镍基合金晶间腐蚀检测,加速盐雾试验
6000系合金的晶间腐蚀
在当今应用的变形铝合金中,应用广的是热处理可强化的6000系合金,它们是一类Al-Mg-Si系与Al-Mg-Si-Cu系合金。2018年在美国铝业协会(TheAluminumAssociation,Inc.)公司注册的常用及非常用合金共706个,其中6000系合金多,有126个,占18%,在建筑工业、结构领域与交通运输装备方面获得了广泛的应用,因为它们有良好的成形加工性能、适中的强度与的抗腐蚀性能。可是如果合金成分配比不恰如其分,或热处理参数选择不当,或加工成形欠妥,那么在含氯的环境中就会出现晶间腐蚀(IGC)。
在多数情况下,晶间腐蚀出现于含少量铜和Si/Mg高的合金中,通常大多数含铜合金的铜含量都不大于0.4%,只有6013、6113、6056、6156等4个合金的铜含量高达1.1%,向Al-Mg-Si合金加铜是为提高合金的力学性能。研究发现,凡是有晶间腐蚀敏感性的合金,用高分辨率扫描透射电镜观察时,往往发现有富铜的偏析层和阴极性Q相沉淀物。Q相是一种四元金属间相,分子式为Cu2Mg8Si5Al4,沿着晶界析出,使邻近的固溶体发生阳极溶解,形成无析出物带(precipitate free zone)。
晶间腐蚀敏感性检验
在确定铝合金的晶间腐蚀敏感性时,常用检验方法有两种:现场(野外)试验(fieldtest)与加速沉浸试验。在加速试验时,为了加快腐蚀进行,往往采用含有盐酸的氯化钾溶液(ISO11846MethodB)或加有过氧化氢的氯化钾溶液(ASTMG110)。试验后对试样横截面进行金相观察或测定其力学性能损失。ISO11846加速试验结果与海洋气氛现场试验结果有着高度的一致性,可是晶间腐蚀敏感性铝材在加速试验时,在靠近试样表面的几乎所有晶界都发生严重的腐蚀(均匀晶间腐蚀),而现场试验试样表面仅在有限的地区发生腐蚀(局部腐蚀)。如此,加速试验仍是能准确地判断材料是否有晶界腐蚀的标准方法。
汽车工业常常按ISO 11846 MethodB标准判断6000系铝合金是否有晶间腐蚀。按此标准试验时,将小试样(表面积<20cm2)全浸于室温酸性氯化钠溶液(pH=1)中24h,进行金相检验,以确定腐蚀类型,点蚀还是晶间腐蚀,还待确定:腐蚀破坏表面百分数和大腐蚀深度。近的研究显示,允许对试验条件做一些较大的变动,不会对试验结果再现性有大的影响。特别是标准规定电解质体积对试样表面积之比不得小于5ml/cm2,否则对晶间腐蚀速度的影响甚大。
试样表面发生腐蚀的条件是必须存在阴极反应(析出氢,氧减少),试验溶液的pH值随着时间延长而上升,使电解质腐蚀下降。
在8系列变形铝合金中,6000系合金是一类Al-Mg-Si(Cu,Zn)系合金,易发生晶间腐蚀的合金之一,也就是说该系合金有相当强的晶间腐蚀敏感性。
为了检验6000系合金晶间腐蚀倾向,一个有效的方法是在ISO11846标准试验后进行碱液浸蚀再进行除污处理,除污处理用浓硝酸液。在温度50℃-60℃、浓度(5-10)wt%的NaOH溶液中浸蚀2min-5min,对试验结果会有所影响。