สาเหตุและการวิเคราะห์การกัดกร่อนของพื้นผิวในการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียม

ในระหว่างการรักษาพื้นผิวอลูมิเนียมโปรไฟล์ 6063 บางครั้งคุณอาจสังเกตเห็นจุดการกัดกร่อนสีเทาเข้มเล็กๆ ที่กระจัดกระจายไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวของอลูมิเนียม จุดเหล่านี้ดูแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากจุดที่เกิดจากสังกะสี และจะปรากฏขึ้นเป็นระยะๆ เท่านั้นในระหว่างกระบวนการผลิตโปรไฟล์อลูมิเนียม บางคนคิดว่าสาเหตุอาจเป็นเพราะผู้ปฏิบัติงานไม่ปฏิบัติตามขั้นตอนการรักษาพื้นผิวที่ถูกต้อง มีไอออนเจือปนที่เป็นอันตรายในอ่าง หรือคุณภาพของวัสดุไม่ดีและมีสารเจือปนมากเกินไป

1. การวิเคราะห์สาเหตุของจุดกัดกร่อน

จากประสบการณ์การผลิตที่สั่งสมมาหลายปีและการตรวจสอบพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ ในการผลิตโปรไฟล์อะลูมิเนียมอัลลอยด์ ตลอดจนการติดตามว่าผู้ปฏิบัติงานปฏิบัติตามขั้นตอนอย่างไร เราเชื่อว่าสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดจุดกัดกร่อนสีเทาเข้มเหล่านี้มีดังนี้:

(1) บางครั้ง ด้วยเหตุผลบางประการ อัตราส่วนที่เพิ่มของแมกนีเซียมและซิลิคอนในระหว่างกระบวนการหล่อไม่ได้รับการปรับอย่างเหมาะสม ส่งผลให้อัตราส่วน ω(Mg)/ω(Si) ตกอยู่ในช่วง 1.0–1.3 ซึ่งต่ำกว่าอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดที่ 1.73 มาก (ควบคุมโดยทั่วไปภายใน 1.3–1.5) ด้วยวิธีนี้ แม้ว่าปริมาณแมกนีเซียมและซิลิคอนจะอยู่ในช่วงที่ระบุ (ω(Mg)=0.45%–0.9%, ω(Si)=0.2%–0.6%) แต่ก็ยังมีซิลิคอนส่วนเกินอยู่บ้าง นอกเหนือจากปริมาณเล็กน้อยที่มีอยู่ในรูปแบบอิสระแล้ว ซิลิคอนส่วนเกินนี้ยังจะก่อให้เกิดสารประกอบไตรนารีในโลหะผสมอะลูมิเนียมอีกด้วย เมื่อ ω(Si) < ω(Fe) จะมีเฟสมากขึ้น (Al12Fe3Si) ก่อตัวขึ้น ซึ่งเป็นสารประกอบที่เปราะ เมื่อ ω(Si) > ω(Fe) เฟส (Al9Fe2Si2) มากขึ้นจะก่อตัวขึ้น ซึ่งเป็นสารประกอบคล้ายเข็มที่เปราะมากกว่า- ผลกระทบที่เป็นอันตรายมีมากกว่าผลของเฟสและมักทำให้โลหะผสมมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวตามนั้น ระยะสิ่งเจือปนที่ไม่ละลายน้ำหรือระยะสิ่งเจือปนอิสระมีแนวโน้มที่จะสะสมที่ขอบเขตของเกรน ส่งผลให้ความแข็งแกร่งและความเหนียวของขอบเขตลดลง [1-3] กลายเป็นจุดอ่อนที่สุดที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่แย่ที่สุด ซึ่งเป็นจุดที่การกัดกร่อนเริ่มต้นก่อน

(2) ในระหว่างการถลุง แม้ว่าอัตราส่วนการเติมแมกนีเซียมและซิลิคอนจะอยู่ในช่วงมาตรฐาน บางครั้งเนื่องจากการกวนไม่สม่ำเสมอหรือไม่เพียงพอ การกระจายตัวของซิลิคอนในการหลอมจะไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดโซนที่ร่ำรวยและยากจนในท้องถิ่น เนื่องจากซิลิคอนมีความสามารถในการละลายต่ำมากในอะลูมิเนียม (1.65% ที่อุณหภูมิยูเทคติก 577 องศา และเพียง 0.05% ที่อุณหภูมิห้อง) หลังจากการหล่อ องค์ประกอบจึงไม่สม่ำเสมอ สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อโปรไฟล์อลูมิเนียมอุตสาหกรรม เมื่อมีซิลิคอนอิสระจำนวนเล็กน้อยในเมทริกซ์อะลูมิเนียม ไม่เพียงแต่ลดความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม แต่ยังทำให้เม็ดโลหะผสมหยาบขึ้นอีกด้วย [4]

(3) ในระหว่างการอัดขึ้นรูป การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ เช่น อุณหภูมิการอุ่นแท่งเหล็กแท่งสูงเกินไป ความเร็วในการอัดขึ้นรูปโลหะ ความแข็งแรงในการระบายความร้อนของอากาศในระหว่างการอัดขึ้นรูป และอุณหภูมิการเสื่อมสภาพหรือเวลาในการจับยึดที่ไม่เหมาะสม ล้วนสามารถทำให้เกิดการแยกตัวของซิลิคอนและซิลิคอนอิสระได้อย่างง่ายดาย ป้องกันไม่ให้แมกนีเซียมและซิลิคอนสร้างเฟส Mg2Si ได้เต็มที่และปล่อยซิลิคอนอิสระบางส่วนออกมา

2. การกัดกร่อนระหว่างกระบวนการปรับสภาพพื้นผิว

เมื่อโปรไฟล์อะลูมิเนียมอัลลอยด์ 6003 ที่มีซิลิคอนอิสระและส่วนเกินจำนวนมากผ่านการปรับสภาพพื้นผิว จะสังเกตปรากฏการณ์ต่อไปนี้ได้: เมื่อวางโปรไฟล์ในอ่างที่เป็นกรด (กรดซัลฟิวริก 15%–20%) ฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมากจะมองเห็นได้ชัดเจนบนพื้นผิว เมื่อเวลาผ่านไปและอุณหภูมิอ่างเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาจะเร็วขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าการกัดกร่อนเคมีไฟฟ้าแบบกัลวานิกได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว ณ จุดนี้ หากคุณนำโปรไฟล์ออกจากอ่างและตรวจสอบ คุณจะสังเกตเห็นจุดต่างๆ บนพื้นผิวที่มีสีแตกต่างจากพื้นผิวปกติ ในระหว่างการบำบัดภายหลัง เช่น การกัดกรดด้วยด่าง การขัดให้เป็นกลางด้วยกรด และอโนไดซ์ด้วยซัลฟิวริก จุดการกัดกร่อนสีเทาเข้มเหล่านี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

การกัดกร่อนที่เกิดจากสังกะสีมีลักษณะแตกต่างจากการกัดกร่อนที่เกิดจากซิลิคอน จุดกัดกร่อนที่เกิดจากสังกะสี-จะมีลักษณะคล้ายเกล็ดหิมะ ซึ่งแผ่ขยายออกไปตามแนวขอบเขตของเมล็ดข้าวและก่อตัวเป็นหลุมที่มีความลึกระดับหนึ่ง ในทางตรงกันข้าม จุดการกัดกร่อนที่เกิดจากซิลิคอน-จะปรากฏเป็นการรวมสีเทาเข้ม ไม่กระจายออกไปตามแนวขอบเขตของเกรน และไม่รู้สึกลึก ในขณะที่การรักษาดำเนินต่อไป จุดเหล่านี้จะปรากฏขึ้นมากขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าปฏิกิริยาจะเสร็จสิ้นโดยสมบูรณ์ จุดสีเทาเข้มเหล่านี้โดยทั่วไปสามารถกำจัดออกหรือลดลงได้โดยการขยายเวลาการกัดกร่อนหรือโดยการลอกฟิล์มออก

3. มาตรการป้องกัน

การกัดกร่อนของโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ที่เกิดจากซิลิคอนสามารถป้องกันและควบคุมได้อย่างสมบูรณ์ ตราบใดที่วัตถุดิบที่เข้ามาและองค์ประกอบของโลหะผสมได้รับการตรวจสอบอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราส่วนแมกนีเซียม-ต่อ-ซิลิกอนอยู่ระหว่าง 1.3 ถึง 1.7 และพารามิเตอร์ของแต่ละกระบวนการ (เช่น การหลอม การกวน อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นในการหล่อ อุณหภูมิการอุ่นเหล็กแท่งยาว การอัดขึ้นรูปและความแข็งแรงในการทำความเย็นของอากาศ อุณหภูมิและเวลาในการเสื่อมสภาพ เป็นต้น) จะได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด สามารถหลีกเลี่ยงการแยกซิลิคอนและซิลิคอนอิสระได้ และซิลิคอนและแมกนีเซียมสามารถก่อให้เกิดประโยชน์ได้ Mg2Si ขั้นตอนการเสริมความแข็งแกร่งให้มากที่สุด

หากคุณสังเกตเห็นจุดกัดกร่อนของซิลิคอนประเภทนี้ คุณจะต้องระมัดระวังเป็นพิเศษในระหว่างการปรับสภาพพื้นผิว ในระหว่างการล้างไขมัน ให้ลองใช้สารละลายที่มีความเป็นด่างอ่อนๆ หากเป็นไปไม่ได้ ให้รักษาเวลาในการแช่ในสารละลายล้างไขมันที่เป็นกรดให้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์คุณภาพดี-สามารถจัดการได้ 20–30 นาทีในสารละลายล้างไขมันที่เป็นกรด แต่ส่วนที่มีปัญหาควรทิ้งไว้เพียง 1–3 นาทีเท่านั้น) นอกจากนี้ น้ำล้างหลังจากนั้นควรมีค่า pH สูงกว่า (pH > 4 และควบคุมปริมาณ Cl-) ในระหว่างการกัดกร่อนของอัลคาไลน์ ให้พยายามยืดเวลาการกัดกร่อนออกไป เมื่อทำให้เป็นกลางและทำให้สว่างขึ้น ให้ใช้สารละลายเพิ่มความสดใสด้วยกรดไนตริก สำหรับการชุบอโนไดซ์ด้วยกรดซัลฟิวริก ให้เริ่มกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสโดยเร็วที่สุด ด้วยวิธีนี้จุดสึกกร่อนสีเทาเข้มที่เกิดจากซิลิคอนจะไม่สังเกตเห็นได้ชัดเจนนักและสามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานได้