Durante il processo di trattamento superficiale dei profili in lega di alluminio 6063, a volte si osserva che sulla superficie dei profili in alluminio sono presenti punti di corrosione per vaiolatura grigio scuro di vario grado disposti in modo irregolare. Questi punti di corrosione hanno una forma completamente diversa da quelli causati dagli elementi di zinco e compaiono in modo intermittente durante la produzione di profili in alluminio. Alcune persone ritengono che le cause siano che l'operatore non ha seguito il corretto processo di trattamento della superficie, che nella soluzione del bagno sono presenti impurità dannose o che la qualità del materiale è scarsa con troppe inclusioni. La nostra analisi è la seguente.
60631, Analisi delle cause dei punti di corrosione
Sulla base di molti anni di esperienza nella produzione, dell'esame di vari parametri di processo nella produzione di profili in lega di alluminio e di indagini di follow-up sull'aderenza degli operatori ai processi, riteniamo che le ragioni principali della comparsa di questo tipo di macchie di corrosione grigio scuro siano le seguenti:
(1) A volte, per determinati motivi, le proporzioni di magnesio e silicio aggiunte durante il processo di fusione non sono adatte, facendo sì che il rapporto ω(Mg)/ω(Si) sia compreso tra 1,0 e 1,3, che è molto inferiore al rapporto ottimale di 1,73 (tipicamente controllato entro l'intervallo 1,3-1,5). In questo caso, sebbene il contenuto di magnesio e silicio rientri nell'intervallo specificato (ω(Mg)=0.45%–0,9%, ω(Si)=0.2%–0,6%), è presente un eccesso di silicio. Questo eccesso di silicio, a parte una piccola quantità esistente allo stato libero, forma anche composti ternari all'interno della lega di alluminio. Quando ω(Si)<ω(fe), more="" α(al12fe3si)="" phase="" is="" formed,="" which="" is="" a="" brittle="" compound.="" when="" ω(si)="">Si forma ω(Fe), più fase (Al9Fe2Si), che è un composto simile ad un ago-ancora più fragile, e i suoi effetti dannosi sono maggiori di quelli della fase, spesso causando la frattura della lega lungo il suo percorso. Queste fasi di impurità insolubili o fasi di impurità libere nella lega spesso si accumulano ai bordi dei grani indebolendo la resistenza e la tenacità dei bordi [1–3], diventando i punti più deboli con la minore resistenza alla corrosione, e la corrosione solitamente inizia da queste aree.
(2) Durante il processo di fusione, sebbene le proporzioni di magnesio e silicio aggiunte rientrino nell'intervallo standard specificato, a volte a causa di un'agitazione irregolare e insufficiente, la distribuzione del silicio nella massa fusa diventa irregolare, dando luogo a zone locali di arricchimento e esaurimento. Poiché la solubilità del silicio nell'alluminio è molto bassa-1,65% alla temperatura eutettica di 577 gradi e solo 0,05% a temperatura ambiente, ciò porta a una disomogeneità compositiva dopo la fusione. Ciò influisce direttamente sui profili di alluminio industriali, dove una piccola quantità di silicio libero nella matrice di alluminio non solo riduce la resistenza alla corrosione della lega ma ne ingrossa anche i grani [4].
(3) Durante l'estrusione, il controllo dei parametri di processo-come un'eccessiva temperatura di preriscaldamento della billetta, una portata di estrusione del metallo errata, una forza di raffreddamento dell'aria inadeguata durante l'estrusione e una temperatura di invecchiamento e un tempo di mantenimento inadeguati- possono facilmente causare la segregazione del silicio e il silicio libero, impedendo al magnesio e al silicio di formare completamente la fase Mg2Si e determinando la presenza di silicio libero.
2. Fenomeni di corrosione durante il trattamento superficiale
I profili in lega di alluminio 6003 ricchi in eccesso e privi di silicio- presentano i seguenti fenomeni durante il trattamento superficiale: quando i profili vengono immersi in un bagno acido (acido solforico al 15%–20%), si possono osservare chiaramente numerose piccole bolle sulla superficie dei profili. Con il passare del tempo e l'aumento della temperatura del bagno, la velocità di reazione accelera, indicando che si è verificata corrosione elettrochimica galvanica. Quando i profili vengono tolti dal bagno ed ispezionati si notano numerose macchie con colori diversi dalla superficie normale. Durante i trattamenti successivi, come la mordenzatura alcalina, la neutralizzazione acida per brillantatura e l'anodizzazione con acido solforico, queste macchie di corrosione grigio scuro diventano ancora più evidenti ed evidenti.
La corrosione causata dallo zinco e la corrosione causata dal silicio presentano alcune differenze nell'aspetto. Le macchie di corrosione causate dallo zinco assomigliano a fiocchi di neve, che si espandono verso l'esterno lungo i bordi dei grani e formano fosse di una certa profondità. Al contrario, i punti di corrosione causati dal silicio sembrano punti grigio scuro incorporati. Non si espandono verso l'esterno lungo i confini del grano e non si può percepire alcuna profondità. Inoltre, all'aumentare del tempo di trattamento, il numero degli spot aumenta fino a quando la reazione si completa e cessa. Queste macchie grigio scuro possono essere in gran parte eliminate o attenuate prolungando il tempo di corrosione o mediante un trattamento di rimozione della pellicola-.
3. Misure preventive
La corrosione dei profili in lega di alluminio 6063 causata dal silicio può essere completamente prevenuta e controllata. È fondamentale controllare in modo efficace le materie prime in entrata e la composizione delle leghe, assicurando che il rapporto tra magnesio-e-silicio sia compreso tra 1,3 e 1,7. Inoltre, i parametri di ciascun processo (come fusione, agitazione, temperatura dell'acqua di raffreddamento della colata, temperatura di preriscaldamento della billetta, forza di tempra per estrusione e raffreddamento ad aria, temperatura e tempo di invecchiamento, ecc.) dovrebbero essere gestiti rigorosamente per evitare la segregazione del silicio e il silicio libero e per massimizzare la formazione di fasi benefiche di rinforzo Mg2Si da silicio e magnesio.
Se si osservano tali punti di corrosione del silicio, è necessario prestare particolare attenzione durante il trattamento superficiale. Durante lo sgrassaggio e la rimozione dell'olio, si dovrebbero utilizzare, ove possibile, soluzioni da bagno debolmente alcaline. Se non è fattibile, il tempo di immersione in soluzioni sgrassanti acide dovrebbe essere ridotto al minimo (i profili in lega di alluminio qualificati possono essere lasciati in soluzioni sgrassanti acide per 20-30 minuti senza problemi, mentre i profili interessati dovrebbero rimanervi solo per 1-3 minuti). Inoltre, il pH dell'acqua di risciacquo successivo dovrebbe essere leggermente più alto (pH > 4, con contenuto controllato di Cl-). Durante l'attacco alcalino, il tempo dell'attacco dovrebbe essere prolungato il più possibile; per il processo di neutralizzazione schiarente è opportuno utilizzare una soluzione schiarente a base di acido nitrico. Durante l'anodizzazione con acido solforico, l'ossidazione elettrica deve essere eseguita tempestivamente. In questo modo le macchie di corrosione grigio scuro causate dal silicio saranno meno evidenti e i profili rispetteranno le esigenze di utilizzo.
4. Conclusione
Sebbene il silicio sia un componente principale indispensabile dei profili in lega di alluminio 6063, l'aggiunta impropria o la mancata formazione completa della fase di rinforzo Mg2Si con magnesio può portare alla segregazione del silicio e al silicio libero, con conseguente corrosione durante il trattamento superficiale. Per prevenire questo fenomeno è essenziale un controllo rigoroso dei principali elementi di lega, delle impurità e dei parametri di processo durante la produzione.
