Ալյումինե ձուլման կոռոզիոն դիմադրություն

1. Ներածություն

Ձուլված ալյումինե բաղադրիչներ (հիմնականում Al–Si համաձուլվածքները, որոնք արտադրվում են բարձր ճնշմամբ Die Casting) ապահովել գերազանց ծախսատար-գործունեություն ավտոմեքենայի համար, հեռահաղորդակցություն, սպառողական և ծովային կիրառություններ,

բայց դրանց իրական աշխարհի կոռոզիոն ցուցանիշը զուտ արդյունքն է համաձուլվածքների քիմիա, Միկրոկառուցվածք, ձուլման գործընթաց, մակերեսային մշակման և սպասարկման միջավայր.

Հետևաբար, կոռոզիայից արդյունավետ վերահսկումը պահանջում է ծրագրային մոտեցում:

(ա) ընտրել կամ մշակել համաձուլվածքներ նվազեցված կաթոդային կեղտերով և մոդիֆիկատորներով՝ սիլիցիումի մաքրման համար, (բ) վերահսկել HPDC գործընթացը՝ նվազագույնի հասցնելու ծակոտկենությունը և արտադրել նուրբ SDAS/հատիկի կառուցվածք, մի քանազոր (գ) մասերի նախագծման և հավաքման կանոններ, որոնք խուսափում են թակարդված էլեկտրոլիտներից և տարբեր մետաղական գալվանական զույգերից.

Վերջին ակնարկները և փորձարարական աշխատանքները ցույց են տալիս ծածկույթներ (PEO, օպտիմիզացված անոդացում, փոխակերպման ծածկույթներ և բազմաշերտ ներկերի համակարգեր) և միկրոկառուցվածքի կառավարումը ամենաարդյունավետ լծակներն են ագրեսիվ միջավայրում ծառայության ժամկետը երկարացնելու համար.

2. Ինչու է կոռոզիան կարևոր ալյումինե բաղադրիչների համար

Ալյումին կազմում է բարակ, պաշտպանիչ Al2O3 թաղանթ ինքնաբերաբար օդում. Այդ թաղանթը մեծածավալ ալյումինին դարձնում է համեմատաբար կոռոզիոն դիմացկուն, բայց ձուլված Al–Si համաձուլվածքները միկրոկառուցվածքային առումով բարդ են։:

կոպիտ չալեգիրված Si մասնիկներ, Fe-ով հարուստ միջմետաղներ, Մգ կրող փուլերը և տեղայնացված ծակոտկենությունը ստեղծում են միկրո-գալվանական բջիջներ և այն վայրերը, որտեղ պասիվ թաղանթը մեխանիկորեն կամ քիմիապես վտանգված է.

Քլորիդով հարուստ, թթվային կամ աղտոտող մթնոլորտի այս տեղական տարասեռությունները նպաստում են փոս փորելը, ճեղքերի կոռոզիա և արագացված տեղական հարձակում,

որը կարող է քայքայել մեխանիկական ամբողջականությունը, փոխզիջումային կնքման մակերեսները, և կրճատել ծառայության ժամկետը, հաճախ անսպասելիորեն, եթե պաշտպանիչ միջոցները բավարար են համարվում.

Արտադրողները և OEM-ները հոգ են տանում, քանի որ կոռոզիան ազդում է արտադրանքի հուսալիության վրա, երաշխիքային ծախսեր, անվտանգություն, և ընկալվող որակը, ուստի նախագծման և գնումների սկզբում հիմնավոր տեխնիկական ընտրությունները շահաբաժիններ են վճարում հոսանքին ներքև.

3. Ալյումինի ձուլման կոռոզիայի հիմնական սկզբունքները: մեխանիզմներ և դասակարգում

Ալյումինե ձուլվածքների կոռոզիա սկզբունքորեն էլեկտրաքիմիական երևույթ է, երբ մետաղը և նրա միջավայրը լիցք են փոխանակում տեղայնացված անոդային և կաթոդիկ ռեակցիաների միջոցով.

Ի տարբերություն մաքուր ալյումինի, առևտրային ձուլածո համաձուլվածքները քիմիական և կառուցվածքային առումով տարասեռ են (Al–Si հիմքային համաձուլվածքներ Fe-ով, Մգոհել, Մգ, Ժլատ, Եվ այլն), և դրանք մշտապես պարունակում են արտադրության հետ կապված թերություններ (ծակոտկենություն, օքսիդ ծալքեր, ներառումներ և առանձնացված միջմետաղական փուլեր).

Այդ տարասեռությունները առաջացնում են մակերեսային էլեկտրաքիմիական ներուժի տարածական տատանումներ և այդպիսով հաստատվում են միկրո-գալվանական բջիջներ որը կենտրոնացնում է հարձակումը առանձին վայրերում.

Էլեկտրաքիմիական կոռոզիայի մեխանիզմ

Ալյումինը թերմոդինամիկորեն ակտիվ է (ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալը ≈ -1,66 Վ ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի համեմատ) բայց կազմում է շատ բարակ, պաշտպանիչ օքսիդ օդում.

Այս հայրենի ալյումինե/հիդրօքսիդ ֆիլմը (սովորաբար մի քանի նանոմետրի կարգի, ~5–10 նմ մթնոլորտային պայմաններում) ապահովում է նախնական պատնեշը, որը դանդաղեցնում է միատեսակ տարրալուծումը և թույլ է տալիս ակնհայտ «պասիվություն»:

Դասական հաջորդականությունն է:

1. Պասիվություն: կոմպակտ Al2O3/Al-ի ձևավորում(Օհ)₃ մակերեսային շերտ, որը սահմանափակում է լիցքի փոխանցումը և զանգվածի կորուստը մեղմ պայմաններում.
2. Տեղական ֆիլմի խախտում: ագրեսիվ տեսակներ (հատկապես քլորիդ իոններ), մեխանիկական վնաս, կամ քիմիական ազդեցություն (ուժեղ թթուներ, ալկալիներ կամ ֆտորիդ իոններ) խախտում է օքսիդի շերտը տեղայնորեն.
3. Անոդային տարրալուծում: երբ ֆիլմը խախտվում է, բացված ալյումինը օքսիդանում է:
   Al → Al³⁺ + 3էլ
   Անոդային տեղամասերում ազատված էլեկտրոնները սպառվում են մոտակա կաթոդիկ տեղամասերում թթվածնի կամ վերականգնվող այլ տեսակների կողմից, Օրինակ:
   O₂ + 2H2O + 4e→ 4OH⁻
4. Միկրո-գալվանական զուգավորում: միջմետաղական մասնիկներ (Fe-, Cu-ով հարուստ փուլեր, Mg2Si, Եվ այլն) կամ ազնիվ աղտոտող փուլերը գործում են որպես տեղական կաթոդներ, շրջապատող α-Al մատրիցի անոդային լուծարման արագացում.
   Տեղական պոտենցիալ տարբերությունները և կաթոդային տարածքի և անոդային տարածքի հարաբերակցությունը վերահսկում են հարձակման ծանրությունը.
5. Տեղական քիմիայի էվոլյուցիան: սահմանափակ վայրերում (փոսեր, ճեղքեր) Al3+-ի հիդրոլիզը և ագրեսիվ անիոնների կուտակումը առաջացնում են ուժեղ թթվայնացված և քլորիդով հարստացված միկրոմիջավայր, որն արագորեն պահպանում է, ավտոկատալիտիկ տարրալուծում.
   Քլորիդ իոններ, մասնավորապես, ներթափանցել և կայունացնել անոդային շրջանները, խթանում է փոսի միջուկացումը և աճը.

Հետևում են երկու գործնական հետևանքներ: (ես) Կոռոզիոն վարքագիծը վերահսկվում է ավելի քիչ զանգվածային թերմոդինամիկայով, քան տեղական էլեկտրաքիմիական և միկրոմասշտաբով տրանսպորտային գործընթացներով;

մի քանազոր (ii) միկրոկառուցվածքի փոքր փոփոխություններ, կեղտոտության մակարդակը կամ մակերեսի շարունակականությունը կարող են մեծ փոփոխություններ առաջացնել տեղայնացված կոռոզիայի նկատմամբ զգայունության մեջ.

Կոռոզիայի ընդհանուր տեսակները ալյումինե ձուլվածքներում

Չնայած կոռոզիայի մի քանի ձևեր կարող են առաջանալ, Ձուլված մասերի համար առավել համապատասխան և վնասակար ռեժիմներն են:

Ընդհանուր (համազգեստ) կոռոզիիոն:

համեմատաբար հավասարաչափ մետաղի կորուստ բաց մակերևույթների վրա.
Այս ռեժիմը հազվադեպ է ալյումինի համար չեզոք մթնոլորտում, բայց կարող է առաջանալ խիստ թթվային կամ ալկալային միջավայրերում:. Այն կանխատեսելիորեն նվազեցնում է չափերը, բայց ավելի քիչ աղետալի է, քան տեղայնացված ձևերը.

Փոսային կոռոզիա:

հիմնական սպառնալիքը ձուլված Al-Si համաձուլվածքների համար.
Փոսերը սկսվում են այնտեղ, որտեղ պասիվ թաղանթն ամենաթույլն է՝ ծակոտիներին հարևանությամբ, օքսիդի ներդիրներ, չլեգիրված սիլիցիումի մասնիկներ կամ միջմետաղներ, և տարածվում են քլորիդով հարուստ միջավայրում, թթվացված միկրոմիջավայր.
Փոսը խիստ տեղայնացված է և հաճախ անտեսանելի, մինչև խորը ներթափանցելը, դարձնելով այն հանկարծակիի հիմնական պատճառ, անսպասելի խափանումներ կրող բաղադրիչներում.

Միջգրանուլային կոռոզիա (IGC):

հարձակում հացահատիկի սահմանների երկայնքով, որը պայմանավորված է համաձուլվածքի տարրերի տարանջատմամբ կամ միջմետաղային նյութերի տեղումներով պնդացման ժամանակ.
Ձուլված համաձուլվածքներում, սահմանազարդման փուլեր (Օրինակ, Անք- և Cu-ով հարուստ միացություններ, կամ Mg-ից և Si-ից առաջացած նստվածքներ) կարող է հացահատիկի սահմանները դարձնել անոդիկ՝ համեմատած հացահատիկի ինտերիերի հետ, նպաստելով սահմանների ընտրովի տարրալուծմանը և փխրունությանը.

Գալվանական կոռոզիա:

տեղի է ունենում, երբ ալյումինը էլեկտրականորեն զուգակցվում է ավելի ազնիվ մետաղի հետ (պողպատ, պղնձ, փող) հաղորդիչ էլեկտրոլիտում.
Պոտենցիալ տարբերությունը հանգեցնում է ալյումինի բաղադրիչի անոդային տարրալուծմանը; խստությունը կախված է տարածքի հարաբերակցությունից, շփման կոնֆիգուրացիան և էլեկտրոլիտի հաղորդունակությունը.
Սա ընդհանուր խնդիր է հավաքների և ամրացված հոդերի մեջ.

Ճեղքերի կոռոզիա:

զարգանում է այնտեղ, որտեղ էլեկտրոլիտը դառնում է լճացած (կնիքների տակ, պարուրակային միացումների ներսում, զուգավորվող մակերեսներ).
Ճեղքի ներսում զանգվածային սահմանափակ փոխադրումը հանգեցնում է թթվածնի սպառման և թթվացման, արտադրում է ագրեսիվ տեղական քիմիա, որը հարձակվում է ալյումինի վրա հարակից մակերեսների կոոպերատիվ պաշտպանության տակ.

Սթրես-կոռոզիոն ճեղքվածք (Շալվար) և կոռոզիոն-հոգնածություն:

սրանք սիներգիստական ​​երևույթներ են, որոնց դեպքում առաձգական սթրեսը (մնացորդային կամ կիրառական) փոխազդում է քայքայիչ միկրոմիջավայրի և նախկինում գոյություն ունեցող թերության հետ (ինչպիսիք են փոսը կամ միջմետաղական խազը) ճաքեր ստեղծելու և տարածելու համար.

SCC-ն առանձնահատուկ մտահոգություն է ներկայացնում կայուն բեռներ կրող կառուցվածքային ձուլված մասերի համար.

Այս ռեժիմներից յուրաքանչյուրը պայմանավորված կամ սրվում է նույն արմատական ​​պատճառներով: միկրոկառուցվածքային տարասեռություն, մակերեսային ֆիլմի շարունակականության ընդհատումներ (ծակոտկենություն, օքսիդ ծալքեր),

ագրեսիվ տեսակներ սպասարկման միջավայրում (քլորիդներ, թթվային գազեր), և մեխանիկական կամ նախագծային պայմաններ, որոնք նպաստում են ճեղքման կամ առաձգական սթրեսի առաջացմանը.

Հետեւաբար, Մեղմացման ռազմավարությունները պետք է անդրադառնան երկու էլեկտրաքիմիական գործոններին (խառնուրդի դիզայնի և մակերեսի պաշտպանության միջոցով) և միկրոկառուցվածքային/գործընթացի դրայվերները (ձուլման հսկողության և հետմշակման միջոցով).

4. Ալյումինի ձուլման կոռոզիոն դիմադրության հիմնական ազդող գործոնները

Ալյումինե ձուլվածքների կոռոզիայից արդյունավետությունը կարգավորվում է փոխազդող փոփոխականների համաստեղությամբ, այլ ոչ թե մեկ գերիշխող պարամետրով.

համաձուլվածքների քիմիա, Միկրոկառուցվածք, ձուլման պրակտիկան և սպասարկման միջավայրը գործում են սիներգետիկորեն՝ որոշելու համար՝ արդյոք բաղադրիչը կմնա պասիվ, թե ենթարկվի տեղայնացված գրոհի։.

Յուրաքանչյուր գործոնի մանրակրկիտ ըմբռնումը, և թե ինչպես են դրանք փոխազդում, հնարավորություն է տալիս նպատակային միջամտություններ կատարել նյութի ընտրության հարցում, գործընթացի վերահսկում և կոռոզիայից պաշտպանություն.

Համաձուլվածքի կազմը: հիմնարար որոշիչ

Al–Si ձուլման համաձուլվածքներ (օրինակ ADC12, A380, A383, A356) ձևավորել հիմքը ձուլված բաղադրիչների համար; սակայն, աննշան և հետագծային համաձուլվածքները անհամաչափ ազդեցություն են ունենում էլեկտրաքիմիական վարքի վրա.

Սիլիկոն (Մի քանազոր, ~7–12 wt% տիպիկ ձուլման համաձուլվածքներում).

Si-ն բարելավում է հեղուկությունը և նվազեցնում տաք պատռվածքը, բայց այն սովորաբար նստում է որպես առանձին մասնիկներ, որոնք էապես էլեկտրաքիմիապես իներտ են ալյումինի մատրիցի նկատմամբ.

Սի–ի մորֆոլոգիան և բաշխումը (Է.Գ., տուգանք, միատեսակ ցրված ընդդեմ. կոպիտ, խմբավորված) ազդում տեղական գալվանական փոխազդեցությունների վրա և ազդում ծածկույթի աշխատանքի վրա (մասնավորապես անոդացում).

Նուրբ էվեկտիկական կառուցվածքով մոտ էվեկտիկական համաձուլվածքները հակված են ավելի քիչ ենթակա լինել տեղայնացված հարձակմանը, քան կոպիտ Si-ի տարանջատմամբ համաձուլվածքները:.

Պղնձ (Մգոհել, սովորաբար 1–4 wt%).

Cu-ն մեծացնում է ամրությունը և ջերմամշակումը, բայց ձևավորում է մուգ հարուստ միջմետաղներ (Է.Գ., CuAl2) որոնք կաթոդիկ են α-Al-ի նկատմամբ.

Այս կաթոդիկ տեղամասերը արագացնում են հարակից ալյումինի անոդային տարրալուծումը, խթանելով փորվածքը և խաթարելով պասիվ ֆիլմի արդյունավետությունը.

Հետևաբար, Cu-ի պարունակությունը վերահսկելը կարևոր է, երբ կոռոզիոն դիմադրությունը դիզայնի նպատակ է.

Մագնեզիում (Մգ, մոտավորապես 0,1–0,6 wt%).

Mg-ն մասնակցում է նստվածքների ամրացմանը (Mg2Si) մի քանազոր, շատ Al-Si-Mg համաձուլվածքներում, նպաստում է ավելի կայուն խառը օքսիդի ձևավորմանը, որը կարող է բարձրացնել ընդհանուր պասիվությունը.

Al-Si-Mg համաձուլվածքները հաճախ ցույց են տալիս ավելի լավ անոդացման վարքագիծ և ընդհանուր կոռոզիոն դիմադրություն, համեմատած Al-Si-Cu համաձուլվածքների հետ:.

Կեղտեր և հետքի տարրեր (Անք, Zn, Սննոց, Եվ այլն).

Կեղտերի նույնիսկ չափավոր կոնցենտրացիաները, որոնք հաճախ ներմուծվում են վերամշակման միջոցով, կարող են նվազեցնել կոռոզիոն դիմադրությունը.

Երկաթը կոշտ ձևավորվում է, կաթոդիկ միջմետաղներ, որոնք մեծացնում են տեղական կաթոդային տեղամասերի խտությունը; Fe-ի արժեքները բնորոշ բնութագրերի սահմաններից բարձր (Օրինակ > ~1,0–1,3 wt%՝ կախված համաձուլվածքից) փոխկապակցված են փոսերի ավելացման հետ.

Ցինկի և անագի հետքերը կարող են նաև ապակայունացնել պասիվ թաղանթը և բարձրացնել փոսերի զգայունությունը.

Հետեւաբար, Հումքի հսկողությունը և կեղտերի սպեցիֆիկացիոն սահմանները կարևոր են կոռոզիայից զգայուն կիրառությունների համար.

Կարճ ասած: համաձուլվածքների ընտրությունը առևտրային տարածություն է մեխանիկական պահանջների և էլեկտրաքիմիական ռիսկի միջև; կաթոդային համաձուլվածքի/կեղտոտության պարունակությունը նվազեցնելը և Si-ի մորֆոլոգիան բարելավող մոդիֆիկատորների օգտագործումը խառնուրդի մակարդակի արդյունավետ ռազմավարություններ են՝ ամրությունը բարելավելու համար.

Միկրոկառուցվածքային բնութագրերը: ներքին վարորդը

Միկրոկառուցվածքը բաղադրությունն ու գործընթացը վերածում է էլեկտրաքիմիական իրականության. Հիմնական միկրոկառուցվածքային առանձնահատկությունները, որոնք վերահսկում են կոռոզիան:

Հացահատիկի չափը / SDAS (երկրորդական դենդրիտի ձեռքերի տարածություն).

Ավելի նուրբ հացահատիկային կառուցվածքները և նվազեցված SDAS-ը, որոնք սովորաբար ձեռք են բերվում բարձր սառեցման արագությամբ, հակված են ավելի միատեսակ բաշխել համաձուլվածքի տարրերը և միջմետաղները և բարձրացնել դիմադրությունը փոսերի մեկնարկի նկատմամբ:.
Բարձր ճնշման ձուլումը սովորաբար ավելի նուրբ SDAS է արտադրում, քան ավելի դանդաղ ամրացման գործընթացները, ինչը ձեռնտու է կոռոզիայից կատարման համար.

Միջմետաղային փուլային ձևաբանություն և բաշխում.

Կոպիտ, կլաստերային Fe- և Cu-ով հարուստ փուլերը կամ մեծ Mg2Si ագլոմերատները ստեղծում են տեղայնացված կաթոդիկ տեղամասեր, որոնք առաջացնում են միկրոգալվանական կոռոզիա.

Փոքր միջմետաղների միատեսակ ցրումը նվազագույնի է հասցնում տեղային գալվանական շարժիչ ուժերը.

Ծակոտկենության և օքսիդի թերությունները.

Գազի ծակոտկենություն, նեղացող խոռոչները և ներծծված օքսիդային թաղանթները խախտում են ծածկույթի շարունակականությունը և պասիվ թաղանթները, հանդես գալ որպես ճեղքերի տեղամասեր, և ապահովել փոսերի համար պաշտպանված միջուկներ; նրանք նաև կենտրոնացնում են սթրեսը.

Նվազագույնի հասցնել ծակոտկենությունը հալված գազազերծման միջոցով, պատշաճ դարպաս, և գործընթացի վերահսկումը առաջնային մեղմացում է ներքին և մակերեսային հարձակումների համար.

Մնացորդային լարումներ և միկրոկրեկինգ.

Ձուլված առաձգական մնացորդային լարումները կամ լարվածության խտացուցիչները կարծրացման կծկման հետևանքով կարող են նվազեցնել դիմադրությունը սթրեսային կոռոզիայից ճաքերի և կոռոզիոն-հոգնածության նկատմամբ:; հետմշակման ջերմային մշակումները կամ սթրեսից ազատման գործողությունները կարող են մեղմել այդ ազդեցությունները.

Հետևաբար, միկրոկառուցվածքի վերահսկումը կապում է մետալուրգիան և վերամշակումը էլեկտրաքիմիական զգայունության հետ; միկրոկառուցվածքային չափումների ճշգրտում (SDAS, ծակոտկենության մասնաբաժինը, միջմետաղական չափս/բաշխում) արդյունավետ ինժեներական լծակ է.

Ձուլման գործընթաց: գործընթացի վերահսկման գործոնը

Արտադրության ուղին որոշում է ինչպես մակերեսի վիճակը, այնպես էլ ներքին որակը:

Հալեցման բեռնաթափում և մաքրություն.

Հալեցման պատշաճ բուժում, ներառումը և ջրածնի հսկողությունը նվազեցնում են ծակոտկենությունը և օքսիդների թակարդումը. Վերամշակված բովանդակությունը պետք է կառավարվի՝ սահմանափակելու վնասակար կեղտերը.

HPDC գործընթացի պարամետրեր.

Ներարկման արագություն, նկարահանված պրոֆիլը, ձողի ջերմաստիճանը և լիցքավորման դինամիկան ազդում են հովացման արագության և օքսիդի ներթափանցման վրա.

Տիպիկ գործնական պատուհանները, որոնք օգտագործվում են լցունակության և միկրոկառուցվածքի միջև հավասարակշռություն ձեռք բերելու համար, հորդառատ ջերմաստիճաններն են ~640–680 °C միջակայքում և 200–250 °C ջերմաստիճանը:;

ներարկման ճնշումը սովորաբար գտնվում է 80-120 ՄՊա միջակայքում՝ մի քանի վայրկյան պահելու ժամանակով (Է.Գ., 5– 10 վ), բայց օպտիմալ պարամետրերը կախված են մասի երկրաչափությունից և խառնուրդից.

Լավ կարգավորված դարպաս, Օդափոխումը և անհրաժեշտության դեպքում վակուումային օժանդակության օգտագործումը նվազեցնում է ծակոտկենությունը և բարելավում մակերեսի ամբողջականությունը.

Հետընտրական բուժում.

Ջերմային բուժում (T4, T5, T6) փոփոխել նստվածքների բաշխումը, թեթևացնել սթրեսները և կարող է կատարելագործել միջմետաղները, որոնցից յուրաքանչյուրն ազդում է միջգրանուլային հարձակման և SCC-ի նկատմամբ զգայունության վրա.

Մակերեւութային հաստոցներ, կրակոցների փչումը կամ պայթեցումը պետք է վերահսկվեն՝ խուսափելու համար աղտոտող նյութերի ներթափանցումից կամ թարմ մետաղի ստեղծումից, որը մնացել է անպաշտպան.

Հետևաբար, գործընթացի վերահսկումը ուղղակի գործիք է կոռոզիայից արդյունավետությունը բարելավելու համար: ավելի լավ գործընթաց → ավելի նուրբ միկրոկառուցվածք → ավելի քիչ թերություններ → ուժեղացված պասիվություն և ծածկույթի կպչունություն.

Սպասարկման միջավայր: արտաքին ձգան

Ի վերջո, շրջակա միջավայրը թելադրում է, թե որ էլեկտրաքիմիական մեխանիզմներն են ակտիվանում:

Ծովային միջավայրեր.

Քլորիդների բարձր կոնցենտրացիաներ (ծովի ջուր ≈ 3.5 wt% NaCl), բարձր խոնավությունը և կրկնվող թաց/չոր ցիկլերը ագրեսիվորեն ապակայունացնում են պասիվ թաղանթները և մեծապես նպաստում են փոսերի առաջացմանը, ճեղքերի կոռոզիա և SCC.

Արդյունաբերական միջավայրեր.

Աղտոտիչները, ինչպիսիք են SO2-ը և NOₓ-ն, առաջացնում են թեթև թթվային նստվածք և զուգակցված մասնիկների հետ կարող են արագացնել ինչպես ընդհանուր, այնպես էլ տեղայնացված կոռոզիան:.

Ավտոմոբիլային սպասարկման պայմաններ.

Ճանապարհային աղերի ազդեցությունը, սառցազրկող քիմիական նյութեր, շաղ տալը և փոփոխական ջերմաստիճանը ենթարկում են մարմնի արտաքին և ստորին մասերին ընդհատվող բարձր քլորիդային ազդեցության և աղի կոնցենտրացիայի ազդեցության, որոնք խորացնում են փոսը:.

Պարիսպ և էլեկտրոնիկայի միջավայրեր.

Համեմատաբար կայուն ջերմաստիճանով բարձր խոնավությունը կարող է խթանել միատեսակ կոռոզիան և, աղտոտիչների առկայության դեպքում, տեղայնացված հարձակում նուրբ հատկանիշների և կոնտակտների վրա.

Քանի որ շրջակա միջավայրի խստությունը շատ տարբեր է, Կոռոզիայից պաշտպանության ռազմավարությունները պետք է ընտրվեն և վավերացվեն ներկայացուցչական ազդեցության դեմ; արագացված թեստեր (աղ լակի, ցիկլային կոռոզիոն փորձարկումներ) և դաշտային փորձարկումները պետք է համապատասխանեցվեն նախատեսված ծառայության դասին.

5. Կոռոզիայի կանխարգելման և վերահսկման գործնական տեխնոլոգիաներ ալյումինե ձուլվածքների համար

Այս բաժինը ուսումնասիրում է գործնականը, դաշտում ապացուցված տեխնոլոգիաներ, որոնք օգտագործվում են ալյումինե ձուլված բաղադրիչների կոռոզիան կանխելու և վերահսկելու համար.

Յուրաքանչյուր մոտեցման համար ես նկարագրում եմ աշխատանքի սկզբունքը, բնորոշ կատարողական ցուցանիշներ, գործնական առավելություններն ու սահմանափակումները, և հստակեցման և ՈԱ-ի վերաբերյալ առաջարկություններ.

Ապարդյուն (II տիպի դեկորատիվ և III տիպի կոշտ անոդացում)

Սկզբունք. Մակերեւութային ալյումինի էլեկտրաքիմիական փոխակերպումը կոմպակտ/ծակոտկեն Al2O3 շերտի, որը գործում է որպես արգելք և ընդունում ներկանյութեր կամ հերմետիկ նյութեր։.
Տիպիկ կատարում / տվյալները. Դեկորատիվ ծծմբային անոդացում (Տիպ II) սովորաբար արտադրում է 5–15 մկմ օքսիդային շերտեր և, երբ պատշաճ կերպով կնքված է, կարող է առաքվել 96–300 ժամվա ընթացքում ASTM B117 աղ-ցողակի փորձարկումներով՝ կախված համաձուլվածքից։, ծակոտկենություն և կնիքի որակ;
կոշտ անոդացում (III տեսակ) արտադրում է ավելի հաստ, ավելի խիտ շերտեր (հաճախ 20-100+ մկմ) և կարող է գերազանցել մի քանի հարյուր ժամը ագրեսիվ փորձարկման ժամանակ, երբ կնքումը և գործընթացի վերահսկումը բավարար են.
Առավելություններ. Լավ մաշվածություն և քայքայում դիմադրություն (III տեսակ), էսթետիկ հարդարման ընտրանքներ (II տիպի գունավորում), լավ հասկացված արդյունաբերական գործընթաց, գերազանց կպչունություն որոշ օրգանական վերին ծածկույթների համար.
Սահմանափակումներ & որոգայթներ. Ձուլված Al-Si համաձուլվածքները ներկայացնում են երկու հատուկ մարտահրավեր: (1) դիսկրետ Si մասնիկները չեն անոդացվում, որը կարող է առաջացնել բարակ կամ անդադար թաղանթային շրջաններ, մի քանազոր (2) ծակոտկենությունը կամ ներծծված օքսիդները ենթաշերտի մեջ հանգեցնում են թաղանթի տեղային թերությունների և կոռոզիայի առաջացման, եթե չվերահսկվեն.
Հետևաբար անոդացումը ամենաարդյունավետն է խառնուրդի քիմիայի ժամանակ, ձուլման ծակոտկենությունը և նախնական մշակումը նշված են մասնագրերում.
Տեխնիկական նշումներ. Պահանջվում է նախնական անոդացման մաքրում/փորագրում, նշեք օքսիդի նվազագույն հաստությունը և կնքման եղանակը, և ներառում է ընդունելության թեստեր (Է.Գ., աղ լակի, կեղև/կպչում, ծակոտկենության քարտեզագրում).

Փոխակերպման ծածկույթներ (քրոմատ և ոչ քրոմատային քիմիա)

Սկզբունք. Քիմիական բուժում, որը ձեւավորում է բարակ, կպչուն փոխակերպման շերտ ալյումինի վրա՝ ապահովելու և՛ զոհաբերական պաշտպանություն, և՛ բարձր կպչուն այբբենարան օրգանական ծածկույթների համար.
Տիպիկ կատարում / տվյալները. Ժամանակակից եռավալենտ փոխակերպման ծածկույթները կարող են արտադրել 200–300 ժամ աղի ցողման դիմադրություն՝ որպես ներկված համակարգերի նախնական մշակում ավտոմոբիլային/էլեկտրոնիկայի բազմաթիվ կիրառություններում։; կատարումը մեծապես կախված է խառնուրդից, ծածկույթի դասը և վերին ծածկույթի համակարգը.
Առավելություններ. Գերազանց ներկի կպչունություն, բարակ թաղանթ (չափի փոփոխություն չկա), կանոնակարգային համապատասխանություն (եռարժեք կամ ոչ քրոմային տարբերակներով), տնտեսական և լայնորեն հասանելի.
Սահմանափակումներ. Փոխակերպման ծածկույթները բարակ են և բավարար չեն որպես ինքնուրույն երկարաժամկետ խոչընդոտ ագրեսիվ քլորիդային միջավայրում; դրանք լավագույնս օգտագործվում են որպես բազմաշերտ համակարգի մաս (փոխակերպում → այբբենարան → վերին շերտ).
Տեխնիկական նշումներ. Պահանջում է փոխակերպման բուժման դաս (Է.Գ., եռավալենտ քրոմատի դաս), կպչունություն և աղ-լակի ընդունում, և համատեղելիության ստուգում ներկերի/փոշու համակարգերի հետ.

Պլազմայի էլեկտրոլիտիկ օքսիդացում (PEO / միկրո-աղեղային օքսիդացում)

Սկզբունք. Բարձր լարման պլազմայի արտանետումը ալկալային էլեկտրոլիտում աճում է հաստ, կերամիկական օքսիդ (Al2O3/Al–Si օքսիդներ) ամուր կապված է ենթաշերտի հետ.
PEO ծածկույթներ սովորաբար ծակոտկեն են, բայց կարող են հետ-կնքվել կամ հետմշակվել՝ խոչընդոտող հատկությունները բարելավելու համար.
Տիպիկ կատարում / տվյալները. Ձուլված Al-Si համաձուլվածքների վերաբերյալ վերանայված ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս կոռոզիայի արագության մեծ կրճատումներ և PEO ծածկույթներով փոսերի դիմադրության կտրուկ բարելավումներ:;
կատարումը բարելավվում է ծածկույթի հաստությամբ (օրինակներ: ծածկույթներ ~20 մկմ-ից մինչև >100 մկմ-ն առաջացրեց աստիճանաբար ավելի լավ էլեկտրաքիմիական դիմադրություն; Որոշ ուսումնասիրություններ հաղորդում են կոռոզիայի մակարդակի 50-75% կրճատում` չպատված հղման համեմատ).
Առավելություններ. Կոռոզիայից և մաշվածության դիմադրության բացառիկ համադրություն, բարձր կարծրություն, ուժեղ կպչունություն, և լավ կայունություն բարձր ջերմաստիճանում.
Գրավիչ, որտեղ պահանջվում են համակցված տրիբոլոգիական և հակակոռոզիոն հատկություններ.
Սահմանափակումներ. Գործընթացի ավելի բարձր արժեք, սարքավորումների բարդությունը, սահմանափակ թողունակություն շատ մեծ կամ բարդ մասերի համար, և ծածկույթի միկրոկառուցվածքի զգայունությունը սուբստրատի բաշխման և Fe կեղտերի նկատմամբ (որը կարող է ստեղծել տարասեռ ծածկույթի աճ).
Հետբուժումներ (կնքումը, պոլիմերային ներծծում) հաճախ պահանջվում է մակերեսի ծակոտկենությունը փակելու և կոռոզիոն արգելքի հատկությունները օպտիմալացնելու համար.
Տեխնիկական նշումներ. Նշեք էլեկտրոլիտների ընտանիքը, թիրախային ծածկույթի հաստությունը և ծակոտկենության չափումները, պահանջվող կնքում/հետբուժում, և էլեկտրաքիմիական ընդունման թեստեր (EIS, պոտենցիոդինամիկ սկանավորումներ 3.5% NaCl).

Էլեկտրական (Cu/Ni/Cr կույտեր և այլընտրանքներ)

Սկզբունք. Մետաղների նստեցում էլեկտրաքիմիական նվազեցմամբ՝ մետաղական դեկորատիվ և պաշտպանիչ շերտերի կառուցման համար (սովորաբար Cu underplate → Ni → դեկորատիվ/քրոմ).
Առավելություններ. Երկարակյաց, դեկորատիվ ավարտ՝ կանխատեսելի մաշվածությամբ և կոռոզիայից, երբ պատշաճ կերպով կիրառվում է; անհրաժեշտության դեպքում կարող է ապահովել էլեկտրական շարունակականություն կամ EMI պաշտպանություն.
Սահմանափակումներ & որոգայթներ. Ծածկույթի կպչունությունը և ամբողջականությունը կախված են ենթաշերտի ծակոտկենությունից և նախնական մշակումից; թակարդված ծակոտկենությունը կարող է առաջացնել թաղանթի տակ կոռոզիա.
Ծաղկապատման ընթացքում ջրածնի կլանումը պետք է վերահսկվի՝ փխրունությունը կանխելու համար. Ձուլված ալյումինի վրա ծածկելը հաճախ պահանջում է ամուր նախնական մշակումներ (ցինկացնող կամ կրկնակի ցինկատային ցիկլեր) կպչունություն ապահովելու համար.
Տեխնիկական նշումներ. Պահանջվում է վերահսկվող ցինկատի ցիկլ, ափսեի հաստությունը, ծակոտկենության/արտահոսքի փորձարկում և ջրածնի հեռացում/թխում, որտեղ կիրառելի է.

Օրգանական ծածկույթներ: էլեկտրոնային վերարկու, այբբենարաններ, փոշու ծածկույթի և պատնեշի համակարգեր

Սկզբունք. Բազմաշերտ օրգանական համակարգեր (փոխակերպման ծածկույթ → e-coat/primer → primer/topcoat or conversion → փոշի բաճկոն) ապահովել հաստություն, պատնեշի պաշտպանություն, և ուլտրամանուշակագույն / եղանակային դիմադրություն.
Տիպիկ կատարում / տվյալները. Հաստատված նախնական մշակման վրա օգտագործվող բարձրորակ փոշի և հեղուկ վերին ծածկույթները սովորաբար հարյուրավոր ժամեր են տալիս աղի ցողման փորձարկումներում (տիպիկ տատանվում է 200–400 ժամ լավ ձևակերպված համակարգերի համար), չնայած դաշտի արդյունավետությունը կախված է ազդեցության ցիկլերից և մեխանիկական վնասներից.
Առավելություններ. Գերազանց ծածկույթ բարդ երկրաչափության համար, գույնի/արտաքին տեսքի հսկողություն, վերանորոգման հնարավորություն, և ծախսարդյունավետություն մեծ ծավալի մասերի համար.
Սահմանափակումներ. Ենթարկված է թաղանթի կոռոզիայից, եթե նախնական մշակումը կամ ծածկույթի շարունակականությունը վտանգված է; վնասը կամ քայքայումը ստեղծում է տեղայնացված անոդային տեղամասեր.
Ծածկույթի ընտրությունը պետք է հաշվի առնի ջերմային ընդարձակման անհամապատասխանությունը և կպչունությունը փոխակերպման/անոդիկ շերտին.
Տեխնիկական նշումներ. Պահանջվում է փոխակերպման կամ անոդացման նախնական մշակում, չոր ֆիլմի նվազագույն հաստությունը (DFT), խաչաձեւ կտրվածքի/կեղեւի կպչունության թեստեր, և շրջակա միջավայրի ազդեցության ընդունում (CCT, B117, խոնավության թեստեր).

Կաթոդիկ պաշտպանություն, կոռոզիայի արգելակիչներ և զոհաբերական մոտեցումներ

Կաթոդիկ պաշտպանություն. Հազվադեպ է տիպիկ ձուլված բաղադրիչների համար, բայց օգտագործվում են ծովի ջրի մեջ ընկղմված կառույցների կամ մեծ հավաքույթների համար;
զոհաբերական անոդները կամ տպավորված ընթացիկ համակարգերը իմաստ ունեն միայն կոնկրետ, սովորաբար լայնածավալ կամ ֆիքսված տեղակայանքներ.
Կոռոզիայի արգելակիչներ. Ցնդող կոռոզիայի արգելիչներ (VCI-ներ) կամ ժամանակավոր կոռոզիոն արգելակող թաղանթները կարող են պաշտպանել մասերը պահեստավորման և տեղափոխման ժամանակ; դրանք չեն փոխարինում երկարաժամկետ պաշտպանիչ ծածկույթներին ծառայության մեջ.
Զոհաբերական ծածկույթներ. Ցինկի կամ մագնեզիումի զոհաբերական ծածկույթները կարող են պաշտպանել ալյումինը՝ համապատասխան նախագծման դեպքում, սակայն գալվանական միացման և արտաքին տեսքի հետ կապված խնդիրները սահմանափակում են դրանց օգտագործումը ձուլված սպառողական մասերի համար.

Համակցված / հիբրիդային ռազմավարություններ

Արդյունաբերության և գրականության փորձը դա ցույց է տալիս բազմաշերտ համակարգեր ապահովել առավել հուսալի դաշտային կատարում,

Օրինակները ներառում են փոխակերպման ծածկույթ + էլեկտրոնային վերարկու + վերին շերտ ներկված պատյանների համար, կամ օպտիմիզացված անոդիզացում + հերմետիկ նյութ + վերնաշապիկ դեկորատիվ հարդարման համար, կամ PEO + պոլիմերային ներծծում + վերին շերտ մաշվածության/կոռոզիայից մասերի համար.

Հիբրիդային մոտեցումները շահագործում են սիներգիա: փոխակերպման շերտեր կպչման համար, հաստ կերամիկական/անոդիկ շերտեր՝ պատնեշի և մաշվածության համար, և օրգանական ծածկույթներ շրջակա միջավայրի կնքման և արտաքին տեսքի համար.

6. Դիզայն, Ընթացք, և ՈԱ լծակներ

Վերջնական օգտագործման կոռոզիայի ռիսկը նվազեցնելու համար, առաջնահերթություն տալ հետևյալին (դասակարգված ըստ բնորոշ ROI-ի):

• Համաձուլվածքի և քիմիայի ընտրություն: որտեղ կատարումը թույլ է տալիս, ընտրել ավելի ցածր Cu-ով համաձուլվածքներ, վերահսկվող Fe-ի և Mn-ի հավասարակշռումը՝ Fe-ի կաթոդիկությունը փոխհատուցելու համար.
  Հետազոտեք նոր մշակված Al-Si ձուլման համաձուլվածքները բարելավված կոռոզիայից կատարողականությամբ (լաբորատոր տվյալները ցույց են տալիս 20–45% բարելավում որոշ դեպքերում՝ ընդդեմ A360/A380 որոշ թեստերի).
• Վերահսկիչ միկրոկառուցվածք: օպտիմիզացնել HPDC-ի պարամետրերը՝ հովացման արագությունը բարձրացնելու համար (կատարելագործել SDAS-ը), օգտագործել փոփոխիչներ (Ավագ, խառը մետաղ) փոխել էվեկտիկական Si մորֆոլոգիան, և կիրառել հալեցման պրոցեդուրաներ՝ ներծծված օքսիդի թաղանթները նվազեցնելու համար.
• Ծակոտկենություն & մեռնել դիզայն: վերանայել մուտքը և օդափոխությունը՝ նվազագույնի հասցնելու նեղացումը և գազի ծակոտիները; օգտագործել հոսքի սիմուլյացիաներ և իրական ծակոտկենության քարտեզագրում՝ թեժ կետերը որսալու համար.
• Մակերեւութային մշակման վաղ ընտրություն: ընտրեք մակերեսային համակարգը նախագծման փուլում (ոչ վերջում).
  Անոդիզացման համար օգտագործվում են ձուլածո համաձուլվածքներին հարմարեցված գործընթացներ (անհրաժեշտության դեպքում սեփական անոդացման կամ CastGuard տիպի համակարգեր); ծովային/կոշտ միջավայրերի համար, հաշվի առեք PEO կամ բազմաշերտ համակարգեր (դարձի + փոշի).
• Ժողով & միանալով պրակտիկաներին: խուսափել էլեկտրոլիտների թակարդում (դրենաժներ, թեք մակերեսներ), մեկուսացնել տարբեր մետաղները մեկուսիչ միջադիրներով կամ ծածկույթներով, և նշեք զոհաբերական անոդներ կամ կաթոդային պաշտպանություն, որտեղ անհրաժեշտ է ծովային համակարգերում.
• Որակի վերահսկում & ընդունման չափանիշները: ինտեգրել EIS-ը, փոսային ներուժ, աղ լակի (ASTM B117) գումարած ցիկլային կոռոզիոն փորձարկումներ և միկրոկառուցվածքի ստուգումներ (SDAS, ծակոտկենության մասնաբաժինը) մատակարարների որակի ապահովման պլանների մեջ.

7. Արդյունաբերության պրակտիկա & դեպքերի ուսումնասիրություններ

• Անոդիզացման օպտիմիզացում. Առևտրային անոդացման գործընթացները, որոնք հարմարեցված են ձուլման միկրոկառուցվածքներին, ցույց են տվել նկատելիորեն բարելավված աղի ցողման արդյունավետությունը՝ համեմատած ստանդարտ անոդիզացման հետ:,
  վերահսկելով անոդիզացման ալիքի ձևը, լոգանքի քիմիա և նախնական բուժում՝ սիլիցիումի հետ կապված բարակ բծերը նվազագույնի հասցնելու համար.
  Շատ OEM-ներ օգտագործում են այս սեփական միջոցները ավտոմեքենայի արտաքին հարդարման համար, որտեղ պահանջվում է անոդացված տեսք և ամրություն:.
• Բազմաշերտ արդյունաբերական ավարտվածքներ. Ձուլման մատակարարները հաճախ առաջարկում են հարդարման մենյու (փոխակերպման ծածկույթներ, քրոմատներ, փոշի և հեղուկ ծածկույթներ, երեսպատում) ընտրված է կոռոզիայի դասի պահանջներին համապատասխանելու համար.
• PEO բարձր աշխատանքային մասերի համար. PEO-ի աճող ընդունումը նկատվում է մաշվածության և կոռոզիոն դիմադրություն պահանջող բաղադրիչների համար, հատկապես փոքր ծավալով, բարձրարժեք հավելվածներ (ծովային, արտաճանապարհային).
  Հրապարակված գրականությունը փաստում է կոռոզիայից ուժեղ բարելավումներ՝ ընդդեմ մերկ ձուլված ենթաշերտերի.
• Բազմաշերտ արդյունաբերական ավարտվածքներ: Ձուլման հիմնական մատակարարները ներկայացնում են արտադրանքի պորտֆելներ, որոնք համատեղում են փոխակերպման ծածկույթները, այբբենարան/փոշի վերին ծածկույթներ, և երեսպատման տարբերակներ՝ հարմարեցված վերջնական օգտագործման դասին (բացօթյա, էլեկտրոնային պարիսպ, դեկորատիվ զարդարանք).

8. Եզրակացություններ

Ձուլված ալյումինի կոռոզիոն դիմադրությունը մեկ առարկայի խնդիր չէ.

Ամենաարդյունավետ ռազմավարությունները համատեղում են համաձուլվածքների օպտիմալացումը (կրճատված Cu, մոդիֆիկատորների օգտագործումը), գործընթացի վերահսկում (արագ ամրացում, Նվազեցված ծակոտկենություն), և հարմարեցված մակերեսային ճարտարագիտություն (անոդիզացված տարբերակներ, որոնք հարմարեցված են ձուլված միկրոկառուցվածքին, փոխակերպման ծածկույթներ, PEO, և բազմաշերտ օրգանական համակարգեր).

Վերջին ակնարկներն ամփոփում են միկրոկառուցվածք-կոռոզիոն կապերը և ընդգծում են ծածկույթներն ու գործընթացը՝ որպես մեղմացման գործնական ուղիներ; PEO-ն և օպտիմիզացված անոդացումը հատկապես խոստումնալից արդյունքներ են ցույց տալիս ագրեսիվ միջավայրերում.

Սակայն, բացերը մնում են ստանդարտացված, մթնոլորտային ազդեցության երկարատև ուսումնասիրություններ և լայնորեն կիրառելի կանխատեսող մոդելներում, որոնք կապում են միկրոկառուցվածքային չափումները (ծակոտկենության մասնաբաժինը, SDAS, միջմետաղական բաշխում) դաշտային կյանքի կանխատեսման համար.

Շարունակվում է համագործակցությունը խառնուրդ մշակողների միջև, մակերեսային մասնագետները և OEM-ները կփակեն այդ բացերը.

 

ՀՏՀ

Կարո՞ղ եմ անոդացնել ցանկացած ալյումինե դետալ և երկար կյանք ակնկալել?

Կարճ պատասխան: ոչ հուսալի. Si մասնիկները և ծակոտկենությունը սովորական ձուլման համաձուլվածքներում ստանդարտ անոդացման անհամապատասխանություն են դարձնում.

Օգտագործեք ձուլման հատուկ անոդիզացման բաղադրատոմսեր կամ անհրաժեշտության դեպքում զուգակցեք անոդացումը կնքման և համատեղելի վերին ծածկույթի հետ:.

Որ համաձուլվածքի ընտանիքն է լավագույն կոռոզիոն դիմադրությունը HPDC մասերի համար?

Al–Si համաձուլվածքների հետ ցածր Cu պարունակություն և վերահսկվող Fe, գումարած մոդիֆիկատորներ (Sr/խառը մետաղ), ավելի լավ հանդես գալ.

Al-Mg շարքը կարող է տալ գերազանց անոդացված թաղանթի ձևավորում, սակայն ունեն տարբեր մեխանիկական փոխզիջումներ..

Որքանո՞վ է կարևոր միկրոկառուցվածքը?

Շատ. Ավելի նուրբ SDAS, միատեսակ միջմետաղական ցրվածություն և ցածր ծակոտկենություն (ձեռք է բերվել գործընթացի վերահսկման միջոցով) բարձրացնել դիմադրությունը փոսերի նկատմամբ և բարձրացնել փոսերի ներուժը.

HPDC-ի հովացման բարձր արագությունները առավելություն են՝ համեմատած շատ համաձուլվածքների ավելի դանդաղ ձուլման հետ.

Արդյո՞ք PEO-ն միշտ լավագույն տարբերակն է?

PEO-ն բացառիկ արգելք է տալիս + հագնում, բայց ավելի թանկ է և կարող է հարմար չլինել մեծ/բարդ երկրաչափության կամ խիստ կոսմետիկ պահանջների համար. Օգտագործեք այն այնտեղ, որտեղ համակցված մաշվածության/կոռոզիոն դիմադրությունը արդարացնում է ծախսերը.