ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Contribution to the growth kinetics of the intergranular corrosion of age-hardened Al-Cu alloys - Part I: Results of the foil penetration techniqueThe growth kinetics of the intergranular corrosion (IC) of age-hardened Al-Cu-alloys in aqueous chloride solutions under potentiostatic conditions have been investigated using the foil penetration technique originally developed for pit growth measurements. The two tested systems were a pure binary Al-4% Cu-alloy (sheet thicknesses 0.2 and 0.5 mm) in 0.01 m NaCl, pH 11, and a commercial AA 2024 type alloy (various sheet thicknesses ranging from 0.2 to 1.0 mm) in 0.1 m NaCl, pH 7, respectively. Both alloys were tempered to maximum IC susceptibility and have been tested at potentials where selective anodic dissolution of the grain boundary regions occurs. As a reference system, the pit growth kinetics in commercial pure aluminum (sheet thicknesses ranging from 0.2 to 1.0 mm) in 0.01 m NaCl + 0.01 m Na2SO4 (as pit initiation inhibitor), pH 11, have been investigated at an applied potential considerably higher than the pitting potential.The experimental results have shown that, for the IC in the finegrained commercial alloy, a uniform growth kinetic valid for the whole range of sheet thicknesses, as for the case of pitting, cannot be formulated. The correlation of the current-time-curves and the attack morphologies (after penetration) for different sheet thicknesses with the penetration times leads to the conclusion that the growth kinetics of intergranular attacks are related to the number of sites of active attack (cracks) per metal volume. This specific number of actively growing cracks depends on the grain size and on the electrochemical conditions and, for given parameters, on the exposure time and therefore on the sheet thickness. For the commercial alloy examined, the following three stages of attack with decreasing penetration velocity of the IC could be distinguished:activation stagetransition stagestable, macroscopic grain boundary dissolution.The coarse-grained pure binary alloy showed a markedly higher penetration velocity of the IC under milder electrochemical conditions. This alloy is suitable for a model investigation of the first stage of attack but no quantitative kinetic information could be obtained from the only two disposable sheet thicknesses. The pit growth measurements in pure aluminum showed that the square root-of-time growth law previously found for thin foils and sheets is valid for deep pits too.The discussion explains that the electrochemical mechanisms of pitting of aluminum and of the IC in Al-Cu-based alloys are identical and that the basic difference lies in the geometry of the sites of attack. The ohmic control of the aluminum dissolution and therefore of the growth kinetics of pits and intergranular cracks is governed by the total anodic area and its different time dependence during the growth of the sites of local attack.
Notes:
Die Wachstumskinetik der interkristallinen Korrosion (IK) von ausgehärteten Al-Cu-Legierungen in wäßrigen Chloridlösungen unter potentiostatischen Bedingungen wurde mit der ursprünglich für Lochwachstumsmessungen entwickelten Folien-Durchbruchsmethode untersucht. Als Versuchssysteme wurden eine reine binäre Al-4%Cu-Modellegierung von 0.2 und 0.5 mm Dicke in 0.01 m NaCl, pH 11, und eine technische Legierung des Typs AA 2024 im Dickenbereich 0.2-1.0 mm in 0.1 m NaCl, pH 7, eingesetzt. Beide Legierungen wurden in ihren maximal IK-sensibilisierten Ausscheidungszuständen bei Messpotentialen im Bereich der selektiven anodischen Auflösung der korngrenzennahen Bereiche untersucht. Als Referenzsystem wurde die Lochwachstumskinetik an technischem Reinaluminium im Dikkenbereich 0.1-1.0 mm in 0.01 m NaCl + 0.01 m Na2SO4 (als Lochbildungsinhibitor), pH 11, bei einem wesentlich über dem Lochwachstumspotential angesetzten Meßpotential bestimmt.Die experimentellen Ergebnisse haben gezeigt, daß für die IK in der feinkörnigen technischen Legierung keine für den gesamten untersuchten Dickenbereich gültige einheitliche Wachstumskinetik, ähnlich wie für das Lochwachstum, formuliert werden kann. Aus der Korrelation der Strom-Zeit-Verläufe und der Angriffsmorphologien nach erfolgtem Durchbruch für verschiedene Blechdicken mit den zugehörigen Durchbruchszeiten geht hervor, daß die Wachstumskinetik interkristalliner Angriffe durch die Anzahl aktiver Angriffsstellen (Risse), bezogen auf das Metallvolumen, bestimmt wird. Diese spezifische Anzahl aktiv wachsender Risse ist einerseits von der Korngröße und den elektrochemischen Bedingungen und anderseits, bei gegebenen Parametern, von der Versuchszeit und damit von der Blechdicke abhängig. An der untersuchten technischen Legierung konnten die drei aufeinanderfolgenden PhasenAktivierungsphaseÜbergangsphaseStabiler makroskopischer Kornzerfallmit abnehmender Eindringgeschwindigkeit der IK unterschieden werden. Die untersuchte grobkörnige Modellegierung zeigte unter milderen elektrochemischen Bedingungen eine markant größere Eindringgeschwindigkeit der IK. Diese Legierung ist grundsätzlich für die modellmäßige Untersuchung der ersten Phase geeignet, doch konnten aus den nur zwei verfügbaren Blechdicken keine quantitativen kinetischen Informationen abgeleitet werden. Demgegenüber wurde durch die Lochwachstumsmessungen an Reinaluminium das in früheren Untersuchungen an Folien und dünnen Blechen gefundene Wurzel-t-Wachstumsgesetz auch für größere Lochtiefen bestätigt.In der Diskussion wird dargelegt, daß die elektrochemischen Mechanismen der IK in ausgehärteten Al-Cu-Basislegierungen und des Lochwachstums in Aluminium identisch sind und der grundsätzliche Unterschied in der Geometrie der Angriffsstellen liegt. Die Ohmsche Kontrolle der Aluminiumauflösung und damit der Wachstumskinetik von IK und Lochfraß wird durch die Größe der totalen anodischen Fläche und ihrer unterschiedlichen zeitlichen Änderung im Verlaufe des Wachstums der lokalen Angriffsstellen bestimmt.
Additional Material:
8 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19890400406
