アルミニウムおよびアルミニウム合金の腐食には、主に孔食、粒界腐食、応力腐食割れ、剥離腐食が含まれます。アルミニウムはかなり高い耐食性を持っていますが、どのような金属材質や耐食性の高さであっても、使用中には必ずある程度の腐食損失が発生します。アルミニウムの年間腐食損失は、年間アルミニウム生産量の約 0.5% です。異形アルミニウム合金の中で最も生産量が多いのが6000シリーズです。耐食性は 1000、3000、5000 系アルミニウム合金には及びませんが、2000 系や 7000 系アルミニウム合金よりははるかに優れています。 6000 シリーズ合金は粒界腐食の傾向も大きいため、重要な構造物に使用される 6000 シリーズ アルミニウム合金材料については粒界腐食に対する感度評価を実施する必要があります。
アルミニウムの腐食の分類
アルミニウムの腐食は、腐食形態の観点から全面腐食と局部腐食に分けられます。前者は均一腐食または全体腐食としても知られ、環境と接触している材料表面の均一な劣化を指します。アルカリ溶液中でのアルミニウムの腐食は、アルカリ洗浄などにおける均一腐食の典型的な例であり、その結果、アルミニウムの表面がほぼ同じ割合で薄くなり、質量の減少につながります。ただし、厚さの薄さは領域によって異なるため、完全に均一な腐食は存在しないことに注意してください。局所腐食とは、構造物の特定の領域または部分に限定された腐食を指し、さらに次のカテゴリに分類できます。
1. 孔食
孔食は、金属表面の極めて局所的な領域または点で発生し、内部に広がる空洞またはピットを引き起こし、場合によっては穴があくこともあります。孔の開口部の直径が孔の深さよりも小さい場合、それは孔食と呼ばれます。ピット開口部の直径がピットの深さよりも大きい場合、それは隙間腐食と呼ばれることがあります。実際、孔食と隙間腐食の間には厳密な境界線はありません。塩化物を含む水溶液中でアルミニウムに発生する腐食は、孔食の代表的な例です。アルミニウムの腐食の中で最も一般的なのは孔食であり、アルミニウムの特定の領域が母材の電位と異なる電位になったり、アルミニウムの母材の電位と異なる電位を有する不純物の存在によって引き起こされます。
2. 粒界腐食
このタイプの腐食は、粒子や結晶自体に重大な影響を与えることなく、金属または合金の粒界で発生します。これは選択腐食の一種であり、材料の機械的特性を大幅に低下させ、構造上の損傷や事故を引き起こす可能性があります。粒界腐食の原因は、粒界での不純物の存在や粒界での特定の合金元素の増加または減少など、特定の条件下で粒界が非常に活発になることです。言い換えれば、優先的に腐食するアルミニウムの残りの部分に対して電気陰性の薄い領域が粒界に存在する必要があります。高純度アルミニウムは、塩酸や高温水中でこの種の腐食を引き起こす可能性があります。- Al-Cu、Al-Mg-Si、Al-Mg、Al-Zn-Mg などの合金はすべて粒界腐食に敏感です。
3. ガルバニック腐食
ガルバニック腐食もアルミニウム腐食の特徴的な形態です。反応性の低い金属と反応性の高い金属 (アルミニウムなど) が同じ環境で接触するか、導体で接続されると、ガルバニック対が形成され、電流が流れ、ガルバニック腐食が発生します。ガルバニック腐食は、バイメタル腐食または接触腐食とも呼ばれます。アルミニウムは非常にマイナスの自然電位を持っており、他の金属と接触すると常に陽極として機能し、腐食を促進します。ほとんどすべてのアルミニウムおよびアルミニウム合金は、電気腐食を避けることができません。接触している 2 つの金属間の電位差が大きいほど、電気腐食はより深刻になります。ガルバニック腐食では、面積率が非常に重要であることに注意してください。大きなカソードと小さなアノードの組み合わせは、最も好ましくない組み合わせです。
4.隙間腐食
同じ種類または異なる種類の金属、または金属と非金属が接触すると、隙間が形成され、隙間またはその隣接領域が腐食しますが、隙間の外側の領域は腐食されません。{0}これは、隙間内の酸素の欠乏によって引き起こされ、濃淡電池が形成されます。隙間腐食は合金の種類にほぼ依存せず、耐食性の高い合金でも発生する可能性があります。-隙間の上部の酸性環境は腐食の原動力であり、堆積物下腐食の一種です。- 6063 合金の建築用アルミニウム プロファイル上のモルタルの下の腐食は、非常に一般的な種類の析出物による隙間腐食です。-フランジ接続部、ナット締結面、重ね継ぎ手、溶接気孔、錆層の下の領域、金属表面上のスラッジ、スケール、不純物などの堆積物はすべて、隙間腐食を引き起こす可能性があります。
5. 応力腐食割れ
応力腐食割れは、引張応力と特定の腐食媒体の共存によって引き起こされる腐食割れです。応力は外部応力または金属内部の残留応力であり、後者は加工および製造中の変形、焼入れ中の激しい温度変化、または内部構造変化による体積変化によって発生する可能性があります。リベット締め、ボルト締結、圧入、焼きばめなどによって生じる応力も残留応力です。応力腐食割れは、金属表面の引張応力が降伏強度 Rpo.2 に達すると発生します。 2000 および 7000 シリーズ アルミニウム合金の厚板では焼入れ中に残留応力が発生します。残留応力は、航空機部品の加工時や部品への転写時の変形を防ぐために、時効処理の前に事前に引き伸ばして除去する必要があります。{6}}
6. 粒界腐食
このタイプの腐食は剥離、剥離、または層状腐食とも呼ばれ、単に剥離と呼ばれることもあります。これは、2000、5000、6000、および 7000 シリーズの合金における特殊な形式の腐食であり、押出成形品でよく見られます。一度発生すると、雲母のように層ごとに剥がれてしまいます。
7. 糸状腐食
これは、アルミニウム素材の塗膜やその他のコーティングの下に虫のようなパターンで発生する一種の腐食ですが、陽極酸化皮膜の下ではこの腐食は確認されていません。{0}}これは通常、航空機のアルミニウム構造部品や建物や構造物のアルミニウム部品のコーティングの下で発生します。糸状腐食は、材料の組成、コーティング前の前処理、および環境要因に関連しています。-環境要因とは、温度、湿度、塩化物などを指します。
6000 シリーズ合金の粒界腐食
ほとんどの場合、粒界腐食は、少量の銅と高レベルの Si/Mg を含む合金で発生します。通常、ほとんどの銅含有合金の銅含有量は 0.4% を超えませんが、銅含有量が 1.1% もの高い合金は、{9}6013、6113、6056、6156- の 4 つだけです。合金の機械的特性を向上させるために、Al-Mg-Si 合金に銅が添加されます。研究によると、粒界腐食を受けやすい合金では、高分解能走査透過型電子顕微鏡-で、銅が豊富な偏析層と陰極 Q 相析出物が観察されることがよくあります-。 Q 相は分子式 Cu2Mg8Si5Al4 を持つ四元金属間相で、粒界に沿って析出し、隣接する固溶体の陽極溶解を引き起こし、析出のないゾーンが形成されます。
粒界腐食感受性試験
アルミニウム合金の粒界腐食感受性を判断する場合、現場試験と加速浸漬試験という 2 つの一般的な試験方法が使用されます。-加速試験では、腐食を促進するために、塩酸を含む塩化カリウム (ISO 11846 方法 B) や過酸化水素を添加した塩化カリウム (ASTM G110) などの溶液がよく使用されます。試験後、試験片の断面を金属組織学的に検査するか、機械的特性の損失を測定します。- ISO 11846 加速テストの結果は、海洋大気中での現場テストと非常に一致しています。-ただし、加速試験では、粒界腐食の影響を受けやすいアルミニウム材料は試験片表面近くのほぼすべての粒界で激しい腐食（均一粒界腐食）を示しますが、現場試験では試験片表面の限られた領域でのみ腐食が見られます（局部腐食）。{10}}それにもかかわらず、加速試験は、材料が粒界腐食しやすいかどうかを正確に判断するための標準的な方法であり続けています。
