interkristalline korrosion von hochfesten...

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Reaktionsgleichung: 2 Al + 6 HCL + 12 H 2 O → 2 Al(H 2 O) 6 Cl 3 + 3H 2 ISO 11846 Verfahren B 24h Immersionsprüfung 30g/l NaCl 10 ml/l 37%ige HCl 20°C Auswertung: max. radiale Eindringtiefe Korrosionsversuche Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz Gießerei-Institut RWTH Aachen University Intzestr. 5, 52072 Aachen C. Schnatterer, D. Zander RWTH Aachen Interkristalline Korrosion von hochfesten Aluminiumlegierungen Material [1] G. Svenningsen, M.H. Larsen, J.H. Nordlien, K. Nisancioglu, Corrosion Science, 48 (2006) 258-272. [2] W.J. Liang, P.A. Rometsch, L.F. Cao, N. Birbilis, Corrosion Science, 76 (2013) 119-128. [3] G. Svenningsen, J.E. Lein, A. Bjørgum, J.H. Nordlien, Y. Yu, K. Nisancioglu, Corrosion Science, 48 (2006) 226-242. [4] D. Zander, C. Schnatterer, C. Altenbach, V. Chaineux, Materials & Design, 83 (2015) 49-59. [5] G. Svenningsen, M.H. Larsen, J.C. Walmsley, J.H. Nordlien, K. Nisancioglu, Corrosion Science, 48 (2006) 1528-1543. References Extrudierter Bolzen Homogeni- sierung Ziehprozess Lösungs- glühung Warmausla- gerung Analytik Cu-Phasen auf den KG Mg- und Si-Verarmung auf den KG Mikrogalvanische Kopplung: Mg- und Si-verarmte Zone + korngrenzennahe Bereiche Cu-reiche Partikel + korngrenzennahe Bereiche Korrosion der korngrenzennahen Bereiche Mg Si Cu Mn Fe Zn Cr Zr+Ti Al 0.74 1.05 0.91 0.58 0.25 0.20 0.01 0.16 bal Zusammenfassung Modellbildung LOM: EBSD: Lokalisiert Lochkorrosion Homogener Angriff Interkristalline Korrosion Korrosion im Korn Angriff der KG Vergleichbare Textur und Korngröße Korrosionsprüfung Motivation Cu-Phasen auf den KG Mg- und Si-Verarmung auf den KG Kein Cu-reicher Saum auf den KG STEM Element-Mapping: REM: Korrosionsangriff + Ausscheidungszustand Drahtziehprozess Modellbildung Die Anfälligkeit der 6000er Aluminiumlegierungen für interkristalline Korrosion (IK) mit steigender Ausscheidungshärtung begrenzt bis heute das Leichtbaupotential dieser Werkstoffklasse. Wesentliche Aspekte, die im Zusammenhang mit IK diskutiert werden sind das Mg/Si-Verhältnis, der Gehalt an Cu und der Wärmebehandlungszustand.[1-4] Svenningsen et al. [5] beobachteten einen nanoskaligen, Cu-reichen Film sowie grobe Q-Phasen (Al 4 Mg 8 Si 7 Cu 2 ) auf den Korngrenzen (KG) und führten die IK-Anfälligkeit auf mikrogalvanischen Kopplung zwischen diesen kathodischen Bestandteilen und der umliegenden anodischen Al-Matrix zurück. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass es während der Warmauslagerung neben der Bildung Cu-reicher Phasen an den KG zusätzlich zu einer Mg- und Si-Verarmung entlang der Korngrenzen kommen kann. Dies kann bei Anwesenheit eines Elektrolyten zur galvanischen Kopplung zwischen dem Verarmungssaum und der anodischen Al-Matrix führen und die IK-Anfälligkeit somit begünstigen. Die untersuchte Al-Legierung zeigte eine starke Abhängigkeit der Korrosionseigenschaften vom Wärmebehandlungszustand. Im T4-Zustand wurde nach ISO 11846 B ausschließlich Lochkorrosion beobachtet, die auf mikrogalvanische Kopplung zwischen AlFeSi(Mn,Cu)-Phasen und der Al-Matrix zurückgeführt wurde. Die warmausgelagerten Proben zeigten eine starke IK-Anfälligkeit aufgrund der Ausscheidung Cu-reicher Phasen an den KG sowie der Bildung eines Mg- und Si-verarmten Saumes entlang der Korngrenzen. Der Korngrenzenangriff ist dabei das Resultat mikrogalvanischer Kopplung zwischen: 1. Mg- und Si- verarmtem Saum und der Al-Matrix 2. Cu-reichen Ausscheidungen und der Al-Matrix Lochkorrosion ist auf die Abwesenheit der Cu-Phasen und der Verarmungszone zurückzuführen.

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Reaktionsgleichung:

2 Al + 6 HCL + 12 H2O → 2 Al(H2O)6Cl3 + 3H2

ISO 11846 Verfahren B

• 24h Immersionsprüfung

• 30g/l NaCl

• 10 ml/l 37%ige HCl

• 20°C

• Auswertung: max. radiale Eindringtiefe

Korrosionsversuche

Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz

Gießerei-Institut

RWTH Aachen University

Intzestr. 5, 52072 Aachen

C. Schnatterer, D. Zander

RWTH Aachen

Interkristalline Korrosion von hochfesten

Aluminiumlegierungen

Material

[1] G. Svenningsen, M.H. Larsen, J.H. Nordlien, K. Nisancioglu, Corrosion

Science, 48 (2006) 258-272.

[2] W.J. Liang, P.A. Rometsch, L.F. Cao, N. Birbilis, Corrosion Science, 76

(2013) 119-128.

[3] G. Svenningsen, J.E. Lein, A. Bjørgum, J.H. Nordlien, Y. Yu, K.

Nisancioglu, Corrosion Science, 48 (2006) 226-242.

[4] D. Zander, C. Schnatterer, C. Altenbach, V. Chaineux, Materials &

Design, 83 (2015) 49-59.

[5] G. Svenningsen, M.H. Larsen, J.C. Walmsley, J.H. Nordlien, K.

Nisancioglu, Corrosion Science, 48 (2006) 1528-1543.

References

Extrudierter

Bolzen

Homogeni-sierung

Ziehprozess Lösungs-glühung

Warmausla-gerung

Analytik

• Cu-Phasen auf den KG

• Mg- und Si-Verarmung auf den KG

• Mikrogalvanische Kopplung:

• Mg- und Si-verarmte Zone + korngrenzennahe Bereiche

• Cu-reiche Partikel + korngrenzennahe Bereiche

Korrosion der korngrenzennahen Bereiche

Mg Si Cu Mn Fe Zn Cr Zr+Ti Al

0.74 1.05 0.91 0.58 0.25 0.20 0.01 0.16 bal

Zusammenfassung

Modellbildung

LOM: EBSD:

• Lokalisiert

• Lochkorrosion

• Homogener Angriff

• Interkristalline

Korrosion

• Korrosion im Korn • Angriff der KG

Vergleichbare Textur und Korngröße

Korrosionsprüfung Motivation

• Cu-Phasen auf den KG

• Mg- und Si-Verarmung auf den KG

• Kein Cu-reicher Saum auf den KG

STEM Element-Mapping:

REM: Korrosionsangriff + Ausscheidungszustand

Drahtziehprozess

Modellbildung

Die Anfälligkeit der 6000er Aluminiumlegierungen für interkristalline Korrosion (IK) mit steigender Ausscheidungshärtung

begrenzt bis heute das Leichtbaupotential dieser Werkstoffklasse. Wesentliche Aspekte, die im Zusammenhang mit IK

diskutiert werden sind das Mg/Si-Verhältnis, der Gehalt an Cu und der Wärmebehandlungszustand.[1-4] Svenningsen et

al. [5] beobachteten einen nanoskaligen, Cu-reichen Film sowie grobe Q-Phasen (Al4Mg8Si7Cu2) auf den Korngrenzen

(KG) und führten die IK-Anfälligkeit auf mikrogalvanischen Kopplung zwischen diesen kathodischen Bestandteilen und

der umliegenden anodischen Al-Matrix zurück. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass es während der Warmauslagerung

neben der Bildung Cu-reicher Phasen an den KG zusätzlich zu einer Mg- und Si-Verarmung entlang der Korngrenzen

kommen kann. Dies kann bei Anwesenheit eines Elektrolyten zur galvanischen Kopplung zwischen dem

Verarmungssaum und der anodischen Al-Matrix führen und die IK-Anfälligkeit somit begünstigen.

Die untersuchte Al-Legierung zeigte eine starke Abhängigkeit der Korrosionseigenschaften vom

Wärmebehandlungszustand. Im T4-Zustand wurde nach ISO 11846 B ausschließlich Lochkorrosion

beobachtet, die auf mikrogalvanische Kopplung zwischen AlFeSi(Mn,Cu)-Phasen und der Al-Matrix

zurückgeführt wurde. Die warmausgelagerten Proben zeigten eine starke IK-Anfälligkeit aufgrund der

Ausscheidung Cu-reicher Phasen an den KG sowie der Bildung eines Mg- und Si-verarmten Saumes

entlang der Korngrenzen. Der Korngrenzenangriff ist dabei das Resultat mikrogalvanischer Kopplung

zwischen:

1. Mg- und Si- verarmtem Saum und der Al-Matrix

2. Cu-reichen Ausscheidungen und der Al-Matrix

Lochkorrosion ist auf die Abwesenheit der Cu-Phasen und der Verarmungszone zurückzuführen.