Le sfide metallografiche associate all'alluminio e sue leghe variano notevolmente a seconda della purezza del metallo. Qui potrete scoprire come preparare qualsiasi prodotto in alluminio per l'esame metallografico in modo rapido ed efficiente.
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Fig. 1: Lega di alluminio 2024, fusa, con precipitazione eutettica ai bordi dei grani, senza attacco, ingr. 200x
Fig. 2: Come nella Fig. 1, omogeneizzato, senza attacco, ingr. 200x
Fig. 3: Come nella Fig. 2, laminato a caldo, senza attacco, ingr. 200x
Leghe di alluminio fuso
Le fusioni di alluminio sono principalmente legate per migliorare le proprietà meccaniche del metallo e si differenziano in base ai principali elementi leganti: silicio, magnesio e rame. Gli elementi Ieganti che superano la saturazione della soluzione solida precipitano in metallo puro, come il silicio o come fasi eutettiche e intermetalliche.
Il silicio incrementa la colabilità dell'alluminio. Nelle leghe eutettiche come AlSi12, vengono aggiunte piccole quantità di sodio prima della colata per raffinare l'eutettico. In questo processo di raffinazione, invece di precipitare sotto forma di aghi o placche grossolani (Fig. 4), il silicio forma un eutettico molto fine con la soluzione solida α (Fig. 5). L'effetto tempra di queste leghe è molto debole, si aggiunge quindi il magnesio per poterle temprare all'invecchiamento.
Le leghe fuse con proprietà specifiche vengono utilizzate in diversi gruppi di prodotti, tra cui la produzione di pistoni, cuscinetti a scorrimento, componenti di ingegneria meccanica, teste di cilindri e ganasce per freni.
| Alcune delle più importanti leghe fuse e loro proprietà | |
| AlSi10Mg | Temprato all'invecchiamento. Resistente alle vibrazioni e alla corrosione |
| AlSi5Cu1 | Temprato all'invecchiamento. Buona colabilità per saldature e sezioni sottili |
| AlMg3 | Resistente all'acqua di mare |
| AlSi25+ CuNi | Temprato all'invecchiamento. Lega speciale per pistoni; resistente all'usura grazie all'elevato contenuto di Si |
| AlMgSiPb | Adatto alla lavorazione |
| AlSi9Cu3 | Lega universale per la fusione e lega più importante per la pressofusione |
Fig. 4: Fusione alluminio-silicio, non raffinata, 500x
Fig. 5: Fusione alluminio-silicio, raffinata, 500x
La metallografia dell'alluminio viene utilizzata nel controllo qualità per determinare la granulometria e identificare difetti microstrutturali su campioni lucidati e attaccati. Inoltre, i campioni vengono spesso controllati per verificare la presenza di impurità, come ossidi di zirconio o alluminuri.
La lega di alluminio fuso viene valutata per la forma, la distribuzione delle fasi e l'eventuale porosità. Nel materiale lavorato, si analizzano i difetti risultanti dal processo di laminazione ed estrusione e gli spessori misurati della placcatura.
Fig. 6: Ossido nella superficie dell'alluminio pressofuso, 50x
| Panoramica delle sfide e delle soluzioni metallografiche | |
| Sfida: | Soluzione: |
| L'alluminio puro è molto tenero e soggetto a deformazioni meccaniche e graffi | Spianatura con fogli o carte SiC più fini possibile |
| Le particelle di carburo di silicio e di diamante possono rimanere incorporate nella superficie del campione | La lucidatura diamantata e/o la lucidatura finale devono durare abbastanza da rimuovere tutte le particelle incorporate |
| Le leghe estremamente lavorate e deformate sono difficili da contrastare, rendendo difficile l'interpretazione della struttura | - Lucidatura finale con sospensione di silice colloidale - Anodizzazione con reagente Barker |
Continuate a leggere per una descrizione dettagliata su come preparare l'alluminio e le sue leghe per un'analisi metallografica rapida e precisa.
Fig.7: Particelle di diamante incorporate nell'alluminio puro dopo la lucidatura a 3 μm, 200x
*In alternativa, utilizzare MD-Dac
* Per evitare graffi grossolani, il Foglio SiC o la Carta possono essere strofinati con della cera prima della prelevigatura.
** In alternativa, MD-Dac
* Per evitare graffi grossolani, il Foglio SiC o la Carta possono essere strofinati con della cera prima della prelevigatura.'
Fig. 9: Fusione di alluminio-silicio, dopo la lucidatura diamantata da 3 μm, sono ancora visibili piccoli graffi, 200x
Fig.10: Struttura identica a quella della Fig. 9, ma lucidata finemente con sospensione OP-U. La matrice è ben lucidata e l'eutettico ha un maggiore contrasto, 200x
Fig.11: Fusione di alluminio e silicio lucidata troppo a lungo consospensione OP-S, precipitati di silicio in rilievo, 100x
Se dopo la lucidatura si anodizza il campione con il reagente di Barker, si otterrà un contrasto cromatico particolarmente adatto alla valutazione delle granulometrie. Per ottenere l'effetto cromatico, osservare il campione sotto luce polarizzata con piastra colorata sensibile a λ1⁄4.
Fig.12: Piastra placcata, anodizzata, le aree dei grani sono visibili chiaramente e adatte per l'analisi automatica dell'immagine, luce polarizzata con piastra λ1⁄4, 100x
Fig.13: Pezzo in alluminio stampato, macro attacco, rivelazione di precipitati primari ed eterogenei
Attenersi sempre alle normali precauzioni di sicurezza quando si utilizzano prodotti chimici.
| Macro attacco | |
| Per alluminio puro | 90 ml di acqua |
| 15 ml di acido cloridrico | |
| 10 ml di acido fluoridrico | |
| Attacco profondo per rivelare la struttura dendritica primaria | |
| 100 ml di acqua | |
| 10-25 g di idrossido di sodio | |
| Micro attacco | |
| Reagente Flick: attacca i bordi dei grani per la maggior parte di tipi di allumio e leghe | |
| 90-100 ml di acqua | |
| 0,1-10 ml di acido fluoridrico | |
| Reagente Dix e Keller: attacca la superficie del grano per leghe di alluminio e rame, adatto anche per alluminio puro | |
| 190 ml di acqua | |
| 5 ml di acido nitrico | |
| 10 ml di acido cloridrico | |
| 2 ml di acido fluoridrico | |
| Reagenti per l'attacco a colori: | Soluzione di acido molibdico secondo Klemm o Weck |
Fig.15: Lega sperimentale di alluminio al 6% Si e 10% di rame, senza attacco
Fig.16: Identico alla Fig. 15, ma attaccato per 30 secondi con 1 g di acido molibdico in 200 ml di acqua + 6 g di cloruro di ammonio. Il silicio è blu scuro e si distingue dal CuAl2grigiastro
Tutte le immagini sono fornite da Xiuping Jiang, Specialista delle applicazioni e Responsabile di laboratorio, Cina
Per informazioni specifiche relative sulla preparazione metallografica dell'alluminio, contattate i nostri specialisti delle applicazioni.