알루미늄 및 알루미늄 합금의 부식에는 주로 공식, 입계 부식, 응력 부식 균열 및 박리 부식이 포함됩니다. 알루미늄은 내식성이 상당히 높지만 금속 재료가 무엇이든 내식성이 얼마나 높든 사용 중에 항상 어느 정도의 부식 손실이 발생합니다. 알루미늄의 연간 부식 손실은 연간 알루미늄 생산량의 약 0.5%입니다. 변형 알루미늄 합금 중에서는 6000 시리즈가 가장 많이 생산됩니다. 내식성은 1000, 3000 또는 5000 시리즈 알루미늄 합금만큼 좋지는 않지만 2000 및 7000 시리즈 알루미늄 합금보다 훨씬 높습니다. 또한 6000 시리즈 합금은 입계 부식 경향이 더 크므로 중요한 구조에 사용되는 6000 시리즈 알루미늄 합금 재료에 대해 입계 부식에 대한 민감도 평가를 수행해야 합니다.
알루미늄 부식의 분류
부식 형태의 관점에서 알루미늄 부식은 일반 부식과 국부 부식으로 나눌 수 있습니다. 균일 부식 또는 전체 부식이라고도 알려진 전자는 환경과 접촉하는 재료 표면의 균일한 열화를 의미합니다. 알칼리 용액에서의 알루미늄 부식은 알칼리 세척과 같은 균일한 부식의 전형적인 예입니다. 그 결과 알루미늄 표면이 거의 같은 속도로 얇아져 질량이 감소합니다. 그러나 두께가 얇아지는 정도가 부위에 따라 다르기 때문에 절대적으로 균일한 부식은 존재하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 국부적인 부식은 구조물의 특정 영역이나 부분에 국한된 부식을 말하며 다음 범주로 더 분류될 수 있습니다.
1. 피팅 부식
공식 부식은 금속 표면의 극도로 국부적인 영역이나 지점에서 발생하여 내부로 확장되는 공동이나 구멍을 유발하고 심지어 천공을 초래할 수도 있습니다. 피트 구멍의 직경이 피트 깊이보다 작을 때 이를 피트 부식이라고 합니다. 피트 구멍의 직경이 피트 깊이보다 크면 틈새 부식이라고 할 수 있습니다. 실제로 공식 부식과 틈새 부식 사이에는 엄격한 경계가 없습니다. 염화물을 함유한 수용액에서 알루미늄에 발생하는 부식은 공식 부식의 전형적인 예입니다. 알루미늄 부식에서는 공식(pitting) 부식이 가장 일반적이며 모재 금속 전위와 다른 전위를 갖는 알루미늄의 특정 영역 또는 알루미늄 모재 금속 전위와 다른 전위를 갖는 불순물의 존재로 인해 발생합니다.
2. 입계부식
이러한 유형의 부식은 입자나 결정 자체에 심각한 손상을 주지 않고 금속이나 합금의 입자 경계에서 발생합니다. 이는 재료의 기계적 특성을 대폭 감소시켜 잠재적으로 구조적 손상이나 사고를 일으킬 수 있는 선택적 부식의 한 형태입니다. 입계 부식의 원인은 특정 조건에서 결정립계에 불순물이 존재하거나 결정립계에 특정 합금 원소가 증가하거나 감소하는 등 결정립계가 매우 활동적이기 때문입니다. 즉, 우선적으로 부식되는 알루미늄의 나머지 부분에 비해 전기 음성인 결정립 경계에 얇은 영역이 있어야 합니다. 고순도-알루미늄은 염산 및 고온-물에서 이러한 유형의 부식을 경험할 수 있습니다. Al-Cu, Al-Mg-Si, Al{10}}Mg 및 Al-Zn-Mg와 같은 합금은 모두 입계 부식에 민감합니다.
3. 갈바니 부식
갈바닉 부식은 알루미늄 부식의 특징적인 형태이기도 합니다. 반응성이 낮은 금속과 알루미늄 등 반응성이 높은 금속이 동일한 환경에서 접촉하거나 도체로 연결되면 갈바닉 쌍이 형성되어 전류가 흐르게 되어 갈바닉 부식이 발생합니다. 갈바닉 부식은 바이메탈 부식 또는 접촉 부식이라고도 합니다. 알루미늄은 매우 부정적인 자연 전위를 갖고 있으며, 다른 금속과 접촉하면 항상 양극 역할을 하여 부식을 가속화합니다. 거의 모든 알루미늄 및 알루미늄 합금은 갈바닉 부식을 피할 수 없습니다. 접촉하는 두 금속 사이의 전위차가 클수록 갈바닉 부식은 더욱 심각해집니다. 갈바니 부식에서는 면적비가 매우 중요합니다. 작은 양극과 쌍을 이루는 큰 음극은 가장 불리한 조합입니다.
4. 틈새 부식
동종 또는 이종의 금속, 또는 비금속과 금속이 접촉하면-틈새가 형성되어 틈이나 인접 영역이 부식되고 틈 외부는 부식되지 않은 상태로 유지됩니다. 이는 틈새 내의 산소 부족으로 인해 발생하며 결과적으로 농축 셀이 형성됩니다. 틈새 부식은 합금 유형과 거의 무관하며 내식성이 높은 합금-에서도 이러한 현상이 발생할 수 있습니다. 틈새 상단의 산성 환경은 부식의 원동력이며 퇴적층 부식의 한 형태입니다.- 6063 합금 건축 알루미늄 프로파일의 모르타르 아래 부식은 퇴적물-로 인한 틈새 부식의 매우 일반적인 유형입니다. 플랜지 연결부, 너트 체결 표면, 랩 조인트, 용접 기공, 녹층 아래 영역, 금속 표면의 슬러지, 스케일, 불순물과 같은 침전물 모두 틈새 부식을 유발할 수 있습니다.
5. 응력 부식 균열
응력부식균열은 인장응력과 특정 부식성 매체가 공존하여 발생하는 부식균열이다. 응력은 금속 내부의 외부 또는 잔류 응력일 수 있으며, 후자는 가공 및 제조 중 변형, 담금질 중 강렬한 온도 변화, 내부 구조 변화로 인한 부피 변화에 의해 생성될 수 있습니다. 리벳팅, 볼트 체결, 압입 또는 수축 끼워맞춤으로 인해 발생하는 응력도 잔류 응력입니다. 응력 부식 균열은 금속 표면의 인장 응력이 항복 강도 Rpo.2에 도달할 때 발생합니다. 2000 및 7000계 알루미늄 합금의 두꺼운 판에서는 담금질 시 잔류 응력이 발생하므로 항공기 부품을 가공하거나 부품으로 전달할 때 변형을 방지하기 위해 시효 처리 전에 사전 연신을 통해 제거해야 합니다.-
6. 입계부식
이러한 유형의 부식은 박리(exfoliation), 플레이킹(flaking) 또는 층상 부식(lamellar corrosion)이라고도 하며 간단히 박리라고 부를 수 있습니다. 이는 2000, 5000, 6000 및 7000 시리즈 합금의 특수한 형태의 부식으로, 압출에서 흔히 볼 수 있습니다. 일단 발생하면 운모처럼 층층이 벗겨질 수 있습니다.
7. 사상 부식
이는 페인트 필름이나 알루미늄 재료의 기타 코팅 아래에서 벌레-와 같은 패턴으로 발생할 수 있는 일종의 부식이지만, 양극 산화 필름에서는 이러한 부식이 발견되지 않았습니다. 이는 일반적으로 항공기 알루미늄 구조 부품 및 건물이나 구조물의 알루미늄 부품 코팅 아래에서 발생합니다. Filiform 부식은 재료 구성, 코팅 전 전{3}}처리 및 환경 요인과 관련이 있습니다. 환경적 요인에는 온도, 습도, 염화물 등이 포함됩니다.
6000 시리즈 합금의 입계 부식
대부분의 경우, 입계 부식은 소량의 구리와 높은 수준의 Si/Mg를 함유한 합금에서 발생합니다. 일반적으로 대부분의 구리{1}함유 합금의 구리 함량은 0.4%를 초과하지 않으며, 4개의 합금-6013, 6113, 6056 및 6156-에서만 구리 함량이 1.1%에 이릅니다. Al-Mg-Si 합금에는 합금의 기계적 특성을 향상시키기 위해 구리가 첨가됩니다. 연구에 따르면 입계 부식에 취약한 합금에서 고해상도 주사 투과 전자 현미경을 사용하면 구리가 풍부한-분리층과 음극 Q상 침전물이 나타나는 경우가 많습니다. Q 상은 분자식 Cu2Mg8Si5Al4를 갖는 4차 금속간 상으로, 결정립 경계를 따라 침전되고 인접한 고용체의 양극 용해를 유발하여 침전이 없는 영역을 만듭니다.
입계 부식 감수성 테스트
알루미늄 합금의 입계 부식 민감성을 결정할 때 두 가지 일반적인 테스트 방법, 즉 현장 테스트와-가속 침수 테스트가 사용됩니다. 가속 시험에서는 부식 속도를 높이기 위해 염산을 함유한 염화칼륨(ISO 11846 방법 B) 또는 과산화수소를 첨가한 염화칼륨(ASTM G110)과 같은 용액이 종종 사용됩니다. 시험 후 시편의 단면을 금속조직학적으로 검사하거나 기계적 특성 손실을 측정합니다. ISO 11846 가속 테스트의 결과는 해양 대기에서의 현장 테스트와 매우 일치합니다.- 그러나 가속 시험에서는 입계 부식에 취약한 알루미늄 재료가 시편 표면 근처의 거의 모든 입계에서 심각한 부식을 보이는 반면(균일한 입계 부식), 현장 시험에서는 시편 표면이 제한된 영역에서만 부식을 나타냅니다(국부 부식). 그럼에도 불구하고 가속 테스트는 재료가 결정립계 부식에 취약한지 여부를 정확하게 판단하기 위한 표준 방법으로 남아 있습니다.
