خوردگی آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم عمدتاً شامل سوراخ شدن، خوردگی بین دانهای، ترک خوردگی تنشی و خوردگی لایهبرداری است. اگرچه آلومینیوم مقاومت نسبتاً بالایی در برابر خوردگی دارد، صرف نظر از اینکه چه فلزی باشد یا مقاومت آن در برابر خوردگی چقدر باشد، درجاتی از اتلاف خوردگی همیشه در حین استفاده رخ می دهد. تلفات خوردگی سالانه آلومینیوم حدود 0.5٪ از تولید سالانه آلومینیوم است. در میان آلیاژهای آلومینیوم تغییر شکل یافته، سری 6000 بیشترین تولید را دارد. اگرچه مقاومت در برابر خوردگی آن به خوبی آلیاژهای آلومینیوم سری 1000، 3000 یا 5000 نیست، اما بسیار بالاتر از آلیاژهای آلومینیوم سری 2000 و 7000 است. آلیاژهای سری 6000 نیز تمایل بیشتری به خوردگی بین دانه ای دارند، بنابراین ارزیابی حساسیت برای خوردگی بین دانه ای باید برای مواد آلیاژ آلومینیوم سری 6000 مورد استفاده در سازه های مهم انجام شود.
طبقه بندی خوردگی آلومینیوم
از دیدگاه مورفولوژی خوردگی، خوردگی آلومینیوم را می توان به خوردگی عمومی و خوردگی موضعی تقسیم کرد. اولی که به عنوان خوردگی یکنواخت یا خوردگی کلی نیز شناخته می شود، به زوال یکنواخت سطح مواد در تماس با محیط اشاره دارد. خوردگی آلومینیوم در محلول های قلیایی یک نمونه معمولی از خوردگی یکنواخت است، مانند تمیز کردن قلیایی، که در آن نتیجه این است که سطح آلومینیوم تقریباً با همان سرعت نازک می شود و منجر به کاهش جرم می شود. با این حال، باید توجه داشت که خوردگی یکنواخت مطلق وجود ندارد، زیرا نازک شدن ضخامت در مناطق مختلف متفاوت است. خوردگی موضعی به خوردگی محدود به نواحی یا بخشهای خاصی از یک سازه اشاره دارد و میتوان آن را به دستههای زیر تقسیم کرد:
1. خوردگی حفره ای
خوردگی حفرهای در نواحی یا نقاط بسیار موضعی روی سطح فلز رخ میدهد و باعث ایجاد حفرهها یا حفرههایی میشود که به سمت داخل کشیده میشوند و حتی میتوانند منجر به سوراخ شدن شوند. هنگامی که قطر دهانه گودال کوچکتر از عمق گودال باشد، به آن خوردگی حفره ای می گویند. زمانی که قطر دهانه گودال بزرگتر از عمق گودال باشد، می توان آن را خوردگی شکافی نامید. در واقع هیچ مرز دقیقی بین خوردگی حفره ای و خوردگی شکافی وجود ندارد. خوردگی که روی آلومینیوم در محلول های آبی حاوی کلرید رخ می دهد، نمونه ای از خوردگی حفره ای است. در خوردگی آلومینیوم، خوردگی حفرهای شایعترین است و به دلیل داشتن پتانسیل متفاوت از پتانسیل فلز پایه در ناحیه خاصی از آلومینیوم یا وجود ناخالصیهایی با پتانسیل متفاوت از پتانسیل فلز پایه آلومینیوم ایجاد میشود.
2. خوردگی بین دانه ای
این نوع خوردگی در مرزهای دانه فلزات یا آلیاژها بدون حمله قابل توجهی به خود دانه ها یا کریستال ها رخ می دهد. این نوعی خوردگی انتخابی است که می تواند خواص مکانیکی مواد را به شدت کاهش دهد و به طور بالقوه باعث آسیب یا حوادث ساختاری شود. علت خوردگی بین دانه ای این است که در شرایط خاص، مرز دانه ها بسیار فعال هستند، مانند وجود ناخالصی ها در مرز دانه ها، یا افزایش یا کاهش یک عنصر آلیاژی خاص در مرز دانه ها. به عبارت دیگر، باید یک ناحیه نازک در مرز دانه وجود داشته باشد که نسبت به بقیه آلومینیوم الکترونگاتیو باشد که ترجیحاً خورده می شود. آلومینیوم با خلوص بالا میتواند این نوع خوردگی را در اسید هیدروکلریک و آب با دمای بالا- تجربه کند. آلیاژهایی مانند Al-Cu، Al-Mg-Si، Al{10}}Mg و Al{11}}Zn-Mg همگی به خوردگی بین دانهای حساس هستند.
3. خوردگی گالوانیکی
خوردگی گالوانیکی نیز شکل مشخصی از خوردگی آلومینیوم است. هنگامی که یک فلز با واکنش کمتر و یک فلز واکنش پذیرتر، مانند آلومینیوم، در یک محیط با هم تماس پیدا می کنند یا توسط یک هادی به هم متصل می شوند، یک جفت گالوانیکی تشکیل می شود که باعث جریان جریان و در نتیجه خوردگی گالوانیکی می شود. به خوردگی گالوانیکی خوردگی دو فلزی یا خوردگی تماسی نیز گفته می شود. آلومینیوم دارای پتانسیل طبیعی بسیار منفی است و هنگامی که با فلزات دیگر تماس پیدا می کند، همیشه به عنوان آند عمل می کند و خوردگی را تسریع می کند. تقریباً تمام آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم نمی توانند از خوردگی گالوانیکی جلوگیری کنند. هر چه اختلاف پتانسیل بین دو فلز در تماس بیشتر باشد، خوردگی گالوانیکی شدیدتر است. لازم به ذکر است که در خوردگی گالوانیکی، نسبت مساحت بسیار مهم است. یک کاتد بزرگ جفت شده با یک آند کوچک نامطلوب ترین ترکیب است.
4. خوردگی شکاف
هنگامی که فلزات از انواع مشابه یا متفاوت، یا فلزات با فلزات غیر-در تماس قرار می گیرند، شکاف هایی ایجاد می شود که منجر به خوردگی در شکاف یا نواحی مجاور می شود، در حالی که نواحی خارج از شکاف خورده نشده باقی می مانند. این به دلیل کمبود اکسیژن در شکاف ایجاد می شود و در نتیجه یک سلول غلظت تشکیل می شود. خوردگی شکافی تقریباً مستقل از نوع آلیاژ است و حتی آلیاژهای بسیار مقاوم در برابر خوردگی{3}}می توانند آن را تجربه کنند. محیط اسیدی در بالای شکاف نیروی محرکه برای خوردگی است و نوعی خوردگی زیر{5}}رسوبی است. خوردگی زیر ملات بر روی پروفیل های آلومینیومی معماری آلیاژی 6063 یک نوع بسیار متداول از خوردگی شکاف ناشی از رسوب-است. اتصالات فلنج، سطوح اتصال مهره ها، اتصالات لبه، منافذ جوش، مناطق زیر لایه های زنگ و رسوباتی مانند لجن، رسوب و ناخالصی های روی سطح فلز، همگی می توانند باعث خوردگی شکاف شوند.
5. ترک خوردگی استرس
ترک خوردگی تنشی، ترک خوردگی ناشی از همزیستی تنش کششی و محیط های خورنده خاص است. تنش می تواند تنش خارجی یا پسماند درون فلز باشد، که مورد دوم ممکن است در اثر تغییر شکل در حین پردازش و ساخت، با تغییرات شدید دما در حین خاموش کردن، یا تغییرات حجمی ناشی از تغییرات ساختاری داخلی ایجاد شود. تنش های ناشی از پرچ کردن، بستن پیچ و مهره، اتصالات پرس یا برش های کوچک نیز تنش های پسماند هستند. ترک خوردگی تنشی زمانی رخ می دهد که تنش کششی روی سطح فلز به مقاومت تسلیم Rpo.2 برسد. تنش پسماند در صفحات ضخیم آلیاژهای آلومینیوم سری 2000 و 7000 در طول کوئنچ ایجاد می شود و باید با کشش قبل از پیری برای جلوگیری از تغییر شکل هنگام ماشینکاری قطعات هواپیما یا حتی انتقال به قطعات، از بین برود.
6. خوردگی بین دانه ای
این نوع خوردگی را لایه برداری، پوسته پوسته شدن یا خوردگی لایه ای نیز می نامند و به سادگی می توان از آن به عنوان لایه برداری یاد کرد. شکل خاصی از خوردگی در آلیاژهای سری 2000، 5000، 6000 و 7000 است که معمولاً در اکستروژن ها دیده می شود. هنگامی که رخ می دهد، می تواند لایه به لایه مانند میکا پوست کنده شود.
7. خوردگی رشته ای
این یک نوع خوردگی است که میتواند به شکل کرم{0}}در زیر لایه رنگ یا سایر پوششهای مواد آلومینیومی ایجاد شود، اما این خوردگی در لایههای آنودایز دیده نشده است. معمولاً در زیر پوششهای اجزای ساختاری آلومینیومی هواپیما و قطعات آلومینیومی در ساختمانها یا سازهها رخ میدهد. خوردگی رشته ای به ترکیب مواد، قبل از{3}}عملیات قبل از پوشش دهی و عوامل محیطی مرتبط است. عوامل محیطی به دما، رطوبت، کلریدها و غیره اشاره دارند.
خوردگی بین دانه ای آلیاژهای سری 6000
در بیشتر موارد، خوردگی بین دانه ای در آلیاژهای حاوی مقادیر کمی مس و سطوح بالای Si/Mg رخ می دهد. معمولاً، محتوای مس در اکثر آلیاژهای حاوی مس-از 0.4% تجاوز نمیکند و تنها چهار آلیاژ-6013، 6113، 6056 و 6156{10}}دارای محتوای مس تا 1.1% هستند. مس به آلیاژهای Al{12}}Mg-Si اضافه میشود تا خواص مکانیکی آلیاژ بهبود یابد. مطالعات نشان داده است که در آلیاژهای حساس به خوردگی بین دانهای، میکروسکوپ الکترونی روبشی با وضوح بالا اغلب لایههای جداشده غنی از مس و رسوبات فاز Q کاتدی را نشان میدهد. فاز Q یک فاز بین فلزی چهارتایی با فرمول مولکولی Cu2Mg8Si5Al4 است که در امتداد مرزهای دانه رسوب میکند و باعث انحلال آندی محلول جامد مجاور میشود که منجر به ایجاد مناطق عاری از بارش میشود.
تست حساسیت خوردگی بین دانه ای
هنگام تعیین حساسیت خوردگی بین دانهای آلیاژهای آلومینیوم، از دو روش آزمایش رایج استفاده میشود:-تست در سایت و آزمایش غوطهوری تسریع شده. در آزمایشات تسریع شده، برای سرعت بخشیدن به خوردگی، اغلب از محلول هایی مانند کلرید پتاسیم حاوی اسید هیدروکلریک (ISO 11846 روش B) یا کلرید پتاسیم با پراکسید هیدروژن اضافه شده (ASTM G110) استفاده می شود. پس از آزمایش، سطح مقطع نمونه از نظر متالوگرافی بررسی می شود یا از دست دادن ویژگی مکانیکی آن اندازه گیری می شود. نتایج آزمایشهای تسریعشده ISO 11846 بسیار با آزمایشهای{8}در سایت در جوهای دریایی سازگار است. با این حال، در آزمایشهای تسریعشده، مواد آلومینیومی حساس به خوردگی بین دانهای، تقریباً در تمام مرزهای دانه نزدیک سطح نمونه، خوردگی شدید نشان میدهند (خوردگی بین دانهای یکنواخت)، در حالی که در آزمایشهای{10}محل، سطح نمونه فقط در مناطق محدود خوردگی را نشان میدهد (خوردگی موضعی). با این وجود، آزمایش تسریع شده روش استاندارد برای تعیین دقیق اینکه آیا یک ماده مستعد خوردگی مرز دانه است یا خیر، باقی می ماند.
