Алюминий и сплавы систем Al—Mn и Al—Mn—Mg

Алюминий различной степени чистоты и сплавы типа АМц и Д12 относятся к группе стойких сплавов, для кото­рых наиболее характерным видом коррозии является питтинговая. Показано, что корро­зионная стойкость алюминия различных сортов опреде­ляется в значительной степени содержанием примесей, главным образом железа и кремния. Кремний влияет в меньшей степени при содержании до 0,3 % потому, что в отсутствии железа он находится в твердом растворе. Но влияние не столько велико и при выделении в свободном виде, если эти выделения дисперсны и равномерно распределены, так как, несмотря на довольно положитель­ный электродный потенциал, кремний не является эффек­тивным катодом. При содержании 0,3—0,7 % кремний, как и железо, заметно понижает сопротивление питтинговой коррозии. Особенно существенно сопротивление питтинговой коррозии понижается при увеличении содер­жания железа выше 0,6 %. В этом случае при воздейст­вии агрессивной пресной воды питтинги сливаются, образуя пространные и глубокие язвы.

Однако в реальных сплавах нельзя разделить железо и кремний, поэтому обычно рассматривают суммарное их влияние. Влияние этих примесей на коррозионную стой­кость проявляется по-разному в зависимости от pH сре­ды. В кислой среде, где процесс протекает с водородной деполяризацией, оно весьма ощутимо из-за низкого пере­напряжения выделения водорода на железе и его соеди­нениях. В нейтральной и щелочной средах в относитель­но широких пределах содержания железа (0,005—0,5 %) скорость коррозии изменяется мало. В нейтральных вод­ных средах малой концентрации, когда коррозия алюми­ния происходит большей частью вследствие кислородной деполяризации, железо практически не изменяет стацио­нарный потенциал и не влияет на скорость коррозии. При этом значительное увеличение катодных элементов в алюминии низких сортов несколько облагораживает по­тенциал питтингообразования, в результате чего в ряде сред, например в промышленной атмосфере, характер коррозии изменяется: вместо питтинга практически на­блюдается равномерная коррозия. При возрастании кон­центрации солей в растворе, например, в морских усло­виях, отрицательное влияние железа проявляется в боль­шей степени.

Положительное влияние железо может оказывать также в связи с его модифицирующими свойствами и способностью тормозить процесс рекристаллизации. По этой причине в технических сортах алюминия зерно ста­новится мельче, чем в алюминии повышенной чистоты. В результате глубина коррозионных поражений умень­шается.

Немаловажным является также то, что повышение чистоты, обычно сопровождающееся увеличением разме­ра зерен, ведет к увеличению чувствительности к струк­турной форме МКК, обусловленной пониженной термо­динамической устойчивостью высокоугловых границ. Если дополнительно не измельчать зерна какими-либо способами, то оптимальным материалом относительно сопротивления МКК является алюминий марки А7 (~АД00),

Сплав АМц — наиболее распространенный сплав сис­темы А1—Мп — в отожженном состоянии имеет коррози­онную стойкость, близкую к коррозионной стойкости чис­того алюминия. Введение в сплав марганца благоприят­но влияет в связи с тем, что он образует с железом интерметаллические соединения (Мn, Fe)AI, Al-Fe-Mn-Si и другие с достаточно отрицательным электродным потен­циалом и тем самым нейтрализует катодное влияние же­леза и повышает защитные свойства оксидной пленки на алюминии. Этим можно объяснить, что иногда в атмосферных условиях коррозионная стойкость сплава АМц становится выше коррозионной стойкости алюминия. Положительная роль интерметаллических сое­динении проявляется также в образовании структурной анизотропии, которая способствует торможению развития коррозии в направлении, перпендикулярном поверхности полуфабриката.

В то же время на сплаве АМц проявляется и отрица­тельная роль коррозионной анизотропии. Если нагартов­ка повышает коррозионную стойкость алюминия (повы­шается сопротивление питтинговой коррозии), то для сплава АМц она может уменьшать ее — появляются предпосылки к расслаивающей коррозии. Эта тенденция увеличивается пропорционально степени нагартовки и ее связывают с образованием микронадрывов вблизи твер­дых интерметаллических включений MnAl₆. Поэтому введение в сплав большого количества других элементов, способствующих образованию интерметалли­ческих соединений, например титана, ухудшает его кор­розионную стойкость в нагартованном состоянии. Однако с учетом изложенных выше закономерностей, по-видимому, более существенное влияние на расслаивающую кор­розию сплава АМц могут оказывать интерметаллидные соединения марганца с железом в качестве катодов, по­скольку концентрация последнего в сплаве достаточно ­велика (до 0,7 %).

В полунагартованном состоянии, особенно при усло­вии получения листов по схеме НТМО, т. е. частичным от­жигом, чувствительность сплава АМц к расслаивающей коррозии мала. По существу коррозия развивается по питтинговому механизму только в местах развития коррозионных очагов наблюдается локальное вспучивание металла, которое отмечается и для многих других спла­вов, имеющих структурную анизотропию. Глубина корро­зии при этом не больше, а, как правило, даже меньше вследствие положительного эффекта коррозионной анизотропии. По этой причине такое локальное отслаивание не оказывает отрицательного влияния на долговечность конструкций. Оно может только оказывать влияние на декоративный вид анодированных конструкций вследст­вие локального нарушения анодно-оксидной пленки. Увеличение степени деформации при нагартовке приводит к усилению интенсивности расслаивающей коррозии. Хотя и в этом случае опасность расслаивающей коррозии не достигает таких пределов, как для высоколегированных сплавов, однако в промышленной атмосфере повышенной агрессивности степень РСК достаточно велика.

Увеличение содержания меди до 0,2 % повышает со­противление расслаивающей коррозии нагартованных полуфабрикатов из сплавов системы AI—Мп. По-видимому, введение меди в сплав облагораживает потенциал пробоя и вследствие этого уменьшает вероятность зарож­дения и распространения подповерхностной коррозии вблизи катодных интерметаллических фаз.

В сплавах системы AI—Mn—Mg (например, Д12) со­четаются положительные структурные и электрохимичес­кие эффекты, обусловленные небольшими добавками марганца и магния. В отожженном состоянии они обла­дают более высокой коррозионной стойкостью, чем Аl и сплав АМц. В отличие от сплава АМц для сплава Д12 не отмечается случаев появления расслаивающей корро­зии в нагартованном состоянии.

Дата добавления: 2015-08-17