Effekten av Fe-innhold på Intergranular Korrosjon i en AA6005 Legering

Abstract

Bruken av aluminiumlegeringer i biler øker stadig grunnet ambisjoner om å redusere bilvekten og dermed også drivstofforbruket (1, 2). AlMgSi legeringer, som også betegnes 6000-legeringer, er attraktive materialer til bruk i strukturelle komponenter grunnet høy spesifik styrke, god formbarhet og høy overflatekvalitet. Kobber tilsettes ofte disse legeringene for å forbedre de mekaniske egenskapene. Dette medfører derimot korrosjonsproblemer i ellers korrosjonsbestandige legeringer som følge av kobberets foredlende effekt (3-5). Nylig pupliserte studier utført av Kumari et. al. tilskriver initiering av Intergranulær Korrosjon (IGC) til jerholdige partikler på overflaten, såkalte α-Al(Fe, Mn)Si partikler (6). Disse partiklene er effektive eksterne katoder og forsyner den nødvendige katodiske strømmen for å framprovosere IGC. Det ble også etablert at selv om disse partiklene korroderer raskt bidrar resterende Cu, et restprodukt av korrosjonen, til vedvarende IGC. I denne oppgaven ble en AA6005-legering, heretter kalt AA6005, med redusert Fe- og Mn-innhold studert for å undersøke fremveksten av IGC med redusert tilgjengelighet til eksterne katoder i form av α-fase. En bolt AA6005 ble ekstrudert og deretter eldet til naturlig eldet (T4), kunstig undereldet (T6x), kunstig eldet til maksimum hardhet (T6x) og kunstig overeldet (T7) statie. Prøver fra hver eldetilstand, i tillegg til T6 og T7 tilstander av en AA6005.40 referanselegering, ble exponert for akselerert korrosjonstesting. Referanselegeringen ble undersøkt for å gi et sammenlikningsgrunnlag og inneholdt ikke reduserte konsentrasjoner av Fe eller Mn. Akselererte korrosjonstester ble utført ved å nedsenke prøvene i en fortynnet løsning med HCl og NaCl. AA6005-legeringen viste forbedret korrosjonsmotstand sammenliknet med referanselegeringen ved alle tempertilstander. T4 viste høyest korrosjonsbestandighet, hvor selv 120 timer eksponering for korrosjonsløsning resulterte i begrenset IGC og kun noe etsing av overflaten. Kunstig elding medførte gradvis endring fra uniform IGC ved T6x, til lokal IGC (T6) og til slutt gropkorrosjon (T7). Økt korrosjonsmotstand ble tilegnet redusert tilgang på eksterne katoder, samt mikrostrukturelle endringer som følge av legeringsinnhold, deriblant forlenget IGC gangvei.

The use of aluminium alloys in the automotive industry has been rapidly increasing in the past few years due to incentives to reduce vehicle weight (1, 2). AlMgSi alloys (6000-series) are attractive materials for use in sheets and structural components due to high specific strength, excellent formability and high surface quality. Cu is commonly added to further improve the mechanical properties of AlMgSi alloys. However, Cu additions are proven to introduce corrosion issues due to its ennobling effect (3-5). Recent studies conducted by Kumari et. al. relates initiation of Intergranular Corrosion (IGC) to the presence of Fe-containing particles on the surface (6). These Fe-containing particles are of the α-Al(Fe, Mn)Si-phase and were found to be effective external cathodes, supplying the necessary cathodic current to sustain IGC. Kumari et. al. proposed that even as these particles corrode rapidly, they continue to act as external cathodes due to redeposition of Cu. In this thesis a 6005-aluminium alloy, henceforth called AA6005, with reduced Fe- and Mn- content was studied to investigate the mechanisms of IGC with minimum α-phase available to serve as external cathodes. A billet of AA6005 was extruded and subsequently age hardened to naturally aged (T4), artificially underaged (T6x), artificially peak aged (T6) and artificially overaged (T7) condition. Samples of each aging condition, in addition to T6 and T7 temper variants of a 600540-reference alloy containing Fe and Mn, was subjected to accelerated corrosion testing according to EN ISO 11864:2008 method B, which involves immersion in acidified chloride solution. AA6005 exhibited improved corrosion resistance in all temper conditions compared to the Fe-containing AA6005.40 reference alloy. T4 proved to be the most resistant and displayed limited IGC and etching of the surface even at 120 hours of exposure to acidified chloride solution. Artificial aging lead to transition from uniform IGC at T6x, to localized IGC (T6) and eventually pitting (T7) in the Fe- and Mn-reduced 6005 alloy. The improved corrosion resistance was attributed to reduced availability of external cathodes as well as microstructural alterations and prolonged IGC path.