أثناء عملية المعالجة السطحية لـ 6063 مقطع من سبائك الألومنيوم، يُلاحظ أحيانًا أن هناك بقع تآكل رمادية داكنة مرتبة بشكل غير منتظم بدرجات متفاوتة على سطح مقاطع الألومنيوم. تختلف بقع التآكل هذه تمامًا في الشكل عن تلك التي تسببها عناصر الزنك وتظهر بشكل متقطع أثناء إنتاج مقاطع الألمنيوم. يعتقد بعض الأشخاص أن الأسباب هي أن المشغل لم يتبع عملية المعالجة السطحية الصحيحة، أو أن هناك بعض أيونات الشوائب الضارة في محلول الحمام، أو أن جودة المواد رديئة مع وجود الكثير من الشوائب. تحليلنا هو على النحو التالي.
60631، تحليل أسباب بقع التآكل
استنادًا إلى سنوات عديدة من الخبرة في الإنتاج، وفحص معلمات العملية المختلفة في إنتاج مقاطع سبائك الألومنيوم،-ومتابعة التحقيقات حول التزام المشغلين بالعمليات، نعتقد أن الأسباب الرئيسية لحدوث هذا النوع من بقع التآكل ذات اللون الرمادي الداكن هي كما يلي:
(1) في بعض الأحيان، لأسباب معينة، تكون نسب المغنيسيوم والسيليكون المضافة أثناء عملية الصب غير مناسبة، مما يتسبب في أن تكون نسبة ω(Mg)/ω(Si) في حدود 1.0-1.3، وهي أقل بكثير من النسبة المثالية البالغة 1.73 (يتم التحكم فيها عادةً ضمن النطاق 1.3-1.5). في هذه الحالة، على الرغم من أن محتويات المغنيسيوم والسيليكون تقع ضمن النطاق المحدد (ω(Mg)=0.45%–0.9%، ω(Si)=0.2%–0.6%)، إلا أن هناك بعض السيليكون الزائد الموجود. هذا السيليكون الزائد، بصرف النظر عن الكمية الصغيرة الموجودة في الحالة الحرة، يشكل أيضًا مركبات ثلاثية داخل سبائك الألومنيوم. عندما ω(سي)<ω(fe), more="" α(al12fe3si)="" phase="" is="" formed,="" which="" is="" a="" brittle="" compound.="" when="" ω(si)="">ω(Fe)، يتكون طور أكثر (Al9Fe2Si)، وهو مركب يشبه الإبرة أكثر هشاشة -، وآثاره الضارة أكبر من تلك الموجودة في الطور، وغالبًا ما يتسبب في كسر السبيكة على طول مسارها. غالبًا ما تتراكم أطوار الشوائب غير القابلة للذوبان أو أطوار الشوائب الحرة في السبيكة عند حدود الحبوب بينما تضعف قوة ومتانة الحدود [1-3]، لتصبح أضعف النقاط مع أضعف مقاومة للتآكل، وعادة ما يبدأ التآكل من هذه المناطق.
(2) أثناء عملية الصهر، على الرغم من أن نسب المغنيسيوم والسيليكون المضافة تقع ضمن النطاق القياسي المحدد، أحيانًا بسبب التحريك غير المتساوي وغير الكافي، يصبح توزيع السيليكون في الذوبان غير متساوٍ، مما يؤدي إلى مناطق التخصيب والنضوب المحلية. نظرًا لأن ذوبان السيليكون في الألومنيوم منخفض جدًا-1.65% عند درجة حرارة سهلة الانصهار تبلغ 577 درجة و0.05% فقط عند درجة حرارة الغرفة، فإن هذا يؤدي إلى عدم التجانس التركيبي بعد الصب. يؤثر هذا بشكل مباشر على مقاطع الألمنيوم الصناعية، حيث لا تؤدي كمية صغيرة من السيليكون الحر في مصفوفة الألومنيوم إلى تقليل مقاومة التآكل للسبائك فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى خشونة حبيبات السبائك [4].
(3) أثناء البثق، يمكن أن يؤدي التحكم في معلمات العملية-مثل درجة حرارة التسخين المسبق المفرطة، ومعدل تدفق قذف المعدن غير الصحيح، وقوة تبريد الهواء غير الكافية أثناء البثق، ودرجة حرارة التعتيق غير المناسبة ووقت التثبيت- بسهولة إلى عزل السيليكون والسيليكون الحر، مما يمنع المغنيسيوم والسيليكون من تكوين طور Mg2Si بشكل كامل ويؤدي إلى وجود بعض السيليكون الحر.
2. ظاهرة التآكل أثناء معالجة السطح
تعرض مقاطع سبائك الألومنيوم 6003 الغنية بالسليكون والسيليكون الحر الظواهر التالية أثناء معالجة السطح: عند وضع المقاطع في حمام حمضي (15%-20% حمض الكبريتيك)، يمكن ملاحظة العديد من الفقاعات الصغيرة بوضوح على سطح المقاطع. ومع مرور الوقت وزيادة درجة حرارة الحمام، يتسارع معدل التفاعل، مما يشير إلى حدوث تآكل كهروكيميائي كلفاني. عند إزالة المقاطع من الحمام وفحصها، يمكن رؤية العديد من البقع ذات الألوان المختلفة عن السطح الطبيعي. أثناء المعالجات اللاحقة، مثل النقش القلوي، والتحييد الحمضي للتفتيح، والأكسدة بحمض الكبريتيك، تصبح بقع التآكل ذات اللون الرمادي الداكن أكثر وضوحًا وملاحظة.
التآكل الناجم عن الزنك والتآكل الناجم عن السيليكون لهما بعض الاختلافات في المظهر. تشبه بقع التآكل الناتجة عن الزنك رقاقات الثلج، وتنتشر للخارج على طول حدود الحبوب وتشكل حفرًا بعمق معين. وفي المقابل، تبدو بقع التآكل الناتجة عن السيليكون مثل نقاط رمادية داكنة مدمجة. ولا تنتشر إلى الخارج على طول حدود الحبوب، ولا يمكن الشعور بأي عمق. علاوة على ذلك، مع زيادة وقت العلاج، يزداد عدد البقع حتى يكتمل التفاعل ويتوقف. يمكن التخلص من هذه البقع الرمادية الداكنة أو تخفيفها إلى حد كبير عن طريق إطالة وقت التآكل أو عن طريق معالجة إزالة الفيلم-.
3. التدابير الوقائية
يمكن منع تآكل مقاطع سبائك الألومنيوم 6063 الناتجة عن السيليكون والسيطرة عليها بالكامل. من الضروري التحكم بشكل فعال في المواد الخام الواردة وتركيبة السبائك، مما يضمن أن تكون نسبة المغنيسيوم-إلى-السيليكون في نطاق 1.3-1.7. بالإضافة إلى ذلك، يجب إدارة معلمات كل عملية (مثل الذوبان، والتحريك، ودرجة حرارة ماء تبريد الصب، ودرجة حرارة التسخين المسبق، وتبريد البثق وقوة تبريد الهواء، ودرجة حرارة التعتيق والوقت، وما إلى ذلك) بشكل صارم لتجنب فصل السيليكون والسيليكون الحر، ولتعظيم تكوين مراحل تقوية Mg2Si المفيدة من السيليكون والمغنيسيوم.
إذا لوحظت مثل هذه البقع من تآكل السيليكون، فيجب إيلاء اهتمام خاص أثناء معالجة السطح. أثناء إزالة الشحوم وإزالة الزيوت، يجب استخدام محاليل الاستحمام ذات القلوية الضعيفة كلما أمكن ذلك. إذا لم يكن ذلك ممكنًا، فيجب تقليل وقت النقع في محاليل إزالة الشحوم الحمضية إلى الحد الأدنى (يمكن ترك مقاطع سبائك الألومنيوم المؤهلة في محاليل إزالة الشحوم الحمضية لمدة 20-30 دقيقة دون مشاكل، في حين يجب أن تظل المقاطع المتأثرة فيها لمدة 1-3 دقائق فقط). علاوة على ذلك، يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني لماء الشطف اللاحق أعلى قليلاً (الرقم الهيدروجيني > 4، مع محتوى Cl- متحكم فيه). أثناء النقش القلوي، يجب تمديد وقت النقش قدر الإمكان؛ لعملية تفتيح المعادلة، يجب استخدام محلول تفتيح حمض النيتريك. أثناء أنودة حامض الكبريتيك، يجب إجراء الأكسدة الكهربائية على الفور. بهذه الطريقة، ستكون بقع التآكل ذات اللون الرمادي الداكن الناتجة عن السيليكون أقل وضوحًا وستلبي المقاطع الجانبية متطلبات الاستخدام.
4. الاستنتاج
على الرغم من أن السيليكون هو مكون رئيسي لا غنى عنه في 6063 مقطع من سبائك الألومنيوم، إلا أن الإضافة غير الصحيحة أو الفشل في تكوين مرحلة تقوية Mg2Si بالكامل مع المغنيسيوم يمكن أن يؤدي إلى عزل السيليكون والسيليكون الحر، مما يؤدي إلى التآكل أثناء معالجة السطح. تعد المراقبة الصارمة لعناصر السبائك الرئيسية والشوائب ومعلمات العملية أثناء الإنتاج أمرًا ضروريًا لمنع هذه الظاهرة.
