα που περιέχουν χλωρίδια είναι ένα τυπικό παράδειγμα διάβρωσης με κοιλότητες. Στη διάβρωση αλουμινίου, η διάβρωση με διάτρηση είναι η πιο κοινή και προκαλείται από μια συγκεκριμένη περιοχή αλουμινίου που έχει διαφορετικό δυναμικό από το δυναμικό του βασικού μετάλλου ή από την παρουσία ακαθαρσιών με δυναμικό διαφορετικό από το δυναμικό του βασικού μετάλλου αλουμινίου.
2. Διακοκκώδης Διάβρωση
Αυτός ο τύπος διάβρωσης εμφανίζεται στα όρια των κόκκων των μετάλλων ή των κραμάτων χωρίς σημαντική προσβολή στους κόκκους ή τους ίδιους τους κρυστάλλους. Είναι μια μορφή επιλεκτικής διάβρωσης που μπορεί να μειώσει δραστικά τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού, προκαλώντας δυνητικά δομικές βλάβες ή ατυχήματα. Η αιτία της διακοκκώδους διάβρωσης είναι ότι υπό ορισμένες συνθήκες, τα όρια των κόκκων είναι πολύ ενεργά, όπως η παρουσία ακαθαρσιών στα όρια των κόκκων ή η αύξηση ή η μείωση ενός συγκεκριμένου στοιχείου κράματος στα όρια των κόκκων. Με άλλα λόγια, πρέπει να υπάρχει μια λεπτή περιοχή στο όριο των κόκκων που να είναι ηλεκτραρνητική σε σχέση με το υπόλοιπο αλουμίνιο, η οποία διαβρώνεται κατά προτίμηση. Το αλουμίνιο υψηλής-καθαρότητας μπορεί να υποστεί αυτό το είδος διάβρωσης σε υδροχλωρικό οξύ και σε νερό υψηλής- θερμοκρασίας. Κράματα όπως τα Al-Cu, Al-Mg-Si, Al-Mg και Al-Zn-Mg είναι όλα ευαίσθητα στη διακοκκώδη διάβρωση.
3. Γαλβανική Διάβρωση
Η γαλβανική διάβρωση είναι επίσης μια χαρακτηριστική μορφή διάβρωσης αλουμινίου. Όταν ένα λιγότερο αντιδραστικό μέταλλο και ένα πιο δραστικό μέταλλο, όπως το αλουμίνιο, έρχονται σε επαφή στο ίδιο περιβάλλον ή συνδέονται με έναν αγωγό, σχηματίζεται ένα γαλβανικό ζεύγος, που προκαλεί τη ροή του ρεύματος και έχει ως αποτέλεσμα τη γαλβανική διάβρωση. Η γαλβανική διάβρωση ονομάζεται επίσης διμεταλλική διάβρωση ή διάβρωση επαφής. Το αλουμίνιο έχει πολύ αρνητικό φυσικό δυναμικό και όταν έρχεται σε επαφή με άλλα μέταλλα, λειτουργεί πάντα ως άνοδος, επιταχύνοντας τη διάβρωση. Σχεδόν όλα τα κράματα αλουμινίου και αλουμινίου δεν μπορούν να αποφύγουν τη γαλβανική διάβρωση. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο μετάλλων σε επαφή, τόσο πιο σοβαρή είναι η γαλβανική διάβρωση. Πρέπει να σημειωθεί ότι στη γαλβανική διάβρωση, η αναλογία επιφάνειας είναι εξαιρετικά σημαντική. μια μεγάλη κάθοδος σε συνδυασμό με μια μικρή άνοδο είναι ο πιο δυσμενής συνδυασμός.
4. Διάβρωση ρωγμών
Όταν μέταλλα του ίδιου ή διαφορετικού είδους ή μέταλλα με μη-μέταλλα έρχονται σε επαφή, σχηματίζονται ρωγμές, οι οποίες οδηγούν σε διάβρωση στη σχισμή ή σε παρακείμενες περιοχές, ενώ οι περιοχές έξω από τη σχισμή παραμένουν αδιάβρωτες. Αυτό προκαλείται από έλλειψη οξυγόνου μέσα στη σχισμή, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός κυττάρου συγκέντρωσης. Η διάβρωση με ρωγμές είναι σχεδόν ανεξάρτητη από τον τύπο του κράματος, και ακόμη και τα κράματα υψηλής αντοχής στη διάβρωση-μπορούν να την αντιμετωπίσουν. Το όξινο περιβάλλον στην κορυφή της σχισμής είναι η κινητήρια δύναμη για τη διάβρωση και είναι μια μορφή διάβρωσης υπό{5}}απόθεσης. Η διάβρωση κάτω από το κονίαμα σε αρχιτεκτονικά προφίλ αλουμινίου από κράμα 6063 είναι ένας πολύ συνηθισμένος τύπος διάβρωσης ρωγμών που προκαλείται από εναποθέσεις-. Οι συνδέσεις φλάντζας, οι επιφάνειες στερέωσης παξιμαδιών, οι αρμοί στην αγκαλιά, οι πόροι συγκόλλησης, οι περιοχές κάτω από στρώματα σκουριάς και οι εναποθέσεις όπως η λάσπη, τα άλατα και οι ακαθαρσίες στη μεταλλική επιφάνεια μπορούν όλα να προκαλέσουν διάβρωση ρωγμών.
5. Ράγισμα από διάβρωση λόγω καταπόνησης
Η διάβρωση λόγω καταπόνησης είναι η διάβρωση που προκαλείται από τη συνύπαρξη τάσεων εφελκυσμού και συγκεκριμένων διαβρωτικών μέσων. Η τάση μπορεί να είναι εξωτερική ή υπολειπόμενη τάση εντός του μετάλλου, η τελευταία εκ των οποίων μπορεί να δημιουργηθεί από παραμόρφωση κατά την επεξεργασία και την κατασκευή, από έντονες αλλαγές θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της απόσβεσης ή από αλλαγές όγκου λόγω εσωτερικών δομικών αλλαγών. Οι τάσεις που προκαλούνται από πριτσίνια, στερέωση μπουλονιών, προσαρμογές με πίεση ή προσαρμογές συρρίκνωσης είναι επίσης υπολειμματικές τάσεις. Η ρωγμή λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης συμβαίνει όταν η τάση εφελκυσμού στην επιφάνεια του μετάλλου φτάσει την αντοχή διαρροής Rpo.2. Η υπολειμματική τάση δημιουργείται σε παχιές πλάκες από κράματα αλουμινίου της σειράς 2000 και 7000 κατά τη διάρκεια της σβέσης και θα πρέπει να εξαλειφθεί με εκ των προτέρων τάνυση πριν από την επεξεργασία γήρανσης για να αποφευχθεί η παραμόρφωση κατά την κατεργασία εξαρτημάτων του αεροσκάφους ή ακόμη και τη μεταφορά στα εξαρτήματα.
6. Διακοκκώδης Διάβρωση
Αυτός ο τύπος διάβρωσης ονομάζεται επίσης απολέπιση, απολέπιση ή διάβρωση με φύλλα και μπορεί να αναφέρεται απλά ως απολέπιση. Είναι μια ειδική μορφή διάβρωσης σε κράματα σειράς 2000, 5000, 6000 και 7000, που συνήθως παρατηρείται σε εξώθηση. Μόλις εμφανιστεί, μπορεί να ξεφλουδίσει στρώμα-στρώμα σαν μαρμαρυγία.
7. Νηματοειδής διάβρωση
Αυτός είναι ένας τύπος διάβρωσης που μπορεί να αναπτυχθεί με μορφή σκουληκιού-κάτω από το φιλμ βαφής ή άλλες επικαλύψεις υλικών αλουμινίου, αλλά αυτή η διάβρωση δεν έχει βρεθεί κάτω από ανοδιωμένες μεμβράνες. Εμφανίζεται γενικά κάτω από τις επικαλύψεις δομικών εξαρτημάτων αλουμινίου αεροσκαφών και εξαρτημάτων αλουμινίου σε κτίρια ή κατασκευές. Η νηματοειδής διάβρωση σχετίζεται με τη σύνθεση του υλικού, την προ{3}}επεξεργασία πριν από την επίστρωση και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες αναφέρονται στη θερμοκρασία, την υγρασία, τα χλωρίδια και ούτω καθεξής.
Διακοκκώδης διάβρωση κραμάτων σειράς 6000
Στις περισσότερες περιπτώσεις, η διακοκκώδης διάβρωση εμφανίζεται σε κράματα που περιέχουν μικρές ποσότητες χαλκού και υψηλά επίπεδα Si/Mg. Συνήθως, η περιεκτικότητα σε χαλκό στα περισσότερα-κράματα που περιέχουν χαλκό δεν υπερβαίνει το 0,4%, με μόνο τέσσερα κράματα-6013, 6113, 6056 και 6156-να έχουν περιεκτικότητα σε χαλκό έως και 1,1%. Ο χαλκός προστίθεται στα κράματα Al-Mg-Si για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων του κράματος. Μελέτες έχουν βρει ότι σε κράματα ευαίσθητα σε διακοκκώδη διάβρωση, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης σάρωσης υψηλής ανάλυσης συχνά αποκαλύπτει-πλούσια διαχωρισμένα στρώματα χαλκού και καθοδικά ιζήματα φάσης Q. Η φάση Q είναι μια τεταρτοταγής διαμεταλλική φάση με μοριακό τύπο Cu2Mg8Si5Al4, που κατακρημνίζεται κατά μήκος των ορίων των κόκκων και προκαλεί ανοδική διάλυση του παρακείμενου στερεού διαλύματος, με αποτέλεσμα ζώνες χωρίς καθίζηση.
Δοκιμή διακοκκιακής ευαισθησίας στη διάβρωση
Κατά τον προσδιορισμό της επιδεκτικότητας διακοκκώδους διάβρωσης των κραμάτων αλουμινίου, χρησιμοποιούνται δύο συνήθεις μέθοδοι δοκιμής:-δοκιμή επί τόπου και δοκιμή επιταχυνόμενης εμβάπτισης. Σε επιταχυνόμενες δοκιμές, για την επιτάχυνση της διάβρωσης, χρησιμοποιούνται συχνά διαλύματα όπως χλωριούχο κάλιο που περιέχει υδροχλωρικό οξύ (ISO 11846 Μέθοδος Β) ή χλωριούχο κάλιο με προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου (ASTM G110). Μετά τη δοκιμή, η διατομή-του δείγματος εξετάζεται μεταλλογραφικά ή μετράται η απώλεια μηχανικών ιδιοτήτων του. Τα αποτελέσματα των επιταχυνόμενων δοκιμών ISO 11846 είναι πολύ συνεπή με τις δοκιμές επί τόπου- σε θαλάσσιες ατμόσφαιρες. Ωστόσο, σε επιταχυνόμενες δοκιμές, τα υλικά αλουμινίου που είναι επιρρεπή στη διακοκκώδη διάβρωση παρουσιάζουν σοβαρή διάβρωση σχεδόν σε όλα τα όρια των κόκκων κοντά στην επιφάνεια του δείγματος (ομοιόμορφη διακοκκώδης διάβρωση), ενώ στις δοκιμές{10}στο χώρο, η επιφάνεια του δείγματος παρουσιάζει διάβρωση μόνο σε περιορισμένες περιοχές (τοπική διάβρωση). Ωστόσο, η επιταχυνόμενη δοκιμή παραμένει η τυπική μέθοδος για τον ακριβή προσδιορισμό του εάν ένα υλικό είναι επιρρεπές στη διάβρωση των ορίων των κόκκων.
