Study on corrosion properties of solid-state recycled aluminium

Sustainable production industries of aluminium alloys are investigating solid-state recycling techniques in recent years to prevent remelting and reduce energy consumption. Hot roll bonding of aluminium machining chips is a promising approach for producing bulk material with desired density while retaining the original composition. However, microstructural changes due to plastic deformation and subsequent heat treatment can influence corrosion behavior, especially in chloride-rich environments. This is a critical aspect for evaluating the reliability of solid-state recycled aluminium alloys. This study aims to investigate the effects of thermomechanical processing on the corrosion behavior of solid-state recycled EN AW-6005A aluminium alloy. Consolidated aluminium chips were hot roll bonded with thickness reductions of 70%, 80%, and 90%. Solution treatment and T6 ageing were performed on some specimens to evaluate microstructural homogenization effects. Grain structure, interfacial bonding, and intermetallic distribution were characterized using optical microscopy and SEM/EDS. Potentiodynamic polarization and 4-day gravimetric mass loss tests were carried out in artificial seawater to evaluate the corrosion behavior. Results indicate that deformation levels and subsequent heat treatment have a significant influence on corrosion kinetics. Among the hot roll bonded samples, the 80% thickness reduction exhibited the maximum corrosion rate. Intermediate levels of plastic deformation increase microstructural heterogeneity and defect density, thus promoting localized corrosion. T6-treated samples exhibited consistently lower corrosion current density and rate compared to untreated ones. EDS analysis confirms that localized corrosion is initiated by Fe- and Mn-rich intermetallics. Similar corrosion potential values were measured for all the samples, indicating that processing effects influence kinetics more than thermodynamic stability. Sustainable solid-state recycled EN AW-6005A aluminium alloy exhibited similar corrosion behavior to bulk material after suitable heat treatment. This demonstrates that solid-state recycled aluminium alloys can compete with bulk material in terms of corrosion resistance with optimized processing conditions.

La produzione sostenibile delle leghe di alluminio sta adottando sempre più tecniche di riciclo allo stato solido al fine di evitare la rifusione e ridurre il consumo energetico. La laminazione a caldo (hot roll bonding) di trucioli di lavorazione in alluminio rappresenta un approccio promettente per ottenere materiale massivo ad elevata densità, mantenendo invariata la composizione chimica originaria. Tuttavia, le modifiche microstrutturali indotte dalla deformazione plastica e dai successivi trattamenti termici possono influenzare il comportamento a corrosione, in particolare in ambienti ricchi di cloruri. Questo aspetto risulta fondamentale per valutare l’affidabilità strutturale delle leghe di alluminio riciclate allo stato solido. Il presente studio si propone di investigare l’effetto del processo termomeccanico sul comportamento a corrosione della lega EN AW-6005A riciclata allo stato solido. I trucioli consolidati sono stati sottoposti a laminazione a caldo con riduzioni di spessore del 70%, 80% e 90%. Su alcuni provini sono stati eseguiti trattamenti di solubilizzazione e invecchiamento artificiale (condizione T6) al fine di valutare l’effetto dell’omogeneizzazione microstrutturale. La caratterizzazione della struttura dei grani, della qualità di saldatura interfaciale e della distribuzione delle particelle intermetalliche è stata effettuata mediante microscopia ottica e microscopia elettronica a scansione con analisi EDS. Il comportamento a corrosione è stato valutato in acqua marina artificiale mediante prove di polarizzazione potenziodinamica e test gravimetrici di perdita di massa della durata di 4 giorni. I risultati evidenziano che il livello di deformazione e i trattamenti termici successivi influenzano significativamente la cinetica di corrosione. Tra i campioni laminati, la riduzione dell’80% ha mostrato la velocità di corrosione più elevata. Livelli intermedi di deformazione plastica aumentano infatti l’eterogeneità microstrutturale e la densità di difetti, favorendo l’innesco di fenomeni di corrosione localizzata. I campioni trattati T6 hanno invece mostrato valori di densità di corrente di corrosione e velocità di corrosione inferiori rispetto ai campioni non trattati. L’analisi EDS ha confermato che la corrosione localizzata è innescata da particelle intermetalliche ricche in Fe e Mn. I valori di potenziale di corrosione sono risultati simili per tutte le condizioni, indicando che il processo di fabbricazione influenza principalmente la cinetica del fenomeno piuttosto che la stabilità termodinamica del materiale. La lega EN AW-6005A riciclata allo stato solido ha mostrato un comportamento a corrosione comparabile a quello del materiale massivo in condizione T6, qualora sottoposta a trattamento termico appropriato. Ciò dimostra che le leghe di alluminio riciclate allo stato solido possono competere con il materiale convenzionale in termini di resistenza alla corrosione, se supportate da adeguate condizioni di processo.