Corrosion Behavior of Aluminium Alloys: Potential Application as Sacrificial Anodes
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Cathodic protection is one of the most used techniques to protect steel from corrosion. Protection is achieved by applying a coating with a more active metal forming a galvanic cell. In modern steel industry, Zn is usually applied as the sacrificial anode to protect high strength steel from corrosion in different environments, however, its presence has also shown to increase the risk of hydrogen embrittlement in the materials. To investigate possible solutions, several Al alloys were proposed and tested for the assessment of future applications as sacrificial anode materials. The OCP test and PDP scan were performed in 3.5 wt.% NaCl solutions for 5 different grades of Al alloys, pure Zn, pure Aland plain carbon steel. The initiation of pitting was evaluated and quantified by advanced optical metrology system after immersion of the 5 Al alloys, pure Al and plain carbon steel in 3.5 wt.-% NaCl for 1 h and 24 h.
The presence of additional elements including 2 wt.-% Fe, 15 wt.-% Zn, 0.2 wt.-% Bi, 0.2 wt.-% Sn and0.5 wt.-% MM (60wt%Ce-20wt%La-20wt%Nd) were shown to result in lower OCP for Al used as a sacrificial anode. Considering uniform pitting distribution as a desirable criterion for sacrificial anode-based coatings, the combination of alloying element Bi-Sn-MM showed a significant effect increasing the pitting number and uniformity of pitting distribution in the Al matrix. The single addition of 2 wt.-% Fe did not provide ideal pitting distribution for sacrificial anode applications, whereas introducing 15 wt.-% Zn in an Al-2 wt.-% Fe alloy greatly improved the uniformity of the pitting distribution.
Abstract [sv]
Katodiskt skydd är en av de mest använda metoderna för att skydda stål från korrosion. Detta skydd uppnås genom att applicera en beläggning med en mer aktiv metall på det material som önskas skyddas och ger därmed ett galvaniskt skydd. I modern stålindustri används Zn vanligtvis som offeranod för att skydda det höghållfasta stålet från korrosion i olika miljöer, dock med risk för väteförsprödning. För att undersöka möjliga alternativ till Zn, föreslås och testades flera Al-legeringar som möjliga kandidater för offeranodmaterial. OCP och PDP mätningar utfördes i 3,5 vikt-% NaCl för5 olika typer av Al-legeringar, ren Zn, ren Al och vanligt kolstål. Initieringen av gropfrätning utvärderades och kvantifierades efter 1 och 24 h exponering av 5 Al-legeringar, rent Al och vanligt kolstål i 3,5 vikt-% NaCl med hjälp ett avancerat optiskt mätinstrument. Effekten av tillsatta element som 2 vikt-% Fe, 15 vikt-% Zn, 0,2 vikt-% Bi, 0,2 vikt-% Sn och 0,5 vikt-% MM (60 vikt-% Ce-20 vikt-%La-20 vikt-% Nd) utvärderas med syfte att sänka OCP nivån för Al för att möjliggöra dess tillämpning som offeranod. Kombinationen av legeringselementen Bi-Sn-MM ökade mängden lokalangrepp(punktfrätning) betydligt samt enhetligheten i gropfördelningen. En tillsats av 2 vikt-% Fe resulterade inte i en idealisk gropfördelning för offeranodapplikationer. Införandet av 15 vikt-% Zn i en Al-Fe-legering resulterade däremot i avsevärt förbättrad enhetlighet i gropfördelningen.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 51
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:505
Keywords [en]
Sacrificial Anode, Al Alloys, Electrochemistry, Pitting Corrosion, Microstructure, Surface Morphology, OCP, Corrosion Behavior.
Keywords [sv]
Offeranod, Al-legeringar, Elektrokemi, Gropfrätning, Mikrostruktur, Ytmorfologi, OCP, Korrosion
National Category
Surface- and Corrosion Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-353058OAI: oai:DiVA.org:kth-353058DiVA, id: diva2:1896928
External cooperation
RISE (Research Institutes of Sweden AB)
Subject / course
Materials and Process Design
Educational program
Master of Science in Engineering
Supervisors
Examiners
2024-09-112024-09-112025-02-09Bibliographically approved