В процессе обработки поверхности профилей из алюминиевого сплава 6063 иногда наблюдается появление на поверхности алюминиевых профилей беспорядочно расположенных темно-серых пятен питтинговой коррозии разной степени тяжести. Эти пятна коррозии совершенно отличаются по форме от тех, которые вызваны элементами цинка, и появляются периодически при производстве алюминиевых профилей. Некоторые считают, что причины заключаются в том, что оператор не соблюдал правильный процесс обработки поверхности, в растворе ванны содержатся вредные ионы примесей или качество материала плохое со слишком большим количеством включений. Наш анализ заключается в следующем.
60631, Анализ причин появления пятен коррозии
Основываясь на многолетнем производственном опыте, изучении различных параметров процесса производства профилей из алюминиевых сплавов и последующих-исследованиях соблюдения операторами технологических процессов, мы считаем, что основными причинами появления темно-серых пятен коррозии этого типа являются следующие:
(1) Иногда по определенным причинам пропорции магния и кремния, добавляемые в процессе литья, не подходят, в результате чего соотношение ω(Mg)/ω(Si) находится в диапазоне 1,0–1,3, что намного ниже оптимального соотношения 1,73 (обычно контролируется в диапазоне 1,3–1,5). При этом, хотя содержание магния и кремния находится в заданном диапазоне (ω(Mg)=0.45%–0,9%, ω(Si)=0.2%–0,6%), присутствует некоторый избыток кремния. Этот избыток кремния, помимо небольшого количества, находящегося в свободном состоянии, также образует тройные соединения внутри алюминиевого сплава. Когда ω(Si)<ω(fe), more="" α(al12fe3si)="" phase="" is="" formed,="" which="" is="" a="" brittle="" compound.="" when="" ω(si)="">ω(Fe), образуется больше фазы (Al9Fe2Si), которая представляет собой еще более хрупкое игольчатое соединение, и его вредное воздействие больше, чем у фазы, часто вызывая разрушение сплава на своем пути. Эти нерастворимые примесные фазы или свободные примесные фазы в сплаве часто накапливаются на границах зерен, ослабляя при этом прочность и вязкость границ [1–3], становясь наиболее слабыми местами с наихудшей коррозионной стойкостью, и коррозия обычно начинается именно с этих участков.
(2) В процессе плавки, хотя доли добавляемого магния и кремния находятся в пределах стандартного заданного диапазона, иногда из-за неравномерного и недостаточного перемешивания распределение кремния в расплаве становится неравномерным, что приводит к локальным зонам обогащения и обеднения. Так как растворимость кремния в алюминии очень низкая-1,65% при температуре эвтектики 577 градусов и всего 0,05% при комнатной температуре - это приводит к неоднородности состава после литья. Это напрямую влияет на промышленные алюминиевые профили, где небольшое количество свободного кремния в алюминиевой матрице не только снижает коррозионную стойкость сплава, но и укрупняет зерна сплава [4].
(3) Во время экструзии контроль параметров процесса,-таких как чрезмерная температура предварительного нагрева заготовки, неправильная скорость потока металла при экструзии, недостаточная сила воздушного охлаждения во время экструзии, а также неправильная температура старения и время выдержки-может легко вызвать сегрегацию кремния и образование свободного кремния, препятствуя полному формированию фазы Mg2Si магнием и кремнием и приводя к присутствию некоторого количества свободного кремния.
2. Коррозионные явления при обработке поверхности.
Профили из алюминиевого сплава 6003 с избытком и свободным содержанием кремния-при поверхностной обработке проявляют следующие явления: когда профили помещаются в кислую ванну (15–20% серная кислота), на поверхности профилей отчетливо наблюдаются многочисленные мелкие пузырьки. С течением времени и повышением температуры ванны скорость реакции увеличивается, что указывает на то, что произошла гальваническая электрохимическая коррозия. Когда профили вынимают из ванны и осматривают, можно увидеть множество пятен цвета, отличающегося от нормальной поверхности. Во время последующих обработок, таких как щелочное травление, кислотная нейтрализация для придания блеска и анодирование серной кислотой, эти темно-серые пятна коррозии становятся еще более заметными и заметными.
Коррозия, вызванная цинком, и коррозия, вызванная кремнием, имеют некоторые различия во внешнем виде. Пятна коррозии, вызванные цинком, напоминают снежинки, распространяются наружу по границам зерен и образуют ямки определенной глубины. Напротив, пятна коррозии, вызванные кремнием, выглядят как вкрапленные темно-серые точки. Они не распространяются наружу по границам зерен, и глубина не ощущается. Причем по мере увеличения времени обработки количество пятен увеличивается до тех пор, пока реакция не завершится и не прекратится. Эти темно-серые пятна можно в значительной степени устранить или смягчить, увеличив время коррозии или обработав-удаление пленки.
3. Превентивные меры
Коррозию профилей из алюминиевого сплава 6063, вызванную кремнием, можно полностью предотвратить и контролировать. Крайне важно эффективно контролировать поступающее сырье и состав сплава, гарантируя, что соотношение магния-к-кремния находится в диапазоне 1,3–1,7. Кроме того, параметры каждого процесса (такие как плавление, перемешивание, температура охлаждающей воды при литье, температура предварительного нагрева заготовки, закалка при экструзии и прочность на воздушном охлаждении, температура и время старения и т. д.) должны строго контролироваться, чтобы избежать сегрегации кремния и свободного кремния, а также максимизировать образование полезных упрочняющих фаз Mg2Si из кремния и магния.
Если наблюдаются такие пятна коррозии кремния, при обработке поверхности следует уделить особое внимание. При обезжиривании и удалении масла по возможности следует использовать слабощелочные растворы ванн. Если это невозможно, время выдержки в кислых обезжиривающих растворах следует свести к минимуму (квалифицированные профили из алюминиевых сплавов можно без проблем оставлять в кислых обезжиривающих растворах на 20–30 минут, тогда как пораженные профили должны находиться в них только 1–3 минуты). Кроме того, pH воды для последующего полоскания должен быть немного выше (pH > 4, с контролируемым содержанием Cl-). При щелочном травлении время травления должно быть максимально увеличено; Для процесса нейтрализации осветления следует использовать осветляющий раствор азотной кислоты. При анодировании серной кислотой электрическое окисление следует проводить незамедлительно. Таким образом, темно-серые пятна коррозии, вызванные кремнием, будут менее заметными, и профили будут соответствовать требованиям использования.
4. Заключение
Хотя кремний является незаменимым основным компонентом профилей из алюминиевого сплава 6063, неправильное добавление или невозможность полного формирования упрочняющей фазы Mg2Si с магнием может привести к сегрегации кремния и образованию свободного кремния, что приведет к коррозии во время обработки поверхности. Строгий контроль основных элементов сплава, примесей и параметров процесса во время производства необходим для предотвращения этого явления.
