Effectieve strategieën om metaalcorrosie in industriële componenten te voorkomen

Onder bepaalde omstandigheden kunnen zelfs de sterkste metalen onderdelen lijden aan corrosie, wat ontstaat wanneer het metaal reageert met de omringende omgeving. Elk metaal kan een zekere mate van corrosie ondervinden, hoewel sommige metalen anders reageren in verschillende omgevingen.

Geen enkel metaal is volledig veilig voor de dreiging van corrosie. Maar belangrijker nog: corrosie kan meestal worden voorkomen of geminimaliseerd door bepaalde stappen te volgen. Deze stappen omvatten goed productontwerp, materiaalkeuze en het aanbrengen van oppervlaktebehandelingen.

Dit artikel bespreekt verschillende methoden om corrosie van metalen onderdelen, geproduceerd met CNC-bewerkingstechnologie, te verminderen.

Wat is corrosie?

Corrosie treedt op wanneer metalen reageren met oxidanten in hun omgeving. Deze chemische reactie zorgt ervoor dat het metaal na verloop van tijd achteruitgaat, wat zowel de uitstraling als de structurele integriteit aantast.

Corrosie is de verschlechtering van materialen veroorzaakt door interacties met de omgeving. Dit is een natuurlijk fenomeen dat drie voorwaarden vereist: vocht, een metaaloppervlak en een oxidant die fungeert als elektronenaccepter. Het corrosieproces transformeert het reactieve metaaloppervlak in een stabielere vorm, namelijk het oxide, hydroxide of sulfiede ervan.

Elk metaal heeft verschillende electrochemische eigenschappen. Deze kenmerken bepalen welke onderdelen vatbaar zijn voor corrosie. Bijvoorbeeld: ijzeren gereedschappen die lang blootgesteld zijn aan een vochtige omgeving, zijn gevoelig voor roest, terwijl koperen daken onder invloed van weeromstandigheden kunnen corroderen. Hoewel sommige metalen meer weerstand bieden tegen corrosie dan andere (afhankelijk van de omgeving), is geen metaal immuun voor alle corrosie-effecten.

Negatieve effecten van corrosie

Corrosie kan verschillende negatieve effecten op metalen hebben. Wanneer metaalconstructies corroderen, worden ze onveilig, wat ongelukken zoals instorting kan veroorzaken.zelfs lichte corrosie vereist herstel en onderhoud. Feitelijk bedragen de wereldwijde jaarlijkse directe kosten van metaalcorrosie ongeveer 2,2 biljoen Amerikaanse dollar!

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

Corrosie is een natuurlijk proces waarbij omgevingsvoorwaarden het verfijnde metaal transformeren in zijn oxide, hydroxide of sulfiede vorm.

Hoe corrosie van metalen onderdelen te voorkomen

Er kunnen stappen worden ondernomen om corrosie van metalen onderdelen te voorkomen. De meeste van deze stappen worden vóór en tijdens het productieproces uitgevoerd, maar zodra ze in gebruik zijn, kan corrosie van de onderdelen ook worden verminderd.

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

U kunt corrosie voorkomen door de juiste methode te kiezen:

• Metaalsoort
• Beschermende coating
• Rationeel ontwerp
• Omgevingsbeheer
• Offeroffercoating

Metaalsoort

Een eenvoudige 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 noodzaak voor aanvullende corrosiebescherming te verminderen.

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

Aluminium: Aluminium bevat geen ijzer, dus het zal niet roesten. Een beschermende laag aluminiumoxide vormt zich op het oppervlak van het onderdeel wanneer het in contact komt met vocht om corrosie te voorkomen.

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

Beschermende coating

De coating kan fungeren als een fysieke barrière tussen het metaalonderdeel en de oxidiserende elementen in de omgeving, waardoor een laag corrosiebescherming ontstaat. Zolang de coating niet verslijpt, kunnen lucht, vocht en andere corrosieve stoffen niet direct contact maken met het metaal. Na een bepaalde tijd kan de verf opnieuw worden aangebracht om de staat van het onderdeel te behouden.

Een veelvoorkomende methode is galvaniseren, waarbij de fabrikant een dunne laag zink op het onderdeel aanbrengt. Voor sommige metalen kan het beste zijn om hard verchroomen (matige prijs, goede corrosiebestendigheid) of zwart verchroomen (duurder, met uitstekende corrosiebestendigheid) toe te passen.

Verfen en/of primers zijn een directe en goedkope methode om corrosie te voorkomen, en kunnen nog steeds noodzakelijk zijn om esthetische redenen. 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 poedercoating. Tijdens dit proces wordt droog poeder op het schone metaaloppervlak aangebracht. Het metaal wordt vervolgens verwarmd om het poeder te smelten tot een gladde, ononderbroken film. Veel verschillende poedersamenstellingen kunnen worden gebruikt, waaronder acrylaat, polyester, epoxy, nylon en urethane.

Rationeel ontwerp

Corrosiebeheersing begint op de ingenieursfase. Als het onderdeel in een corrosiegevoelige omgeving moet worden gebruikt, moeten ingenieurs overwegen of bepaalde ontwerpkenmerken corrosie zullen bevorderen of voorkomen bij het maken van een CAD-ontwerp. Het materiaal van het onderdeel beïnvloedt de corrosiebestendigheid, maar de vorm en textur beïnvloeden deze eveneens.

De ontwerper moet kleine kieren elimineren om te voorkomen dat lucht of vloeistof erin kan geraken en stagneren. Functies die vocht of lucht kunnen ophopen, moeten worden vermeden. Onderdelen mogen geen diepe scheuren bevatten die vocht kunnen ophopen, en waar mogelijk moet luchtstroom worden bevorderd. Als onderdelen absoluut kieren, tunnels of andere zwakke punten moeten bevatten, moet ervoor gezorgd worden dat het metaal regelmatig kan worden onderhouden.

Omgevingsbeheer

De stappen na de productie kunnen lastiger te implementeren zijn dan de stappen vóór de productie, maar zodra het onderdeel in gebruik is, is het nog steeds mogelijk om corrosie te verminderen.

Corrosie wordt veroorzaakt door een chemische reactie tussen het metaal en de gassen in de omringende omgeving. Door maatregelen te nemen om de omgeving te controleren, kunnen deze nadelige reacties worden geminimaliseerd. Men kan de zuurstof- of chloorgehalte in de omgeving controleren. Bijvoorbeeld: u kunt ook voorkomen dat onderdelen in contact komen met overmatig vocht door de positie van de onderdelen aan te passen of hindernissen aan te brengen.

Offeroffercoating

Een andere manier om onderdelen bestand te maken tegen corrosie is het aanbrengen van een offercoating op het metaal in plaats van een beschermende coating.

Het doel van de offercoating 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 "offer" materiaal genoemd. Er zijn twee hooftechnieken voor het bereiken van offercoatings: kathodische bescherming en anodische bescherming.

Kathodische bescherming

Het meest voorkomende voorbeeld van kathodische bescherming is het coating van ijzerlegeringsstaal met zink, een proces dat galvaniseren wordt genoemd. Zink is actiever dan staal en oxideert wanneer het begint te corroderen, waardoor de corrosie van het staal wordt geremd. Deze methode heet kathodische bescherming omdat het werkt door het staal de kathode van een electrochemische cel te maken. Kathodische bescherming wordt gebruikt voor water- of brandstoftransportleidingen, waterverwarmertanks, scheepsrompen en offshore-olieplatforms.

Anodische bescherming

Anodische bescherming omvat het coating van ijzerlegeringsstaal met een minder actief metaal, zoals tin. Tin corrodeert niet, dus zolang er een tin-coating is, kan staal worden beschermd. Deze methode heet anodische bescherming omdat het het staal de anode van een electrochemische cel maakt.

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