» » Влияние примесей на алюминиевые сплавы
08.02.2017

Металлические примеси попадают в алюминиевые сплавы в процессе их приготовления при использовании возврата, стружки, отходов производства, а также непосредственно из алюминия, который содержит от 0,01 до 2% металлических примесей. Основные металлические примеси в алюминиевых сплавах — железо и кремний. Кроме того, алюминиевые сплавы часто содержат медь, титан, цинк, никель, магний, марганец, олово, свинец и бериллий.
Влияние металлических примесей на свойства алюминия и его сплавов многообразно. Примеси изменяют не только структуру сплава и механические свойства, но и технологические, физические, химические, коррозионные и другие свойства.
Было изучено влияние примесей на коррозионные свойства алюминиевых литейных сплавов. Испытания проводили в коррозионной камере с распылением пресной воды в течение 180 сут. Сплав АЛ7, помимо этого, был подвергнут испытанию в естественной атмосфере в течение одного года. Для испытания брали образцы в виде пластин общей площадью 70 см2. По окончании испытаний определяли потерю массы образцов в результате коррозии с точностью до 0,0001 г. Изменение массы образцов в результате коррозии представлено в виде диаграмм на рис. 44 и 45; штриховая линия соответствует среднему значению (каждая точка соответствует среднему из испытаний пяти образцов) потери массы образцов из сплава без добавок примесей. Представленные данные показывают, что коррозионная стойкость литейных алюминиевых сплавов в указанных условиях определяется прежде всего составом сплава (основными легирующими элементами); влияние примесей сказывается в значительно меньшей степени.
Влияние примесей на алюминиевые сплавы

Наиболее коррозионностойким, как и следовало ожидать, оказался сплав АЛ8: за шесть месяцев коррозионных испытаний во влажной камере изменений массы образцов не обнаружено. Влияние примесей на коррозионную стойкость наиболее четко выявилось на сплаве АЛ7, который прокорродировал значительно сильнее, чем все остальные подвергавшиеся испытанию сплавы. Наиболее опасными оказались примеси железа и никеля: по мере увеличения примесей этих элементов в сплаве коррозионная стойкость его снижается. Некоторое снижение коррозионной стойкости сплава АЛ7 наблюдалось также под влиянием кремния в исследованных количествах. Примеси свинца и цинка в количествах 0,1 и 0,5% соответственно практически не влияют на коррозионную стойкость сплава АЛ7. во влажной атмосфере, 0,5% примеси марганца повышает ее. Следует отметить, что рафинирование несколько повышает коррозионную стойкость как сплава АЛ7, так и других сплавов. Так, коррозионная стойкость сплава АЛ7, приготовленного на основе технического алюминия, ниже, чем приготовленного на основе алюминия марки А99.
Влияние примесей на алюминиевые сплавы

Ha других сплавах (АЛ5, АЛ4, АЛ9) влияние примесей проявляется в значительно меньшей степени, поскольку их коррозионная стойкость выше. Так, на сплав АЛ5 примеси железа и никеля хотя и оказывают отрицательное влияние, но в меньшей степени, чем на сплав АЛ7. Снижение коррозионной стойкости сплава АЛБ обнаруживается также под влиянием 0,05% Sn и 0,2% Pb. Примеси марганца и бериллия в исследованных количествах не влияют на коррозионную стойкость сплава АЛ5.
На сплаве АЛ4 отрицательное влияние примеси 0,05% Sn сказывается сильнее, чем железа, никеля и меди. Примесь 0,17% Ti повышает коррозионную стойкость сплава АЛ4. Коррозионная стойкость сплава АЛ9 более чем в 2 раза снижается под влиянием примеси 0,3% Ni; примесь бериллия практически не изменяет коррозионной стойкости сплава АЛ9.
Как показали эти исследования, наиболее коррозионностойким является сплав системы Al-Mg (АЛ8). Однако коррозионную стойкость сплавов этой системы можно повысить за счет уменьшения примесей железа и кремния, что отчетливо видно из данных табл. 55, в которой сравниваются сплавы АЛ8, АЛ27 и АЛ27-1 с различным содержанием примесей.
Влияние примесей на алюминиевые сплавы

Следует сказать также, что такие примеси, как марганец, титан, цирконий, бериллий и некоторые другие, способствуют увеличению общей коррозии и коррозии под напряжением алюминиевых сплавов систем Al—Mg и Al—Zn—Mg (табл. 56).
Было проведено интересное исследование влияния модифицирования сплавов системы Al—Mg добавками циркония и молибдена на их коррозионную стойкость.
Влияние примесей на алюминиевые сплавы

На рис. 46 показано изменение относительного привеса образцов сплава Аl+9,5% Mg в зависимости от времени выдержки в камере постоянной влажности. Приведенные кривые носят однотипный характер. В интервале 100—300 сут коррозионных испытаний относительный привес очень мал; в интервале 300—500 сут наблюдается резкое возрастание относительного привеса, особенно у немодифицированного сплава. При увеличении времени коррозионных испытаний до 1000 сут относительный привес уменьшается. Модифицирование сплава малыми добавками 0,1% Zr, по 0,1% Zr и Mo уменьшает относительный привес по сравнению с исходным сплавом. Возрастание относительного привеса в интервале 300—500 сут коррозионных испытаний, по-видимому, связано с механизмом процесса окисления, а также с процессами распада твердого раствора при естественном старении.
Влияние примесей на алюминиевые сплавы

Очевидно, образование новой фазы при распаде пересыщенного твердого раствора сопровождается нарастанием внутренних напряжений, вызывающих растрескивание окисной пленки. В результате этого скорость окисления увеличивается. Положительное влияние модифицирования можно объяснить тем, что модифицирующие элементы в твердом растворе, по-видимому, затрудняют диффузию ионов магния к поверхности и тем самым тормозят скорость окисления.
На последнем этапе скорость окисления всех сплавов уменьшается и к 1000 сут коррозионных испытаний становится приблизительно одинаковой для всех сплавов.