在線淬火強(qiáng)度對(duì)6×××系鋁合金型材腐蝕性能的影響

王加興，王曉光，于金鳳，李 慶，王少鵬

（龍口市叢林鋁材有限公司，龍口 265705）

關(guān)鍵字：6×××系鋁合金；剝落腐蝕；晶間腐蝕

0 前言

鋁合金應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，如汽車、軌道交通、海工裝備以及5G 產(chǎn)品等。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)鋁合金型材的綜合性能要求也越來(lái)越高，尤其是惡劣的服役環(huán)境對(duì)型材的耐腐蝕性能及型材表面處理提出了更高要求[1]。目前關(guān)于鋁合金腐蝕問(wèn)題的研究很多，但大都集中在2×××系和7×××系鋁合金上，而關(guān)于6×××系鋁合金的腐蝕及機(jī)理等相關(guān)研究較少。李亞萍[2]認(rèn)為6×××系鋁合金經(jīng)氯鹽溶液腐蝕的產(chǎn)物以鋁和氧為主。張今捷[3]認(rèn)為6082 鋁合金的晶間腐蝕性能與粒狀第二相的存在相關(guān)。目前新能源汽車客戶對(duì)型材的腐蝕性能提出要求，工業(yè)生產(chǎn)條件下6×××系鋁合金各牌號(hào)的腐蝕性能級(jí)別尚不清晰，本文借助于工業(yè)大生產(chǎn)，研究了不同在線淬火方式下6061、6005A、6082、6063 和6N01 合金型材的剝落腐蝕和晶間腐蝕性能，了解各合金的腐蝕級(jí)別，并對(duì)工業(yè)生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)選用6061、6005A、6082、6063 和6N01合金型材，其合金化學(xué)成分見(jiàn)表1。對(duì)5 種合金型材進(jìn)行水冷、100%風(fēng)冷、80%風(fēng)冷、60%風(fēng)冷和自然冷卻，型材經(jīng)175 ℃保溫8 h 的時(shí)效處理后開(kāi)展剝落腐蝕和晶間腐蝕試驗(yàn)。剝落腐蝕試驗(yàn)溶液配制和結(jié)果判定按照GB/T 22639—2022《鋁合金加工產(chǎn)品的剝落腐蝕試驗(yàn)方法》要求執(zhí)行；晶間腐蝕按照GB/T 7998—2005《鋁合金晶間腐蝕測(cè)定方法》要求執(zhí)行。

表1 試驗(yàn)合金鑄錠化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

6061 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果見(jiàn)表2。水冷、100%風(fēng)冷、80%風(fēng)冷和60%風(fēng)冷淬火條件下，剝落腐蝕性能達(dá)到PA 級(jí)，自然冷卻條件下剝落腐蝕性能達(dá)到EA級(jí)，水冷和自然冷卻條件下的剝落腐蝕性能見(jiàn)圖1。5種淬火條件下，晶間腐蝕性能均達(dá)到1級(jí)，腐蝕深度為63～174 μm；隨著冷卻強(qiáng)度的降低，晶間腐蝕深度呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，且自然冷卻條件下晶間腐蝕深度達(dá)174 μm。水冷和自然冷卻條件下的晶間腐蝕性能見(jiàn)圖2。

圖1 6061合金不同冷卻條件下的剝落腐蝕性能

圖2 6061合金不同冷卻條件下的晶間腐蝕性能

表2 6061合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果

6005A合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果見(jiàn)表3。水冷和100%風(fēng)冷條件下，剝落腐蝕性能達(dá)到PA 級(jí)；80%風(fēng)冷和60%風(fēng)冷淬火條件下，剝落腐蝕性能達(dá)到PB 級(jí)；自然冷卻條件下，剝落腐蝕性能達(dá)到PC 級(jí)。水冷和自然冷卻條件下的剝落腐蝕性能見(jiàn)圖3。5 種淬火條件下，僅60%風(fēng)冷和自然冷卻條件下有晶間腐蝕傾向，晶間腐蝕深度分別為47 μm和80 μm，如圖4所示。

圖3 6005A合金不同冷卻條件下的剝落腐蝕性能

圖4 6005A合金不同冷卻條件下的晶間腐蝕性能

表3 6005A合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果

6082 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果見(jiàn)表4。5 種淬火方式下型材的剝落腐蝕性能均達(dá)到N級(jí)，5種淬火方式下均無(wú)晶間腐蝕傾向。

表4 6082合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果

6063 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果見(jiàn)表5。5 種淬火方式下型材的剝落腐蝕性能均達(dá)到N級(jí)，5種淬火方式下均無(wú)晶間腐蝕傾向。

6N01 合金型材不同淬火方式下腐蝕性能結(jié)果見(jiàn)表6。5 種淬火方式下型材的剝落腐蝕性能均達(dá)到N級(jí)，5種淬火方式下均無(wú)晶間腐蝕傾向。

2.2 討論

Al-Mg-Si合金的析出相為Mg2Si。Mg2Si的電化學(xué)電位低于基體，導(dǎo)致合金出現(xiàn)點(diǎn)蝕傾向。當(dāng)Al-Mg-Si合金中添加一定的Cu元素時(shí)，在熱處理過(guò)程中在晶界上會(huì)連續(xù)析出富銅的CuAl2相，導(dǎo)致晶界處產(chǎn)生貧銅區(qū)，CuAl2與貧銅區(qū)存在電位差，組成腐蝕電池。其中晶界貧銅區(qū)為陽(yáng)極，會(huì)導(dǎo)致晶間腐蝕。由于晶間腐蝕發(fā)生在晶界區(qū)域，肉眼無(wú)法看到，當(dāng)晶間腐蝕達(dá)到一定深度時(shí)，腐蝕停止。隨后晶間腐蝕會(huì)沿著橫向方向，向整個(gè)表面擴(kuò)展，且在腐蝕產(chǎn)物楔入力的作用下，晶間腐蝕逐步發(fā)展為剝落腐蝕。6061 和6005A 合金中均含有一定的Cu，導(dǎo)致型材存在一定的剝落腐蝕和晶間腐蝕傾向[4-7]。

6061 合金不同淬火速率下，型材的晶粒度發(fā)生一定的變化，如圖5所示。與水冷淬火條件下相比，自然冷卻條件下晶粒度發(fā)生明顯的長(zhǎng)大，長(zhǎng)大的晶粒利于腐蝕的擴(kuò)展。6082、6063 和6N01 合金中，Cu 元素的含量控制在0.035%以下，F(xiàn)e 元素的含量在0.1%～0.15%之間，AlFeSi 相的含量較少，在5種淬火條件下均呈現(xiàn)出較好的剝落腐蝕和晶間腐蝕性能。

圖5 6061合金不同冷卻方式下的晶粒組織

6061合金型材的淬火敏感性溫度區(qū)間為230～460 ℃，鼻尖溫度為340 ℃；6005A 合金型材的淬火敏感性溫度區(qū)間為280～460 ℃，鼻尖溫度為340 ℃；6082 合金型材的淬火敏感性溫度區(qū)間為220～430 ℃，鼻尖溫度為370 ℃；6N01 和6063 合金型材的淬火敏感性溫度區(qū)間為250～390 ℃，鼻尖溫度為350 ℃[8-9]。6061合金和6005A合金型材應(yīng)在淬火敏感性溫度區(qū)間內(nèi)保持較快的冷卻速率，避免淬火過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大；6082、6063 和6N01 合金在線淬火速率對(duì)腐蝕性能沒(méi)有明顯的影響，但應(yīng)在淬火敏感性溫度區(qū)間內(nèi)冷卻，以保持后續(xù)良好的性能。

3 結(jié)論

6061 和6005A 合金含有一定的Cu，導(dǎo)致合金型材存在剝落腐蝕和晶間腐蝕現(xiàn)象。同時(shí)在線淬火速率會(huì)影響到型材晶粒度的變化，從而導(dǎo)致腐蝕性能的變化。6063、6082 和6N01 合金型材在不同淬火條件下均呈現(xiàn)出較好的腐蝕性能。