Post

Jak zapobiegać korozji części metalowych

W pewnych warunkach nawet najmocniejsze części metalowe mogą ulec korozji, która powstaje, gdy metal wchodzi w reakcję z otaczającym go środowiskiem. Każdy metal może w pewnym stopniu ulec korozji, chociaż niektóre metale będą reagować w innym środowisku niż inne.

Żaden metal nie jest całkowicie bezpieczny przed zagrożeniem korozją. Ale co ważne, korozji można zazwyczaj zapobiec lub zminimalizować ją poprzez podjęcie pewnych kroków. Kroki te obejmują dobry projekt produktu, wybór materiału i zastosowanie obróbki powierzchni.

W tym artykule omówiono kilka metod redukcji korozji części metalowych wytwarzanych w technologii obróbki CNC.

Co to jest korozja?

Korozja występuje, gdy metale reagują z utleniaczami w swoim środowisku. Ta reakcja chemiczna powoduje degradację metalu w czasie, pogarszając jego wygląd i naruszając integralność strukturalną.

Korozja to degradacja materiałów spowodowana oddziaływaniem środowiska. Jest to zjawisko naturalne i wymaga spełnienia trzech warunków: wilgoci, powierzchni metalu i utleniacza zwanego akceptorem elektronów. W procesie korozji następuje przekształcenie reaktywnej powierzchni metalu w bardziej stabilną formę, czyli jego tlenek, wodorotlenek lub siarczek.

Każdy metal ma inne właściwości elektrochemiczne. Te właściwości określają rodzaj części, które są podatne na korozję. Na przykład żelazne narzędzia, które przez długi czas były wystawione na działanie wilgotnego środowiska, są podatne na rdzę, podczas gdy miedziane dachy mogą rdzewieć pod wpływem czynników atmosferycznych. Chociaż niektóre metale są bardziej odporne na korozję niż inne (w zależności od środowiska), każdy metal nie jest odporny na wszystkie efekty korozji.

Zły Eefekty korozji

Korozja może mieć różne negatywne skutki dla metali. Kiedy konstrukcje metalowe są skorodowane, stają się niebezpieczne, co może powodować wypadki, takie jak zawalenie się. Nawet niewielka korozja wymaga napraw i konserwacji. W rzeczywistości, globalny roczny bezpośredni koszt korozji metali wynosi około 2,2 biliona USD!

Chociaż wszystkie metale korodują, szacuje się, że zastosowanie odpowiednich metod ochrony może zapobiec 25-30% korozji.

Korozja jest naturalnym procesem, w którym warunki środowiskowe przekształcają metal rafinowany w jego tlenek, wodorotlenek lub siarczek.

Jak zapobiegać korozji części metalowych

Można podjąć kroki, aby zapobiec korozji części metalowych. Większość z tych kroków wykonuje się przed i w trakcie procesu produkcyjnego, ale po ich zastosowaniu można również ograniczyć korozję części.

Podążanie za tymi krokami nie gwarantuje nieograniczonej żywotności części, ale zmniejszy potencjał korozji do pewnego stopnia, pomagając jednocześnie utrzymać normalną funkcję i wygląd części metalowej.

Możesz zapobiec korozji wybierając właściwą metodę:

  • Typ metalu
  • Powłoka ochronna
  • Rozsądna konstrukcja
  • Kontrola środowiska
  • Powłoka protektorowa

Rodzaj metalu

Łatwym sposobem zapobiegania korozji jest stosowanie metali odpornych na korozję, takich jak aluminium lub stal nierdzewna. W zależności od zastosowania, metale te mogą być użyte w celu zmniejszenia potrzeby dodatkowej ochrony antykorozyjnej.

Stal nierdzewna: Żelazo w stali nierdzewnej będzie się utleniać i rdzewieć. Jednak stal o wysokiej zawartości chromu (np. stal nierdzewna 316) nie jest łatwa do rdzewienia, ponieważ chrom tworzy ochronną warstwę tlenku chromu na powierzchni części.

Aluminium: Aluminium nie zawiera żelaza, więc nie będzie rdzewieć. Ochronna warstwa tlenku aluminium tworzy się na powierzchni części, gdy napotyka wilgoć, aby zapobiec korozji.

Miedź, brąz i mosiądz: Czerwone metale, takie jak miedź, brąz i mosiądz zawierają niewiele lub wcale żelaza i nie rdzewieją. Utleniona miedź objawia się zieloną patyną. Chociaż może to nie być estetycznie idealne, może to chronić elementy miedziane przed korozją.

Powłoka ochronna

Powłoka może działać jako fizyczna bariera pomiędzy częścią metalową a utleniającymi elementami w środowisku, zapewniając w ten sposób warstwę ochrony antykorozyjnej. O ile sama powłoka nie zostanie starta, powietrze, wilgoć i inne substancje korozyjne nie mogą bezpośrednio stykać się z metalem. Po pewnym czasie farba może być ponownie nałożona, aby utrzymać stan części.

Popularną metodą jest cynkowanie, gdzie producent nakłada cienką warstwę cynku na część. Dla niektórych metali, może być najlepiej dodać chromowanie twarde (umiarkowana cena, dobra odporność na korozję) lub chromowanie czarne (droższe, z doskonałą odpornością na korozję).

Farby i / lub podkłady są bezpośrednią i niedrogą metodą zapobiegania korozji, i może być nadal konieczne ze względów estetycznych. Powłoka farby może działać jako warstwa zaporowa, aby zapobiec przenoszeniu ładunków elektrochemicznych z roztworu korozyjnego do metalu bazowego.

Inną możliwością jest zastosowanie farby proszkowej. Podczas tego procesu, suchy proszek jest nakładany na czystą powierzchnię metalu. Metal jest następnie podgrzewany w celu stopienia proszku w gładką, nieprzerwaną warstwę. Można stosować wiele różnych kompozycji proszków, w tym akrylowe, poliestrowe, epoksydowe, nylonowe i uretanowe.

Rozsądny projekt

Kontrola korozji zaczyna się już na etapie projektowania. Jeśli część ma być używana w środowisku podatnym na korozję, podczas tworzenia projektu CAD inżynierowie powinni rozważyć, czy pewne cechy konstrukcyjne będą sprzyjać korozji, czy też jej zapobiegać. Materiał części będzie miał wpływ na jej odporność na korozję, ale kształt i tekstura również będą miały wpływ na odporność na korozję.

Projektant powinien wyeliminować wąską szczelinę, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza lub płynu i stagnacji. Unikaj funkcji, które mogą gromadzić wilgoć lub powietrze. Części nie powinny zawierać głębokich pęknięć, które mogą gromadzić wilgoć, a jeśli to możliwe, zachęcać do przepływu powietrza. Jeśli części bezwzględnie muszą zawierać szczeliny, tunele lub inne słabe punkty, upewnij się, że metal może być regularnie konserwowany.

Kontrola środowiska

Czynności poprodukcyjne mogą być trudniejsze do wykonania niż przedprodukcyjne, ale kiedy część jest już używana, nadal możliwe jest ograniczenie korozji.

Korozja jest spowodowana przez reakcję chemiczną pomiędzy metalem a gazem w otaczającym środowisku. Podejmując działania mające na celu kontrolę środowiska, można zminimalizować te niekorzystne reakcje. Może kontrolować zawartość tlenu lub chloru w otaczającym środowisku. Na przykład, można również zapobiec kontaktowi części z nadmierną wilgocią poprzez dostosowanie pozycji części lub wprowadzenie przeszkód.

Powłoka protektorowa

Innym sposobem na uodpornienie części na korozję jest nałożenie na metal powłoki protektorowej zamiast powłoki ochronnej.

Celem powłoki ofiarnej nie jest całkowite zapobieżenie korozji, ale sprawienie, że korozji ulegnie powłoka, a nie materiał bazowy części. Dlatego powłoka nazywana jest materiałem "ofiarnym". Istnieją dwie główne technologie uzyskiwania powłok protektorowych: ochrona katodowa i ochrona anodowa.

Ochrona katodowa

Najbardziej powszechnym przykładem ochrony katodowej jest powlekanie stali stopowej cynkiem, proces ten nazywany jest cynkowaniem. Cynk jest bardziej aktywny niż stal i utlenia się, gdy zaczyna korodować, hamując w ten sposób korozję stali. Metoda ta nazywana jest ochroną katodową, ponieważ działa poprzez przekształcenie stali w katodę ogniwa elektrochemicznego. Ochrona katodowa jest stosowana do transportu wody lub paliw w rurach stalowych, zbiornikach podgrzewaczy wody, kadłubach statków i morskich platformach wiertniczych.

Ochrona anodowa

Ochrona anodowa polega na pokryciu stali żelazostopowej mniej aktywnym metalem, takim jak cyna. Cyna nie koroduje, więc tak długo, jak istnieje powłoka cyny, stal może być chroniona. Metoda ta nazywana jest ochroną anodową, ponieważ stal staje się anodą ogniwa elektrochemicznego.

Ochrona anodowa jest często stosowana w zbiornikach ze stali węglowej do przechowywania kwasu siarkowego i 50% sody kaustycznej. W tych środowiskach, ze względu na bardzo wysokie wymagania prądowe, ochrona katodowa nie jest odpowiednia.