REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Predmet doktorske disertacije je protikorozijska zaščita aluminijevih zlitin. Aluminijeve zlitine so pomembni tehnološki materiali z odličnimi mehanskimi lastnostmi, vendar so nagnjeni k koroziji v kloridnih in drugih agresivnih okoljih, kar lahko izzove lokalizirano ali enakomerno raztapljanje površine zlitine. Dovzetnost za korozijo izvira iz mikrostrukture aluminijevih zlitin, ki vsebujejo intermetalne delce, dodane za izboljšanje mehanskih lastnosti aluminija, vendar pa prisotnost teh delcev spodbuja korozijo zaradi razlike v njihovi elektrokemijski aktivnosti. Razumevanje korozijskega mehanizma aluminijevih zlitin je pomembno, saj je podlaga za določanje metodologije njihove zaščite v agresivnih okoljih. Ta disertacija je bila namenjena (a) preučevanju korozije aluminijevih zlitin v kloridnem okolju z in brez dodanega sulfida kot onesnaževalca ter (b) razvoju in preučevanju cirkonijevih konverzijskih prevlek kot sodobne zaščitne metode za aluminijeve zlitine. Metodologija je bila vsestranska, vključno z elektrokemijskimi meritvami v 0,5 M raztopini NaCl ter mikrostrukturno in površinsko analizo, izvedeno s pomočjo SEM-EDXS, TEM, XPS, ToF-SIMS, XRD in digitalne tehnike slikanja.
Aluminijeve zlitine, ki vsebujejo silicij, so primerne za uporabo v morskem okolju. V takšnih pogojih so poleg kloridnih ionov tudi druga onesnaževala lahko agresivna in povzročajo korozijo. Eden od njih so sulfidni ioni, za katere je znano, da spodbujajo korozijo zlitin na osnovi bakra in jekla, njihov vpliv na aluminijeve zlitine pa ni bil podrobno raziskan. V tej disertaciji smo proučevali korozijsko vedenje zlitine AlSi7Mg0,3 (A356.0) v umetni morski vodi z in brez dodanega natrijevega sulfida. Slednji je simuliral sulfid, ki se lahko tvori kot produkt razpada bioloških spojin kot posledica delovanja bakterij, ki reducirajo sulfat. Študija je preučevala korozijsko vedenje zlitine AlSi7Mg0,3 v obdobju 40 dni v umetnem morju z in brez dodanega Na2S v razponu koncentracij od 20 do 100 ppm. Nizka koncentracija sulfida (<50 ppm) v morski vodi je izboljšala korozijsko odpornost podlage, ki je bila posledica počasnejše kinetike tvorbe oksida, kar je vodilo do bolj goste, kristalinične in kompaktne oksidne plasti. Pri višjih koncentracijah so bile tvorjene površinske plasti debelejše in so vsebovale povečano vsebnost magnezijevega hidroksida. Te plasti so sprva zagotavljale večjo zaščito, vendar so postale porozne s časom potopitve. Glede na protikorozijsko zaščito se je ob prisotnosti nižjih koncentracij sulfida v morski vodi oblikovala bolj kompaktna in zaščitna oksidna plast.
Da bi presegli tradicionalno protikorozijsko zaščito na osnovi pretvornih kromatnih prevlek, morajo biti sodobne metode enako učinkovite, a okolju prijazne. Cirkonijeve konverzijskih prevleke (CKP) so sodobna, okolju prijazna različica kromatnih pretvornih prevlek. Prvi korak je bil raziskati lastnosti konverzijskih prevlek v odvisnosti od parametrov pretvorbene kopeli: koncentracije heksafluorne kisline in časa konverzije. Za različne aluminijeve zlitine so bili določeni ustrezni pogoji konverzije. V tej disertaciji smo prvič poročali, da CKP, nanesene na aluminijeve zlitine, izkazujejo samotesnjenje ali aktivno korozijsko zaščito med potapljanjem v 0,5 M NaCl, kar se izkazuje kot izboljšanje protikorozijske odpornosti s časom. Ta učinek je bil pripisan izločanju fluora iz CKP, kar vodi k pretvorbi ZrF4 / ZrOxFy v ZrO2 ∙ xH2O in tvorbi aluminijevega oksida / hidroksida; slednji reagira tudi z glavnimi elementi iz podlage, kot sta Mn in Si. Te spremembe povzročijo zapiranje nanopor v prevleki in dodatno zaščitijo vmesno plast med prevleko in podlaga zoper raztapljanje. Učinek samotesnjenja je odvisen od časa pretvorbe in vrste aluminijeve zlitine, to je glavnih legirnih elementov v zlitini. Ob ustreznem času pretvorbe je bil učinek samotesnjenja najbolj izrazit za AA3005 (zlitina, ki vsebuje Mn), nato AA356.0 (zlitina, ki vsebuje Si) in AA5754 (zlitina, ki vsebuje Mg). Nasprotno pa se je med potopitvijo v 0,5 M raztopino NaCl korozijska odpornost CPP slabšala na zlitinah AA2024 (zlitina, ki vsebuje Cu) in AA7075 (zlitina, ki vsebuje Zn). Torej cirkonijeve konverzijske prevleke zagotavljajo odlično protikorozijsko zaščito aluminijevih zlitin, ki vsebujejo mangan, in dobro zaščito za tiste, ki vsebujejo silicij in magnezij. Enake prevleke zagotavljajo le slabo zaščito aluminijevih zlitin, ki vsebujejo baker in cink.