LEHCEB surface modification of cast and LPBF AlSi10Mg and its applicability as a pretreatment for anodization

Aluminum alloys are nowadays a developing field in a variety of engineering sectors, mostly aerospace and automotive, where the good strength-to-weight ratio is of major significance due to need of reducing the weight of the vehicles to shift to less impactful transportation, especially considering the current drive to electrification in the automotive industry with batteries increasing the weight of the vehicle significantly. A very common alloy utilized in those fields is AlSi10Mg due to its high castability and weldability of this alloy, however Al-Si alloys are more prone to corrosion with respect to CP Al, so a protection against this phenomenon is needed. Anodization is a frequently employed solution to improve the corrosion resistance of aluminum and its alloys; however, Si particles and other intermetallic particles present in the investigated alloy cause disruptions in the homogeneity of the oxide coating greatly reducing the effectiveness of the barrier anodic coating. In the present work the hard anodization of cast and Laser Powder Bed Fusion (LPBF) AlSi10Mg alloys is investigated, to assess the different behavior of the two alloys. A surface modification pretreatment with a Low Energy High Current Electron Beam (LEHCEB) is utilized to dissolve the silicon and intermetallic particles present in the alloy thanks to the high energy density delivered to the surface by this treatment, the dissolution of those particles should allow a more uniform oxide with improved protection properties. The effect of the LEHCEB treatment on the surface properties of the bare alloys was also carried out.

Le leghe di alluminio rappresentano attualmente un settore in continua evoluzione in numerosi ambiti ingegneristici, in particolare nei settori aerospaziale e automobilistico, dove l’elevato rapporto resistenza/peso riveste un’importanza fondamentale a causa della necessità di ridurre il peso dei veicoli al fine di favorire minore impatto ambientale. Tale esigenza è particolarmente rilevante alla luce dell’attuale transizione verso l’elettrificazione nel settore automobilistico, in cui le batterie contribuiscono ad aumentare significativamente il peso complessivo del veicolo. Una lega ampiamente impiegata in questi settori è l’AlSi10Mg, grazie alla sua elevata colabilità e saldabilità. Tuttavia, le leghe Al-Si risultano maggiormente suscettibili alla corrosione rispetto all’alluminio commercialmente puro (CP Al), rendendo necessaria l’adozione di adeguate strategie di protezione contro tale fenomeno. L’anodizzazione costituisce una soluzione frequentemente adottata per migliorare la resistenza alla corrosione dell’alluminio e delle sue leghe; tuttavia, le particelle di silicio e altre fasi intermetalliche presenti nella lega oggetto di studio causano discontinuità nell’omogeneità del rivestimento di ossido, riducendo in maniera significativa l’efficacia dello strato anodico barriera. Nel presente lavoro viene investigata l’anodizzazione dura di leghe AlSi10Mg ottenute per fusione e mediante Laser Powder Bed Fusion (LPBF), al fine di valutare il diverso comportamento dei due materiali. È stato inoltre impiegato un pretrattamento di modifica superficiale mediante Low Energy High Current Electron Beam (LEHCEB) per dissolvere le particelle di silicio e di intermetallici presenti nella lega grazie all’elevata densità di energia generata dal processo. La dissoluzione di tali particelle dovrebbe consentire la formazione di uno strato ossidico più uniforme e caratterizzato da proprietà protettive migliorate. È stato inoltre valutato l’effetto del trattamento LEHCEB sulle proprietà superficiali delle leghe allo stato non anodizzato.