Hoe corrosie van metalen onderdelen te voorkomen?

Onder bepaalde omstandigheden kunnen zelfs de sterkste metalen onderdelen onderhevig zijn aan corrosie, wat optreedt wanneer het metaal reageert met de omgeving. Elk metaal kan enige mate van corrosie ondergaan, hoewel sommige metalen in een andere omgeving zullen reageren dan andere.

Geen enkel metaal is volledig veilig voor de dreiging van corrosie. Maar belangrijker is dat corrosie meestal kan worden voorkomen of geminimaliseerd door bepaalde stappen te volgen. Deze stappen omvatten een goed productontwerp, materiaalkeuze en toepassing van oppervlaktebehandeling.

In dit artikel worden verschillende methoden besproken om corrosie van metalen onderdelen die zijn vervaardigd met behulp van CNC-bewerkingstechnologie te verminderen.

Wat is corrosie?

Corrosie treedt op wanneer metalen reageren met oxidatiemiddelen in hun omgeving. Deze chemische reactie zorgt ervoor dat het metaal na verloop van tijd afbreekt, waardoor het uiterlijk wordt aangetast en de structurele integriteit in gevaar komt.

Corrosie is de aantasting van materialen veroorzaakt door milieu-interacties. Dit is een natuurlijk fenomeen en vereist drie voorwaarden:vocht, metaaloppervlak en een oxidatiemiddel dat elektronenacceptor wordt genoemd. Het corrosieproces transformeert het reactieve metaaloppervlak in een stabielere vorm, namelijk het oxide, hydroxide of sulfide.

Elk metaal heeft verschillende elektrochemische eigenschappen. Deze kenmerken bepalen het type onderdelen dat gevoelig is voor corrosie. Zo zijn ijzeren gereedschappen die lange tijd in een vochtige omgeving hebben gestaan ​​gevoelig voor roest, terwijl koperen daken onder invloed van weer kunnen roesten. Hoewel sommige metalen beter bestand zijn tegen corrosie dan andere (afhankelijk van de omgeving), is niet elk metaal immuun voor alle corrosie-effecten.

Slecht E effecten van corrosie

Corrosie kan verschillende negatieve effecten hebben op metalen. Wanneer metalen constructies worden gecorrodeerd, worden ze onveilig, wat kan leiden tot ongelukken, zoals instorting. Zelfs kleine corrosie vereist reparatie en onderhoud. In feite bedragen de wereldwijde jaarlijkse directe kosten van metaalcorrosie ongeveer US$ 2,2 biljoen!

Hoewel alle metalen zullen corroderen, wordt geschat dat het gebruik van geschikte beschermingsmethoden 25-30% van de corrosie kan voorkomen.

Corrosie is een natuurlijk proces waarbij omgevingscondities het geraffineerde metaal omzetten in zijn oxide-, hydroxide- of sulfidevorm.

Corrosie van metalen onderdelen voorkomen

Er kunnen maatregelen worden genomen om corrosie van metalen onderdelen te voorkomen. De meeste van deze stappen worden vóór en tijdens het fabricageproces uitgevoerd, maar als ze eenmaal zijn gebruikt, kan ook corrosie van de onderdelen worden verminderd.

Het volgen van deze stappen garandeert niet de onbeperkte levensduur van het onderdeel, maar het zal de kans op corrosie tot op zekere hoogte verminderen, terwijl het helpt om de normale functie en het uiterlijk van het metalen onderdeel te behouden.

U kunt corrosie voorkomen door de juiste methode te kiezen:

• Metaalsoort
• Beschermende coating
• Redelijk ontwerp
• Milieubeheer
• Opofferende coating

Metaalsoort

Een gemakkelijke manier om corrosie te voorkomen is het gebruik van corrosiebestendige metalen, zoals aluminium of roestvrij staal. Afhankelijk van de toepassing kunnen deze metalen worden gebruikt om de behoefte aan extra corrosiebescherming te verminderen.

Roestvrij staal:Het ijzer in roestvrij staal zal oxideren en roesten. Staal met een hoog chroomgehalte (bijvoorbeeld roestvrij staal 316) is echter niet gemakkelijk te roesten omdat chroom een ​​beschermende laag chroomoxide vormt op het oppervlak van het onderdeel.

Aluminium:Aluminium bevat geen ijzer en roest dus niet. Een beschermende laag aluminiumoxide wordt gevormd op het oppervlak van het onderdeel wanneer het in aanraking komt met vocht om corrosie te voorkomen.

Koper, brons en messing:Rode metalen zoals koper, brons en messing bevatten weinig of geen ijzer en roesten niet. Geoxideerd koper vertoont een groene patina. Hoewel dit esthetisch misschien niet ideaal is, kan het koperen onderdelen beschermen tegen corrosie.

Beschermende coating

De coating kan fungeren als een fysieke barrière tussen het metalen onderdeel en de oxiderende elementen in de omgeving, waardoor een laag corrosiebescherming wordt verschaft. Tenzij de coating zelf is weggesleten, kunnen lucht, vocht en andere bijtende stoffen niet rechtstreeks in contact komen met het metaal. Na verloop van tijd kan de verf opnieuw worden aangebracht om de conditie van het onderdeel te behouden.

Een veel voorkomende methode is verzinken, waarbij de fabrikant een dun laagje zink op het onderdeel aanbrengt. Voor sommige metalen kan het het beste zijn om hardverchromen toe te voegen (matige prijs, goede corrosieweerstand) of zwartverchromen (duurder, met uitstekende corrosieweerstand).

Verven en/of primers zijn een directe en goedkope methode om corrosie te voorkomen en kunnen om esthetische redenen toch nodig zijn. De verfcoating kan fungeren als een barrièrelaag om de overdracht van elektrochemische ladingen van de corrosieve oplossing naar het onderliggende metaal te voorkomen.

Een andere mogelijkheid is het aanbrengen van poederverf. Tijdens dit proces wordt droog poeder op het schone metalen oppervlak aangebracht. Het metaal wordt vervolgens verwarmd om het poeder te smelten tot een gladde, ongebroken film. Er kunnen veel verschillende poedersamenstellingen worden gebruikt, waaronder acryl, polyester, epoxy, nylon en urethaan.

Redelijk ontwerp

Corrosiebestrijding begint in de engineeringfase. Als het onderdeel moet worden gebruikt in een omgeving die gevoelig is voor corrosie, moeten ingenieurs bij het maken van een CAD-ontwerp overwegen of bepaalde ontwerpkenmerken corrosie aanmoedigen of voorkomen. Het materiaal van het onderdeel zal de corrosieweerstand beïnvloeden, maar de vorm en textuur zullen ook de corrosieweerstand beïnvloeden

De ontwerper moet de nauwe opening elimineren om te voorkomen dat lucht of vloeistof binnendringt en stagneert. Vermijd functies die vocht of lucht kunnen ophopen. Onderdelen mogen geen diepe scheuren bevatten die vocht kunnen ophopen en, indien mogelijk, de luchtstroom bevorderen. Als onderdelen absoluut gaten, tunnels of andere zwakke punten moeten bevatten, zorg er dan voor dat het metaal regelmatig kan worden onderhouden.

Milieubeheersing

De stappen na de fabricage zijn misschien moeilijker uit te voeren dan de stappen vóór de fabricage, maar als het onderdeel eenmaal is gebruikt, is het nog steeds mogelijk om corrosie te verminderen.

Corrosie wordt veroorzaakt door een chemische reactie tussen het metaal en het gas in de omgeving. Door maatregelen te nemen om het milieu te beheersen, kunnen deze bijwerkingen worden geminimaliseerd. Het kan het zuurstof- of chloorgehalte in de omgeving regelen. U kunt bijvoorbeeld ook voorkomen dat de onderdelen in contact komen met overmatig vocht door de positie van de onderdelen aan te passen of obstakels te introduceren.

Opofferende coating

Een andere manier om onderdelen corrosiebestendig te maken, is door een opofferende coating op het metaal aan te brengen in plaats van een beschermende coating.

Het doel van de opofferende coating is niet om corrosie volledig te voorkomen, maar om de coating te laten corroderen, niet het onderliggende materiaal van het onderdeel. Daarom wordt de coating een "opofferingsmateriaal" genoemd. Er zijn twee hoofdtechnologieën voor het verkrijgen van opofferende coatings:kathodische bescherming en anodische bescherming.

Kathodische bescherming

Het meest voorkomende voorbeeld van kathodische bescherming is het coaten van ijzergelegeerd staal met zink, een proces dat galvaniseren wordt genoemd. Zink is actiever dan staal en oxideert wanneer het begint te corroderen, waardoor de corrosie van staal wordt geremd. Deze methode wordt kathodische bescherming genoemd omdat het werkt door staal in de kathode van een elektrochemische cel te maken. Kathodische bescherming wordt gebruikt om stalen buizen voor water of brandstof, tanks voor boilers, scheepsrompen en offshore-olieplatforms te transporteren.

Anodebescherming

Anodische bescherming omvat het coaten van ferrogelegeerd staal met een minder actief metaal, zoals tin. Tin corrodeert niet, dus zolang er een tincoating is, kan staal worden beschermd. Deze methode wordt anodebescherming genoemd omdat het staal de anode van een elektrochemische cel maakt.

Anodische bescherming wordt vaak gebruikt in koolstofstalen tanks om zwavelzuur en 50% natronloog op te slaan. In deze omgevingen is kathodische bescherming vanwege de extreem hoge stroomvereisten niet geschikt.