Korrosion er en naturlig proces, der sker for alle metaller, men det kan bremses kraftigt med et par forskellige behandlinger
Det skyldes tilstedeværelsen af oxidationsmidler i miljøet, som vand eller luft. Det kan være et kæmpe problem for dem, der er involveret i store byggeprojekter, der bruger metalmaterialer, som omfatter bygninger, biler, broer, fly og mere. Men selv små metalprodukter vil blive tæret og miste deres styrke eller skønhed. Heldigvis kan du forhindre denne proces i at ske så hurtigt som normalt med materialer, der findes rundt omkring i hjemmet eller med avancerede teknikker til en stærkere effekt.
Trin
Metode 1 af 3: Forståelse af almindelige metalkorrosionstyper
Fordi så mange forskellige metaltyper er i brug i dag, er bygherrer og producenter nødt til at beskytte mod mange forskellige former for korrosion. Hvert metal har sine egne unikke elektrokemiske egenskaber, der bestemmer, hvilke typer korrosion (hvis nogen) metallet er sårbart over for. Tabellen nedenfor beskriver et udvalg af almindelige metaller og de typer korrosion, de kan gennemgå.
| Metal | Metals korrosionssårbarhed | Almindelige forebyggende teknikker | Galvanisk aktivitet* |
|---|---|---|---|
| Rustfrit stål (passiv) | Ensartet angreb, galvanisk, gruber, sprækker (alt især i saltvand) | Rengøring, beskyttende belægning eller fugemasse | Lav (indledende korrosion danner resistent oxidlag) |
| Jern | Ensartet angreb, galvanisk, sprække | Rengøring, beskyttende belægning eller fugemasse, galvanisering, rustbeskyttelsesmidler | Høj |
| Messing | Ensartet angreb, dezinkificering, stress | Rengøring, beskyttende belægning eller fugemasse (normalt olie eller lak), tilsætning af tin, aluminium eller arsen til legering | Medium |
| Aluminium | Galvanisk, pitting, spalte | Rengøring, beskyttende belægning eller fugemasse, anodisering, galvanisering, katodisk beskyttelse, elektrisk isolering | Høj (indledende korrosion danner resistent oxidlag) |
| Kobber | Galvanisk, pitting, æstetisk blødning | Rengøring, beskyttende belægning eller fugemasse, tilsætning af nikkel til legering (især til saltvand) | Lav (indledende korrosion danner resistent patina) |
*Bemærk, at kolonnen "Galvanisk aktivitet" refererer til metalets relative kemiske aktivitet som beskrevet i galvaniske serietabeller fra referencekilder. Med henblik på denne tabel, jo højere metalets galvaniske aktivitet er, desto hurtigere vil det undergå galvanisk korrosion, når det forbindes med et mindre aktivt metal.
Trin 1. Undgå ensartet angrebskorrosion ved at beskytte metaloverfladen
Ensartet angrebskorrosion (undertiden forkortet til "ensartet" korrosion) er en form for korrosion, der passende finder sted på en ensartet måde over en udsat metaloverflade. I denne type korrosion er hele metalets overflade angrebet af korrosion, og korrosionen forløber således med en ensartet hastighed. For eksempel, hvis et ubeskyttet jerntag regelmæssigt udsættes for regn, kommer hele tagfladen i kontakt med nogenlunde den samme mængde vand og vil dermed korrodere med en ensartet hastighed. Den nemmeste måde at beskytte mod ensartet angrebskorrosion er normalt at placere en beskyttende barriere mellem metallet og de korroderende midler. Dette kan være en lang række ting - maling, et olieforseglingsmiddel eller en elektrokemisk løsning som en galvaniseret zinkbelægning.
I underjordiske eller nedsænkede situationer er katodisk beskyttelse også et godt valg
Trin 2. Undgå galvanisk korrosion ved at standse ionstrømmen fra det ene metal til det andet
En vigtig form for korrosion, der kan opstå uanset de involverede metals fysiske styrke er galvanisk korrosion. Galvanisk korrosion opstår, når to metaller med forskellige elektrodepotentialer er i kontakt med hinanden i nærværelse af en elektrolyt (som saltvand), der skaber en elektrisk ledende vej mellem de to. Når dette sker, flyder metalioner fra det mere aktive metal til det mindre aktive metal, hvilket får det mere aktive metal til at korrodere med en accelereret hastighed og det mindre aktive metal til at korrodere med en langsommere hastighed. Rent praktisk betyder det, at korrosion vil udvikle sig på det mere aktive metal ved kontaktpunktet mellem de to metaller.
- Enhver beskyttelsesmetode, der forhindrer ionstrømning mellem metallerne, kan potentielt standse galvanisk korrosion. At give metallerne en beskyttende belægning kan hjælpe med at forhindre elektrolytter fra miljøet i at skabe en elektrisk ledende bane mellem de to metaller, mens elektrokemiske beskyttelsesprocesser som galvanisering og anodisering også fungerer godt. Det er også muligt at modvirke galvanisk korrosion ved elektrisk at isolere de områder af metallerne, der kommer i kontakt med hinanden.
- Derudover kan brugen af katodisk beskyttelse eller en offeranode beskytte vigtige metaller mod galvanisk korrosion. Se nedenfor for mere information.
Trin 3. Forebyg grubetæring ved at beskytte metaloverfladen, undgå miljømæssige kloridkilder og undgå revner og ridser
Pitting er en form for korrosion, der finder sted i mikroskopisk skala, men kan have store konsekvenser. Pitting er en stor bekymring for metaller, der stammer deres korrosionsbestandighed fra et tyndt lag passive forbindelser på deres overflade, da denne form for korrosion kan føre til strukturelle fejl i situationer, hvor beskyttelseslaget normalt ville forhindre dem. Pitting opstår, når en lille del af metallet mister sit beskyttende passive lag. Når dette sker, forekommer galvanisk korrosion i mikroskopisk skala, hvilket fører til dannelsen af et lille hul i metallet. Inden for dette hul bliver det lokale miljø meget surt, hvilket fremskynder processen. Grubning forhindres sædvanligvis ved at påføre en beskyttende belægning på metaloverfladen og/eller ved hjælp af katodisk beskyttelse.
Eksponering for et miljø, der er højt i klorider (som f.eks. Saltvand) er kendt for at fremskynde gruberingsprocessen
Trin 4. Undgå sprækkekorrosion ved at minimere trange mellemrum i objektets design
Sprækkorrosion forekommer i rum af en metalgenstand, hvor adgangen til den omgivende væske (luft eller en væske) er dårlig - for eksempel under skruer, under skiver, under stængler eller mellem leddene i et hængsel. Spaltekorrosion opstår, hvor kløften nær en metaloverflade er bred nok til at tillade væske at komme ind, men smal nok til, at væsken har svært ved at forlade og bliver stillestående. Det lokale miljø i disse små rum bliver ætsende, og metallet begynder at tære i en proces, der ligner grubetæring. Forebyggelse af sprækkekorrosion er generelt et designproblem. Ved at minimere forekomsten af tætte huller i en metalgenstands konstruktion ved at lukke disse huller eller tillade cirkulation, er det muligt at minimere sprækkekorrosion.
Spaltekorrosion er særlig bekymrende ved håndtering af metaller som aluminium, der har et beskyttende, passivt ydre lag, da mekanismen for sprækkekorrosion kan bidrage til nedbrydning af dette lag
Trin 5. Undgå revner i spændingskorrosion ved kun at anvende sikre belastninger og/eller glødning
Spændingskorrosion (SCC) er en sjælden form for korrosionsrelateret konstruktionsfejl, der er særlig bekymrende for ingeniører, der har ansvaret for at bygge konstruktioner, der er beregnet til at understøtte vigtige belastninger. I tilfælde af SCC danner et bærende metal revner og brud under den angivne belastningsgrænse - i alvorlige tilfælde på en brøkdel af grænsen. I nærvær af ætsende ioner spredes små, mikroskopiske revner i metallet forårsaget af trækbelastning fra en tung belastning, når de ætsende ioner når spidsen af revnen. Dette får revnen til gradvist at vokse og potentielt forårsage eventuel strukturel svigt. SCC er især farligt, fordi det kan forekomme selv i nærvær af stoffer, der naturligvis kun er meget let ætsende for metallet. Det betyder, at den farlige korrosion opstår, mens resten af metaloverfladen overfladisk fremstår upåvirket.
- Forebyggelse af SCC er delvist et designproblem. For eksempel ved at vælge et materiale, der er SCC-resistent i det miljø, hvor metallet vil fungere, og sikre, at metalmaterialet er korrekt stresstestet, kan hjælpe med at forhindre SCC. Derudover kan processen med udglødning af et metal fjerne restspændinger fra dets fremstilling.
- SCC er kendt for at blive forværret af høje temperaturer og tilstedeværelsen af væske indeholdende opløste chlorider.
Metode 2 af 3: Forebyggelse af korrosion med hjemmeløsninger
Trin 1. Mal metaloverfladen
Måske er den mest almindelige, overkommelige metode til beskyttelse af metal mod korrosion simpelthen at dække det med et lag maling. Korrosionsprocessen involverer fugt og et oxidationsmiddel, der interagerer med metalets overflade. Når metallet således er belagt med en beskyttende malingbarriere, kan hverken fugt eller oxidationsmidler komme i kontakt med selve metallet, og der forekommer ingen korrosion.
- Malingen i sig selv er imidlertid sårbar over for nedbrydning. Anvend maling igen, hver gang den bliver fliset, slidt eller beskadiget. Hvis maling nedbrydes til det punkt, at det underliggende metal bliver udsat, skal du kontrollere for korrosion eller beskadigelse af det udsatte metal.
-
Der er en række forskellige metoder til påføring af maling på metaloverflader. Metalarbejdere bruger ofte flere af disse metoder sammen for at sikre, at hele metalgenstanden får en grundig belægning. Nedenfor er et udsnit af metoder med kommentarer til deres anvendelser:
- Pensel-bruges til svært tilgængelige rum.
- Rulle - bruges til at dække store områder. Billigt og bekvemt.
- Luftspray - bruges til at dække store områder. Hurtigere men mindre effektiv end ruller (malingsspild er stort).
- Airless spray/elektrostatisk airless spray - bruges til at dække store områder. Hurtig og giver mulighed for variable niveauer af tyk/tynd konsistens. Mindre spild end almindelig luftspray. Udstyr er dyrt.
Trin 2. Brug marinemaling til metal udsat for vand
Metalgenstande, der regelmæssigt (eller konstant) kommer i kontakt med vandet, som både, kræver speciel maling for at beskytte mod den øgede risiko for korrosion. I disse situationer er "normal" korrosion i form af rust ikke den eneste bekymring (selvom det er en stor bekymring), da havlivet (fjeder osv.), Der kan vokse på ubeskyttet metal, kan blive en ekstra kilde til slid og korrosion. For at beskytte metalgenstande som både og så videre, skal du sørge for at bruge en marineret epoxymaling af høj kvalitet. Ikke alene beskytter disse typer maling det underliggende metal mod fugt, men afskrækker også væksten af havlivet på dets overflade.
Trin 3. Påfør beskyttende smøremidler på metaldele i bevægelse
For flade, statiske metaloverflader gør maling et godt stykke arbejde med at holde fugt ude og forhindre korrosion uden at påvirke metalets anvendelighed. Imidlertid er maling normalt ikke egnet til at flytte metaldele. For eksempel, hvis du maler over et dørhængsel, når malingen tørrer, vil det holde hængslet på plads og forhindre dets bevægelse. Hvis du tvinger døren op, vil malingen revne og efterlade huller, hvor fugt kan nå metallet. Et bedre valg til metaldele som hængsler, samlinger, lejer og så videre er et egnet vanduopløseligt smøremiddel. Et grundigt lag af denne type smøremiddel vil naturligt frastøde fugtighed og samtidig sikre en jævn og let bevægelse af din metaldel.
Fordi smøremidler ikke tørrer på plads som maling, nedbrydes de over tid og kræver lejlighedsvis genanvendelse. Påfør smøremidler igen på metaldele med jævne mellemrum for at sikre, at de forbliver effektive som beskyttende tætningsmidler
Trin 4. Rengør metaloverflader grundigt før maling eller smøring
Uanset om du bruger normal maling, marinemaling eller et beskyttende smøremiddel/fugemasse, vil du sikre dig, at dit metal er rent og tørt, inden du starter applikationsprocessen. Sørg for, at metallet er helt fri for snavs, fedt, resterende svejserester eller eksisterende korrosion, da disse ting kan undergrave din indsats ved at bidrage til fremtidig korrosion.
- Snavs, snavs og andet affald forstyrrer maling og smøremidler ved at forhindre maling eller smøremiddel i at klæbe direkte til metaloverfladen. For eksempel, hvis du maler over en stålplade med et par herreløse metalspåner på, vil malingen sætte sig på spånerne og efterlade tomme mellemrum på det underliggende metal. Hvis og når spånerne falder af, vil det udsatte sted være sårbart over for korrosion.
- Hvis du maler eller smører en metaloverflade med en vis korrosion, bør dit mål være at gøre overfladen så glat og regelmæssig som muligt for at sikre den bedst mulige vedhæftning af tætningsmidlet til metallet. Brug en stålbørste, sandpapir og/eller kemiske rustfjernere for at fjerne så meget løs korrosion som muligt.
Trin 5. Hold ubeskyttede metalprodukter væk fra fugt
Som nævnt ovenfor forværres de fleste former for korrosion af fugt. Hvis du ikke kan nå at give dit metal en beskyttende belægning af maling eller fugemasse, skal du passe på, at det ikke udsættes for fugt. Hvis du bestræber dig på at holde ubeskyttede metalværktøjer tørre, kan det forbedre deres anvendelighed og forlænge deres effektive levetid. Hvis dine metaldele udsættes for vand eller fugt, skal du rengøre og tørre dem umiddelbart efter brug for at forhindre korrosion i at starte.
Ud over at se efter eksponering for fugt under brug, skal du sørge for at opbevare metalgenstande indendørs på et rent, tørt sted. For store genstande, der ikke passer ind i et skab eller et skab, skal du dække objektet med en presenning eller klud. Dette hjælper med at holde fugt ude af luften og forhindrer støv i at samle sig på overfladen
Trin 6. Hold metaloverflader så rene som muligt
Efter hver brug af et metalemne, uanset om metallet er malet eller ej, skal du rengøre dets funktionelle overflader og fjerne snavs, snavs eller støv. Akkumulering af snavs og snavs på metaloverfladen kan bidrage til metalets slid og øre og/eller dets beskyttende belægning, hvilket kan føre til korrosion over tid.
Metode 3 af 3: Forebyggelse af korrosion med avancerede elektrokemiske løsninger
Trin 1. Brug en galvaniseringsproces
Galvaniseret metal er metal, der er belagt med et tyndt lag zink for at beskytte det mod korrosion. Zink er mere kemisk aktiv end det underliggende metal, så det oxiderer, når det udsættes for luft. Når zinklaget oxiderer, danner det en beskyttende belægning, der forhindrer yderligere korrosion af metallet nedenunder. Den mest almindelige type galvanisering i dag er en proces kaldet varmgalvanisering, hvor metaldele (normalt stål) er nedsænket i et kar med varmt, smeltet zink for at opnå en ensartet belægning.
-
Denne proces indebærer håndtering af industrikemikalier, hvoraf nogle er farlige ved stuetemperatur, ved ekstremt varme temperaturer og derfor ikke bør forsøges af andre end uddannede fagfolk. Nedenfor er de grundlæggende trin i varmgalvaniseringsprocessen for stål:
- Stålet rengøres med en ætsende opløsning for at fjerne snavs, fedt, maling osv. Og skylles derefter grundigt.
- Stålet syltes i syre for at fjerne mølleskala og skylles derefter.
- Et materiale kaldet en flux påføres stålet og får lov til at tørre. Dette hjælper den sidste zinkbelægning med at klæbe til stålet.
- Stålet dyppes i et kar med smeltet zink og får lov til at opvarme til zinkens temperatur.
- Stålet afkøles i en "slukningstank", der indeholder vand.
Trin 2. Brug en offeranode
En måde at beskytte en metalgenstand mod korrosion på er ved elektrisk at fastgøre et lille, reaktivt stykke metal kaldet en offeranode til det. På grund af det elektrokemiske forhold mellem det større metalobjekt og det lille reaktive objekt (forklaret kort nedenfor) vil kun det lille, reaktive metalstykke undergå korrosion og efterlade det store, vigtige metalobjekt intakt. Når offeranoden tærer fuldstændigt, skal den udskiftes, eller også begynder den større metalgenstand at korrodere. Denne metode til korrosionsbeskyttelse bruges ofte til nedgravede strukturer, f.eks. Underjordiske lagertanke eller genstande i konstant kontakt med vand, som både.
- Offeranoder er fremstillet af flere forskellige typer reaktivt metal. Zink, aluminium og magnesium er tre af de mest almindelige metaller, der bruges til dette formål. På grund af disse materialers kemiske egenskaber bruges zink og aluminium ofte til metalgenstande i saltvand, mens magnesium er mere velegnet til ferskvand.
- Grunden til, at en offeranode virker, har at gøre med kemien i selve korrosionsprocessen. Når en metalgenstand korroderer, dannes naturligt områder, der kemisk ligner anoder og katoder i en elektrokemisk celle. Elektroner strømmer fra de fleste anodedele af metaloverfladen til omgivende elektrolytter. Da offeranoder er meget reaktive i forhold til metallet i objektet, der skal beskyttes, bliver selve objektet meget katodisk i sammenligning, og dermed strømmer elektroner ud af offeranoden, hvilket får det til at korrodere, men skåner resten af metallet.
Trin 3. Brug imponeret strøm
Fordi den kemiske proces bag metalkorrosion involverer elektrisk strøm i form af elektroner, der strømmer ud af metallet, er det muligt at bruge en ekstern strømkilde til at overvinde den ætsende strøm og forhindre korrosion. Grundlæggende giver denne proces (kaldet imponeret strøm) en kontinuerlig negativ elektrisk ladning på det metal, der beskyttes. Denne ladning overmander strømmen, hvilket får elektroner til at strømme ud af metallet, hvilket standser korrosion. Denne type beskyttelse bruges ofte til nedgravede metalkonstruktioner som lagertanke og rørledninger.
- Bemærk, at den type strøm, der bruges til systemer til imponeret strømbeskyttelse, normalt er jævnstrøm (DC).
- Normalt genereres korrosionsforebyggende imponeret strøm ved at begrave to metalanoder i jorden nær metalobjektet, der skal beskyttes. Strøm sendes gennem en isoleret ledning til anoderne, som derefter strømmer gennem jorden og ind i metalgenstanden. Strøm passerer gennem metalgenstanden og vender tilbage til strømkilden (generator, ensretter osv.) Gennem en isoleret ledning.
Trin 4. Brug anodisering
Anodisering er en særlig type beskyttende overfladebelægning, der bruges til at beskytte metal mod korrosion og også til at påføre påføring af matricer og så videre. Hvis du nogensinde har set en farvestrålende metalkarabin, har du set en farvet anodiseret metaloverflade. I stedet for at involvere fysisk påføring af en beskyttende belægning, som ved maling, bruger anodisering en elektrisk strøm til at give metallet en beskyttende belægning, der forhindrer næsten alle former for korrosion.
- Den kemiske proces bag anodisering indebærer, at mange metaller, som aluminium, naturligt danner kemiske produkter kaldet oxider, når de kommer i kontakt med ilt i luften. Dette resulterer i, at metallet normalt har et tyndt ydre oxidlag, der beskytter (i varierende grad, afhængigt af metallet) mod yderligere korrosion. Den elektriske strøm, der anvendes i anodiseringsprocessen, skaber i det væsentlige en meget tykkere ophobning af dette oxid på metaloverfladen, end der normalt ville forekomme, hvilket giver stor beskyttelse mod korrosion.
-
Der er flere forskellige måder at anodisere metaller på. Nedenfor er de grundlæggende trin i en anodiseringsproces. Se Sådan anodiseres aluminium for mere information.
- Aluminium rengøres og afsmøres.
- Aluminiums overflade urenheder fjernes med en de-smut løsning.
- Aluminiet sænkes ned i et syrebad ved en konstant strøm og temperatur (for eksempel 12 ampere/sq ft og 70-72 grader F (21-22 grader C).
- Aluminium fjernes og skylles.
- Aluminiumet er eventuelt nedsænket i farvestof ved 38-60 grader C (100-140 grader F).
- Aluminium forsegles ved at placere det i kogende vand i 20-30 minutter.
Trin 5. Brug et metal, der udviser passivation
Som nævnt ovenfor danner nogle metaller naturligt en beskyttende oxidbelægning ved udsættelse for luft. Nogle metaller danner denne oxidcoating så effektivt, at de til sidst bliver relativt kemisk inaktive. Vi siger, at disse metaller er passive med henvisning til den passiveringsproces, hvormed de bliver mindre reaktive. Afhængig af den ønskede anvendelse har en passiv metalgenstand muligvis ikke nødvendigvis brug for ekstra beskyttelse for at gøre den korrosionsbestandig.
-
Et velkendt eksempel på et metal, der udviser passivering, er rustfrit stål. Rustfrit stål er en legering af almindeligt stål og krom, der effektivt er korrosionssikkert under de fleste forhold uden at kræve anden beskyttelse. For de fleste daglige anvendelser er korrosion normalt ikke et problem med rustfrit stål.
Det skal dog nævnes, at rustfrit stål under visse forhold ikke er 100% korrosionsbestandigt - især i saltvand. På samme måde bliver mange passive metaller ikke-passive under visse ekstreme forhold og er derfor muligvis ikke egnede til alle anvendelser
