Otomobil ısı eşanjörlerinde kullanılan doğrudan soğutmalı döküm (DC) ve ikiz merdaneli sürekli döküm (TRC) ile üretilen modifiye edilmiş folyo 3003 alüminyum alaşımlarının elektrokimyasal yöntemler ile korozyon davranışının karakterizasyonu

Bu çalışmada, ticari olarak elde edilen 70 µm kalınlığa sahip doğrudan soğutmalı döküm (DC) ile üretilen bünyesinde Al-Si-Mn bulunduran 3003 (3003 DC) ve çinko (Zn) ilave edilmiş 3003 alüminyum alaşımı folyo (3003 DC-Zn) ile ikiz merdane sürekli döküm (TRC) yöntemi kullanılarak Zn ile modifiye edilmiş 3003 alaşımının (3003 TRC-Zn) korozyon davranışları, 1 Molarlık NaCI + H2O2 çözelti ortamında ileri seviye elektrokimyasal yöntemler (sırasıyla, açık devre potansiyeli, potansiyodinamik eğriler ve elektrokimyasal empedans spektroskopi) kullanılarak incelenmiştir. Kullanılan alaşımların korozyon testleri öncesi ve sonrası yüzey karakterizasyonu 3B yüzey profilometresi, taramalı elektron mikroskobu ve kimyasal kompozisyon analizleri, optik spektrometere ve X-ışınları kırınım teknikleri ile değerlendirildi. Elde edilen sonuçlar, Zn ilave edilerek modifiye edilen 3003 alüminyum alaşımının TRC yöntemi ile üretilmesi sonucu bu folyoların yüzey pürüzlülüğünün ve korozyon hızı değerlerinin, DC yöntemi ile üretilen benzer alaşımlara göre daha yüksek olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma kapsamında üretilen 3003 TRC-Zn alaşımının arzu edilen seviyede aşırı yüzey pürüzlülüğüne sahip olarak elde edilerek, düşük korozyon direnci özelliklerine sahip olmasından dolayı, otomobil ısı eşanjörü sistemlerinde yer alan galvanik çift yapılarda alternative bir aktif metal (kurban anot) olarak kullanılabilmesi önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler:

3003 alüminyum alaşımları, doğrudan soğutmalı döküm, ikiz merdane sürekli döküm, çinko ilavesi, elektrokimyasal testler, yüzey karakterizasyonu

Characterization of the corrosion behaviour of modified 3003 aluminium finstock alloys made by direct chill casting and twin roll casting routes used in car heat exchange systems using electrochemical tests

In this work, corrosion behaviour of the three different finstock foils: (1) commercially available Al-Si-Mn contained 3003 aluminium (3003 DC), and (2) Zinc added 3003 aluminium (3003 DC-Zn) alloys made by direct chill (DC) caster process and (3) twin roll cast Zn added 3003 aluminium (3003 TRC-Zn) alloys was evaluated using advanced electrochemical corrosion test techniques such as open circuit potential (OCP), potantiodynamic curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Surface characterization of the samples used in this study was performed by 3D profilometer, scanning electron microscopy (SEM) added EDS tool, and chemical composition analysis methods such as optical spectroscopy and X-ray diffraction before and after electrochemical corrosion tests. The results of the study showed that the surface roughness and corrosion rate and impedance values of the 3003 aluminium alloy modified with Zn (3003 TRC-Zn) produced by TRC method had higher values than that of the 3003 DC and 3003 DC-Zn samples. It was concluded that the 3003 TRC-Zn would be of use as a sacrifice metal in car heat exchanger systems, due to its desired poor corrosion resistance.

Keywords:

3003 aluminium alloys, direct chill casting, twin roll casting, zinc addition, electochemical tests, surface characterization,

PDF

___

1. Sanders, R. E., Continuous casting for aluminum sheet: a product perspective. JOM, 64 (2), 291-301, 2012.
2. Wang, J.; Zhou, X.; Thompson, G. E.; Hunter, J. A.; Yuan, Y., Near-surface microstructure on twin-roll cast 8906 aluminum alloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 46 (6), 2688-2695, 2015.
3. Imamura, T.; Shingaki, Y.; Hayakawa, Y., Effect of cold rolling reduction rate on secondary recrystallized texture in 3 Pct Si-Fe steel. Metallurgical and materials transactions A, 44 (4), 1785-1792, 2013.
4. Delijić, K.; Markoli, B.; Naglič, I., The influence of the chemical composition on the corrosion performances of some Al-Fe-Si, Al-Mg-Si and Al-Mg-Mn type of alloys. Metallurgical and Materials Engineering, 20 (4), 217-234, 2014.
5. Liu, B.; Zhang, X.; Zhou, X.; Hashimoto, T.; Wang, J., The corrosion behaviour of machined AA7150-T651 aluminium alloy. Corrosion Science, 126, 265-271, 2017.
6. Le, H.; Sutcliffe, M., Analysis of surface roughness of cold-rolled aluminium foil. Wear, 244 (1-2), 71-78, 2000.
7. Birol, F.; Birol, Y., Corrosion of twin belt and twin roll cast AlMg3Mn alloys. Corrosion Engineering, Science and Technology, 49 (3), 228-235, 2014.
8. Kikkawa, T., New rolling method of reversing cold rolling mill. Proc. AISTech2012, 1780, 1771.
9. Kawahara, A.; Niikura, A.; Doko, T., Development of aluminum alloy fin stock for heat exchangers using twin-roll continuous casting method. Furukawa Review, 24, 81-87, 2003.
10. Barekar, N.; Dhindaw, B., Twin-roll casting of aluminum alloys–an overview. Materials and Manufacturing Processes, 29 (6), 651-661, 2014.
11. Belkhaouda, M.; Bazzi, L.; Salghi, R.; Jbara, O.; Benlhachmi, A.; Hammouti, B.; Douglad, J., Effect of the heat treatment on the behaviour of the corrosion and passivation of 3003 aluminium alloy in synthetic solution, J. Mater. Environ. Sci. 1 (1), 25-33, 2010.
12. Chen, X.; Tian, W.; Li, S.; Yu, M.; Liu, J., Effect of temperature on corrosion behavior of 3003 aluminum alloy in ethylene glycol–water solution. Chinese Journal of Aeronautics, 29 (4), 1142-1150, 2016.
13. Janssen, H.; Bermig, G.; Saß, V.; Schlüter, S., Heat Exchanger, Use of an Aluminium Alloy and of an Aluminium Strip as well as a Method for the Production of an Aluminium Strip. U.S. Patent Application No. 15/603,714.: 2017.
14. Gras, C.; Meredith, M.; Hunt, J., Microdefects formation during the twin-roll casting of Al–Mg–Mn aluminium alloys. Journal of Materials Processing Technology, 167 (1), 62-72, 2005.
15. Ulus, A.; İpek, S. K.; Ekici, H.; Öter, Z. Ç.; Koç, E. In Investigation of Elemental Distribution in the Sheet Sections After Aluminum Continuous Sheet Casting, Cold Rolling and Heat Treatment Processes, TMS Annual Meeting & Exhibition, Springer: 2018; pp 959-969.
16. İpek, S. K.; Ulus, A.; Ekici, H.; Ağaoğlu, G. H.; Orhan, G. In Continuous Casted Aluminum Flat Products Corrosion Characteristic According to Downstream Process, TMS Annual Meeting & Exhibition, Springer: 2018; pp 943-952.
17. Yang, H.; Gao, Y.; Qin, W.; Ma, S.; Wei, Y., Investigation of corrosion behavior of 3003 aluminum alloy in flue gas condensate. Materials and Corrosion, 68 (6), 664-673, 2017.
18. Bordo, K.; Gudla, V. C.; Peguet, L.; Afseth, A.; Ambat, R., Electrochemical profiling of multi-clad aluminium sheets used in automotive heat exchangers. Corrosion Science, 131, 28-37, 2018.
19. POLAT, B.; TİMUR, S.; KELEŞ, Ö., Çinko-alüminyum alasımından üretilmis döküm parçalarının korozyon direncine bakır kaplama proseslerinin etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 1 (3), 103-113, 2013.
20. Uslu, E.; Çatar, R.; Çolak, M., Si ve Cu elementleri içeren alüminyum döküm alaşimlarinin korozyon özelliklerinin belirlenmesi ve karşilaştirilmasi. Sciences (NWSAENS), 12 (3), 133-140.
21. de Souza, S.; Yoshikawa, D.; Izaltino, W.; Assis, S.; Costa, I., Nanostructured surface pre‐treatment based on self‐assembled molecules for corrosion protection of Alclad 7475‐T761 aluminum alloy. Materials and Corrosion, 62 (10), 913-919, 2011.
22. Khan, B.; Rosli, M.; Jahidi, H.; Ishak, M. I.; Zakaria, M.; Jamalludin, M. R.; Khor, C.; Faizal, W.; Rahim, W.; Nawi, M. In Effect of zinc addition on the performance of aluminium alloy sacrificial anode for marine application, AIP Conference Proceedings, AIP Publishing: 2017; p 020074.