Effect of copper on the corrosion of extruded AlMgSi(Cu) alloy profiles

• Autorzy: Nowak Marek G. , Kozik Anna , Wala Katarzyna , Płonka Bartłomiej , Boczkal Sonia , Szymański Wojciech , Kapinos Dawid

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2025.6.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ miedzi na korozję profili wytłaczanych ze stopu AlMgSi(Cu)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Previous research on 6xxx series aluminium alloys has primarily focused on either general mechanical properties or corrosion resistance related to a single type of corrosion. However, a systematic analysis of the effect of varying copper content within the range of 0.6–1.2% on multiple forms of corrosion simultaneously, particularly stress corrosion cracking (SCC), intergranular corrosion and pitting corrosion, has been lacking. This study addresses this gap by providing a comprehensive comparative assessment of the influence of copper content on all three types of corrosion within a unified experimental framework. Experimental investigations were conducted using continuous immersion tests, cyclic exposure involving the filling and emptying of corrosive solutions, and electrochemical techniques. The latter offered a detailed understanding of the corrosion mechanisms in the presence of copper. The results showed that Cu content in the range of 0.6–1.2% did not negatively affect the alloy’s resistance to SCC or intergranular corrosion. However, an increased susceptibility to pitting corrosion was observed at 1.2% Cu. The alloys also demonstrated good resistance to artificial corrosive atmospheres, indicating their stability in aggressive environmental conditions. This research is novel in its integrated approach to evaluating the effects of copper content on multiple forms of corrosion simultaneously, offering new insights into the trade-offs between alloy composition and corrosion performance.

PL

Poprzednie badania stopów aluminium serii 6xxx koncentrowały się głównie na ogólnych właściwościach mechanicznych lub odporności na korozję w odniesieniu do jednego rodzaju korozji. Jednakże brakowało systematycznej analizy wpływu zmiennej zawartości miedzi w zakresie 0,6–1,2% na wiele form korozji jednocześnie, w szczególności na pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC), korozję międzykrystaliczną i korozję wżerową. Niniejsze badania zapewniają kompleksową ocenę porównawczą wpływu zawartości miedzi na wszystkie trzy rodzaje korozji w ramach ujednoliconych ram eksperymentalnych. Badania eksperymentalne przeprowadzono za pomocą ciągłych testów zanurzeniowych, cyklicznej ekspozycji obejmującej napełnianie i opróżnianie roztworów korozyjnych oraz technik elektrochemicznych. Te ostatnie zapewniły szczegółowe zrozumienie mechanizmów korozji w obecności miedzi. Wyniki wykazały, że zawartość Cu w zakresie 0,61,2% nie miała negatywnego wpływu na odporność stopu na SCC lub korozję międzykrystaliczną. Jednakże zwiększoną podatność na korozję wżerową zaobserwowano przy 1,2% Cu. Stopy wykazały również dobrą odporność na sztuczne atmosfery korozyjne, co wskazuje na ich stabilność w agresywnych warunkach środowiskowych. Badania te są nowatorskie ze względu na zintegrowane podejście do oceny wpływu zawartości miedzi na wiele form korozji jednocześnie, oferując nowe spojrzenie na kompromisy między składem stopu a odpornością na korozję.

Słowa kluczowe

EN

AlMgSi(Cu) alloy; pitting corrosion; intergranular corrosion; stress corrosion cracking (SCC); effect of copper content

PL

stop AlMgSi(Cu); korozja wżerowa; korozja międzykrystaliczna; pękanie korozyjne naprężeniowe; wpływ zawartości miedzi

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 6
• Strony: 160--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nowak Marek G.

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-9722-1971

autor

Kozik Anna

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-1975-7754

autor

Wala Katarzyna

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-8577-2514

autor

Płonka Bartłomiej

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-3573-1212

autor

Boczkal Sonia

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-3421-4723

autor

Szymański Wojciech

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-3372-7869

autor

Kapinos Dawid

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Skawinie, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-9429-8909

Bibliografia

• [1] L. Hesami. 2023. “Effect of Cu addition on microstructure and corrosion behavior of Al–15Mg2Si composite.” Materials Testing 65(10):1498–1507. https://doi.org/10.1515/mt-2023-0217.
• [2] Z. Wang. 2014. “Improving the intergranular corrosion resistance of Al–Mg–Si– Cu alloys without strength loss by a two-step aging treatment.” Materials Science and Engineering 590(10): 267–273. doi.org/10.1016/j.msea.2013.10.001.
• [3] K. U. Bhat, D. B. Panemangalore, S. B. Kuruveri, M. John, P. L. Menezes. 2022. “Surface Modification of 6xxx Series Aluminum Alloys.” Coatings 12(2): 180. doi.org/10.3390/coatings12020180.
• [4] H. Jin, R. Guan, D. Tie. 2022. “Mechanical and Conductive Performance of Aged 6xxx Aluminium Alloy during Rotary Swaging.” Crystals 12(4): 530. doi.org/10.3390/cryst12040530.
• [5] B. Płonka. 2024. “Influence of copper content on the structure and properties of aluminium alloys.” Archives of Civil and Mechanical Engineering 24: 8. doi. org/10.1007/s43452-023-00811-7.
• [6] M. Mikolajčík. 2024. “Influence of Copper Addition on the Mechanical Properties and Corrosion Resistance of Self-Hardening Secondary Aluminium Alloy AlZn10Si8Mg.” Metals 14(7): 776. https://doi.org/10.3390/met14070776.
• [7] K. Surani. 2024. “Effect of copper addition on mechanical properties and microstructures of LM25 cast alloys.” AIP Advances 14: 045025. doi: 10.1063/5.0191897.
• [8] D. J. Chakrabarti, D. E. Laughlin. 2004. “Phase relations and precipitation in Al–Mg–Si alloys with Cu additions.” Progress in Materials Science 49: 389–410.
• [9] M. Torsæter, W. Lefebvre, C. D. Marioara, S. J. Andersen, J. C. Walmsley, R. Holmestad. 2011. “Study of intergrown L and Q′ precipitates in Al–Mg–Si–Cu alloys.” Scripta Materialia 64(9): 817–820. doi.org/10.1016/j.scriptamat.2011.01.008.
• [10] L. Ding, Z. Jia, J. F. Nie, Y. Weng, L. Cao, H. Chen, X. Wu, Q. Liu. 2018. “The structural and compositional evolution of precipitates in Al-Mg-Si-Cu alloy.” Acta Materialia 145(15): 437–450. doi.org/10.1016/j.actamat.2017.12.036.
• [11] R. Vissers, M. A. Huis, J. Jansen, H. W. Zandbergen, C. D. Marioara, S. J. Andersen. 2007. “The crystal structure of the β′ phase in Al–Mg–Si alloys.” Acta Materialia 55(11): 3815–3823. doi.org/10.1016/j.actamat.2007.02.032.
• [12] X. Zhang, Y. Lv, T. Hashimoto, J. Nilsson, X. Zhou. 2021. “Intergranular corrosion of AA6082 Al-Mg-Si alloy extrusion: The influence of trace Cu and grain boundary misorientation.” Journal of Alloys and Compounds 853: 157228. doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157228.
• [13] G. Svenningsen, M. H. Larsen, J. H. Nordlien, K. Nisancioglu. 2006. “Effect of thermomechanical history on intergranular corrosion of extruded AlMg- Si(Cu) model alloy.” Corrosion Science 48(12): 3969–3987. doi.org/10.1016/j.corsci.2006.03.018.
• [14] G. Svenningsen, M. H. Larsen, J. C. Walmsley, J. H. Nordlien, K. Nisancioglu. 2006. „Effect of artificial aging on intergranular corrosion of extruded AlMgSi alloy with small Cu content.” Corrosion Science 48(6): 1528–1543. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.045.
• [15] G. Svenningsen. 2006. “Effect of high temperature heat treatment on intergranular corrosion of AlMgSi(Cu) model alloy.” Corrosion Science 48(1): 258– 272. doi.org/10.1016/j.corsci.2004.12.003.
• [16] G. Svenningsen. 2006. “Effect of low copper content and heat treatment on intergranular corrosion of model AlMgSi alloys.” Corrosion Science 48(1): 226– 242. doi.org/10.1016/j.corsci.2004.11.025.
• [17] O. Engler. 2017. “Influence of copper additions on materials properties and corrosion behaviour of Al–Mg alloy sheet.” Journal of Alloys and Compounds 710(5): 650–662. doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.03.298.
• [18] Z. Wang, L. Dong, B. Hu, B. Chen. 2023. “The Effect of Cu Addition on Corrosion Resistance of Al-Si-Mg-Cr Alloy.” Metals 13(4): 795. https://doi.org/10.3390/met13040795.
• [19] H. Li, P. Zhao, Z. Wang, Q. Mao, B. Fang, R. Song, Z. Zheng. 2016. “The intergranular corrosion susceptibility of a heavily overaged Al-Mg-Si-Cu alloy.” Corrosion Science 107: 113–122. doi.org/10.1016/j.corsci.2016.02.025.
• [20] Z. Wang, H. Li, F. Miao, W. Sun, B. Fang, R. Song, Z. Zheng. 2014. “Improving the intergranular corrosion resistance of Al–Mg–Si–Cu alloys without strength loss by a two-step aging treatment.” Materials Science and Engineering A590: 267–273. doi.org/10.1016/j.msea.2013.10.001.
• [21] ECSS-Q-ST-70-37C: Determination of the susceptibility of metals to stress-corrosion cracking.
• [22] ISO 6892-1:2019: Metallic materials - Tensile testing - Part 1: Method of test at room temperature.
• [23] ISO 11846:1995: Corrosion of metals and alloys - Determination of resistance to intergranular corrosion of solution heat-treatable aluminium alloys.
• [24] ISO 8407:2021: Corrosion of metals and alloys - Removal of corrosion products from corrosion test specimens.
• [25] ASTM G69-20: Standard Test Method for Measurement of Corrosion Potentials of Aluminium Alloys.
• [26] The European Cooperation for Space Standardization, ECSS-Q-ST-70-36C: Material selection for controlling stress-corrosion cracking.
• [27] W. Jurczak. 2005. “Wpływ naprężeń rozciągających na korozję stopu AlMg5 wyznaczoną metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej.” Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej XLVI.2 (161).
• [28] O. H. Çelik, O. Yücel. 2023.“Effect of chemical composition and heat treatment on intergranular corrosion and strength of AlMgSiCu alloys.” High Temperature Materials and Processes 42: 20220284. doi.org/10.1515/htmp-2022-0284.
• [29] Y. Zheng, B. Luo, Z. Bai, J. Wang, Y. Yin. 2017. “Study of the Precipitation Hardening Behaviour and Intergranular Corrosion of Al-Mg-Si Alloys with Differing Si Contents.” Metals 7: 378. doi:10.3390/met7100387.
• [30] H. Zhou, W. Yao, C. Du, S. Song, R. Wu. 2017. “Corrosion Behavior of the Al2Cu Intermetallic Compound and Coupled Al2Cu/Al.” Int. J. Electrochem. Sci. 12: 9542–9554. doi:10.20964/2017.10.32.
• [31] H. Zhan, J. M. C. Mol, F. Hannour, L. Zhuang, H. Terryn, J. H. W. Wit. 2008. “The influence of copper content of intergranular corrosion of model AlMgSi(Cu) alloys.” Materials and Corrosion 59(8): 670–675. doi: 10.1002/maco.200804110.
• [32] A. Román, C. Méndez, C. Gervasi, R. Rebak, A. Ares. 2021. “Corrosion Resistance of Aluminum-Copper Alloys with Different Grain Structures.” Journal of Materials Engineering and Performance 30: :131–144. doi.org/10.1007/s11665-020-05344-1.
• [33] S. Fletcher. 2009. “Tafel slopes from first principles”. J. Solid State Electrochem. 13: 537–549. doi.org/10.1007/s10008-008-0670-8.