Corrosion of Nonferrous Metal Materials

Předkládaná dizertační práce se blíže zabývá korozní odolností neželezných kovů. Ke komplexnímu poznání možností zvýšení korozní odolnosti je třeba pochopení jednotlivých vlivů působících na korozní systém vzorku a jeho okolního prostředí. Za tímto účelem je teoretická část zaměřena na tepelné zpracování, korozi a ochranné povlaky neželezných kovů. Pro bližší zkoumání bylo nutné definovat několik konstantních proměnných. Za tímto účelem byla vybrána skupina hořčíkových slitin, a z nich konkrétně slitina AZ91 a elektrolyt 3,5% roztok NaCl. Slitina AZ91 má heterogenní strukturu tvořenou tuhým roztokem hliníku v hořčíku, intermetalickou fází Mg17 Al12 a jejich eutektikem. Na těchto heterogenitách dochází ke vzniku lokálních mikročlánků a tedy přednostní korozi. K zvýšení korozní odolnosti této slitiny je navržen kombinovaný proces tepelného zpracování a vytvoření ochranného fosfátového povlaku. K cílenému vytvoření požadované struktury ovlivňující následné vylučování kompaktního povlaku bylo definováno homogenizační žíhání s precipitačním vytvrzováním T6. Mezi dílčí cíle práce patří optimalizace běžných procesů pro zefektivnění zavedených procesů v technické praxi. K tomuto účelu bylo navrženo optimalizované tepelné zpracování T6 pomocí urychleného chlazení vzorku do vody či kapalného dusíku. Modifikace běžného postupu fosfátování spočívala ve vynechání kroku aktivace. Korozní odolnost připravených vzorků je hodnocena pomocí ponorových zkoušek a elektrochemických metod - kombinovaných potenciodynamických křivek a elektrochemické impedanční spektroskopie. K urychlení zhodnocení zkorodované plochy vzorku v technické praxi je navrženo využití automatické obrazové analýzy. Pomocí elektrochemických metod bylo prokázáno podstatné zlepšení korozní odolnosti tohoto systému oproti tepelně nezpracovaným vzorkům. Zároveň navržené modifikace postupů je pro specifické účely možné aplikovat. Vlivem urychleného ochlazování je dosaženo homogennější struktury a tím lze vytvořit kompaktnější ochranný povlak. Pro některé druhy fosfátů, v našem případě manganistano-fosfátových povlaků, lze vynechat krok aktivace a detekci fází lze použít pro hodnocení rovnoměrné koroze vzorků.In the presented dissertation thesis, I closely focused on corrosion resistance of non-ferrous metals. For full understanding of the possibilities for increasing corrosion resistance, it was vital to initially recognize the influences to the corrosion system of the samples and their surrounding environment. For this purpose, I focused on heat treatment, corrosion, and protective coatings, in the theoretical part of the thesis. For the subsequent research, it was necessary to define several constant variables, first. For this purpose, I have chosen a group of magnesium alloys, namely AZ91 Alloy and 3.5 % NaCl Electrolyte. AZ91 Alloy is of heterogenous structure formed by a solid solution of aluminum in magnesium, intermetallic phase in Mg17Al12, and their eutectic. Local microcells tend to occur in these heterogenities, which leads to faster corrosion. In order to increase corrosion resistance of the alloy, I used a combination of heat treatment and protective phosphate coating. For creating of the desired structure, which further affects compact coating formation, I selected a process involving solution heating with precipitation hardening T6. Secondary goals of the thesis involved optimization of standard technical procedures for the sake of increasing efficiency. With regard to this goal, I introduced optimized heat treatment T6 using accelerated cooling of a sample in water and liquid nitrogen. A modification besides the standard phosphating procedure was carried out with no activation step. For evaluation of corrosion resistance of the samples, I conducted water immersion tests using electrochemical methods; such as potenciodynamic curves combined with electrochemical impedance spectroscopy. In order to streamline the evaluation of the corrosion surface in technical practice, I used automatic detection. Substantial improvement of corrosion resistance of the above mentioned system, compared to heat-untreated samples, was proven through electrochemical methods. Due to accelerated cooling, a more homogeneous structure was achieved, which could be further utilized to create more uniform protective coating. For some phosphate coating, specifically manganese phosphate coating, I identified certain modifications that were in line with the set goals; i.e. skipping the activation phase, and using automatic detection for evaluation of uniform corrosion on the samples.