ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg

Transkrypt

1 9/21 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 21(1/2) ARCHIVES OF FOUNDARY Year 2006, Volume 6, Nº 21 (1/2) PAN Katowice PL ISSN ODPORNO NA KOROZJ WIELOSKŁADNIKOWYCH STOPÓW NA OSNOWIE Al-Mg A. KADŁUCZKA 1, M. MAZUR 2 Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Inynierii Materiałowej, Al. Jana Pawła II 37, Kraków STRESZCZENIE W pracy przedstawiono wyniki bada odpornoci na korozj wieloskładnikowych stopów aluminium do przeróbki plastycznej. Badania przeprowadzono w dwóch orodkach korozyjnych, a mianowicie w 10 % HCl oraz 10 % HNO 3. Key words: Corrosion ressistance, multi-component Al.-Mg alloys, corrosion speed WSTP W ostatnim dziesicioleciu obserwuje si znaczny wzrost zapotrzebowania na lekkie i wytrzymałe konstrukcje o duej odpornoci na korozj. Szczególnym zainteresowaniem ciesz si stopy aluminium do przeróbki plastycznej. Poprzez odpowiednie sterowanie ich składem chemicznym i przeróbk plastyczn uzyskuje si bardzo wysokie właciwoci mechaniczne, co w szeregu przypadków powoduje zastpowanie dotychczas stosowanych tradycyjnych materiałów. Szczególnie widoczne jest to w przemyle motoryzacyjnym, budownictwie, przemyle spoywczym, lotnictwie i okrtownictwie. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej s zwykle dwu- lub wieloskładnikowe zawierajce tylko do około 10 % dodatków stopowych. Do najczciej stosowanych dodatków stopowych nale magnez, mangan, mied, krzem oraz cynk. 1 dr in., anna@mech.pk.edu.pl 2 dr in., markmaz@neostrada.pl

2 Struktura tych stopów składa si zwykle z mikkiej i plastycznej osnowy, któr stanowi kryształy roztworu stałego dodanych składników stopu w aluminium i czasami niektóre dodatki stopowe mog tworzy z aluminium twarde i kruche fazy midzymetaliczne. W zalenoci od rodzaju i iloci dodatków, stopy aluminium do przeróbki plastycznej charakteryzuj si równie znaczn odpornoci na korozj. Celem przeprowadzonych bada była ocena odpornoci na korozj obecnie produkowanych w Polsce wybranych stopów aluminium, wyznaczenie szybkoci korozji oraz obserwacje mikroskopowe powierzchni skorodowanych. 1. MATERIAŁ DO BADA Do bada wytypowano pi rónych stopów aluminium z dodatkami magnezu i innych pierwiastków. Wszystkie stopy były po obróbce cieplnej charakterystycznej dla danego gatunku stopu, tj. po utwardzaniu wydzieleniowym. Skład chemiczny przedstawiono w poniszej tabeli: Tabela 1. Skład chemiczny badanych stopów aluminium. Table 1. Chemical composition of the alloys. Oznaczenie stopu 2.WYNIKI BADA 2.1. Badania korozyjne Cecha Skład chemiczny [%] AlMg1Si1Mn PA 4 Mg 0,7-1,5, Mn 0,2-1,0 Si 0,7-1,5 AlCu4Mg2 PA 7 Cu 3,8-4,9, Mg 1,2-1,8 Mn 0,4-0,9 AlZn6Mg2Cu PA 9 Zn 5,0-7,0, Mg 1,8-2,8 Cu 1,4-2,0, Mn 0,2-0,6 Cr 0,1-0,25 AlMg3 PA 11 Mg 2,7-3,6, Mn 0-0,6 AlMgSi PA 38 Mg 0,4-0,9, Si 0,3-0,7 Badania korozyjne przeprowadzono w celu porównania odpornoci na korozj poszczególnych stopów aluminium oraz zbadania i porównania szybkoci korozji w bardzo agresywnym rodowisku dziesicioprocentowych roztworów kwasów: solnego HCl i azotowego HNO 3. Orodki korozyjne wybrano celowo, aby w stosunkowo krótkim czasie zaobserwowa inicjacj, rozwój i przebieg korozji. 102

3 Pomiary przeprowadzono w temperaturze 20 o C, czas trwania eksperymentu był róny dla obu kwasów i wynosił odpowiednio: 24 godz dla 10 % roztworu kwasu solnego HCL 120 godz. dla 10 % roztworu kwasu azotowego HNO 3. Rónica czasu trwania ekspozycji spowodowana była bardzo duym ubytkiem masy w roztworze kwasu solnego, gdzie po 24 godz. ubytek sigał nawet 68 % masy pocztkowej w przypadku stopu aluminium PA7. Na rys. 1 przedstawiono w postaci wykrelnej uzyskane wyniki dla 10 % HNO 3. Szybko korozji [mm/rok] stopie PA 4 stopie PA 7 stopie PA 9 stopie PA 11 stopie PA Czas [godz.] Rys. 1. Szybko korozji badanych stopów aluminium w kwasie solnym HCl Fig. 1. Corrosion speed of Al alloys in 10% HCl Stop PA38 (AlMgSi) po 30 min. uzyskiwał stał niewielk szybko korozji utrzymujc si liniowo przez cały okres pomiarów. Natomiast charakter krzywych dla stopów PA4, PA9 i PA7 był podobny. W pocztkowym czasie obserwowano gwałtowny skok szybkoci korozji, który po osigniciu maksimum stabilizował si. Najwiksz szybkoci korozji charakteryzował si stop PA7 (AlCu4Mg2). Na rys. 2, 3, 4, 5 pokazano powierzchni skorodowanych próbek, obserwacje przeprowadzono za pomoc mikroskopu skaningowego. 103

4 Rys. 2. Stop PA38 korodowany w HCl przez 30 min.; pow 500x Fig. 2. PA38 alloy after corrosion in HCl through 30 min.; 500x Rys. 3. Stop PA11 korodowany w HCl przez 18 godz.; pow 250x Fig. 3. PA11 alloy after corrosion in HCl through 18 h; 250x Rys. 4. Stop PA7 korodowany w HCl przez 30 min. pow 500x. Fig. 4. PA7 alloy after corrosion in HCl through 30 min; 500x Rys. 5. Stop PA9 korodowany w HCl przez 30 min. pow 1000x Fig. 5. PA9 alloy after corrosion in HCl through 30 min; 1000x Próbki ze stopów PA38 i PA11 pokryte były drobnymi równomiernie rozmieszczonymi werami. W przypadku stopu PA9 obserwuje si korozj powierzchown oraz równomiernie rozłoone na niej produkty korozji. W stopie PA7 po 30 min. Korodowania obserwowano korozj przebiegajc po granicach ziaren oraz drobne wery korozyjne na całej powierzchni. Na rys. 6 przedstawiono szybko korozji stopów aluminium w 10% kwasie HNO

5 25 Szybko korozji [mm/rok] PA 4 PA 7 PA 9 stopie PA 11 PA Czas [godz.] Rys. 6. Szybko korozji stopów aluminium w kwasie azotowym HNO 3 Fig. 6. Corrosion speed of Al alloys in 10% HNO 3 Stopy aluminium w gatunku PA38, PA11 i PA4 wykazywały stał szybko korozji, najprawdopodobniej spowodowane było to zjawiskiem pasywacji. Natomiast stopy nie zawierajce w swoim składzie Cu tj. PA7, PA9 charakteryzowały si stałym liniowym wzrostem szybkoci korozji w czasie. Na rys. 7, 8, 9, 10 przedstawiono powierzchnie skorodowanych próbek w HNO 3. Rys. 7. Stop PA38 korodowany w HNO 3 przez 60 min.; pow. 500x Fig. 7. PA38 alloy after corrosion in HNO 3 through 60 min; 500x Rys. 8. Stop PA11 korodowany w HNO 3 przez 60 min.; pow. 500x Fig. 8. PA11 alloy after corrosion in HNO 3 through 60 min; 500x 105

6 Rys. 9. Stop PA9 korodowany w HNO 3 przez 120 godz.; pow. 500x Fig. 9. PA9 alloy after corrosion in HNO 3 through 120 h; 500x Rys. 10. Stop PA7 korodowany w HNO 3 przez 120 godz.; pow. 500x Fig. 10. PA7 alloy after corrosion in HNO 3 through 120 h; 500x W stopach PA38, PA11, PA4 obserwowano znaczn ilo drobnych werów korozyjnych rozmieszczonych na całych powierzchniach próbek. W stopie PA7 korozja była inicjowana na wydzieleniach, a nastpnie z czasem rozprzestrzenia si po granicach ziaren. LITERATURA [1] Cz. Adamski, T. Piwowarczyk: Metalurgia i odlewnictwo metali nieelaznych. Wyd. Kraków, [2] R. Kulig, K. Rzuchowski: Metale nieelazne informator, Wyd. Wrocław SUMMARY CORROSION RESISTANCE OF MULTI-COMPONENT ALLOYS BASE ON Al-Mg MATRIX The results of corrosion resistance of multi-component Al alloys for plastic working are presented. Measurements were made in two corrosion environments: 10% HCl water solution and 10% HNO 3 water solution. Recenzował: prof. Stanisław Pietrowski. 106