Coroziunea este un proces natural care se întâmplă tuturor metalelor, dar poate fi încetinit foarte mult cu câteva tratamente diferite
Este cauzată de prezența agenților oxidanți în mediu, cum ar fi apa sau aerul. Poate fi o problemă uriașă pentru cei implicați în proiecte de construcții pe scară largă care utilizează materiale metalice, care includ clădiri, mașini, poduri, aeronave și multe altele. Dar chiar și produsele metalice mici se vor coroda și își vor pierde puterea sau frumusețea. Din fericire, puteți împiedica acest proces să se întâmple la fel de repede ca în mod normal cu materialele găsite în casă sau cu tehnici avansate pentru un efect mai puternic.
Pași
Metoda 1 din 3: Înțelegerea tipurilor comune de coroziune a metalelor
Deoarece astăzi sunt utilizate atât de multe tipuri diferite de metal, constructorii și producătorii trebuie să se protejeze împotriva multor tipuri diferite de coroziune. Fiecare metal are propriile sale proprietăți electrochimice care determină tipurile de coroziune (dacă există) la care este vulnerabil metalul. Tabelul de mai jos detaliază o selecție a metalelor obișnuite și tipurile de coroziune pe care le pot suferi.
| Metal | Vulnerabilitatea (corectoarele) coroziunii metalului | Tehnici comune de prevenire | Activitate galvanică * |
|---|---|---|---|
| Oțel inoxidabil (pasiv) | Atac uniform, galvanic, gropi, crăpătură (toate în special în apă sărată) | Curățare, acoperire de protecție sau etanșant | Scăzut (coroziunea inițială formează un strat de oxid rezistent) |
| Fier | Atac uniform, galvanic, crăpătură | Curățare, acoperire sau etanșare de protecție, galvanizare, soluri anti-rugină | Înalt |
| Alamă | Atac uniform, dezincificare, stres | Curățare, acoperire de protecție sau etanșant (de obicei ulei sau lac), adăugarea de staniu, aluminiu sau arsen în aliaj | Mediu |
| Aluminiu | Galvanic, scobit, fisurat | Curățare, acoperire sau etanșare de protecție, anodizare, zincare, protecție catodică, izolație electrică | Înalt (coroziunea inițială formează un strat de oxid rezistent) |
| Cupru | Galvanic, pitting, esternizare estetică | Curățare, acoperire de protecție sau etanșant, adăugarea de nichel la aliaj (în special pentru apă sărată) | Scăzut (coroziunea inițială formează patina rezistentă) |
* Rețineți că coloana „Activitate galvanică” se referă la activitatea chimică relativă a metalului așa cum este descrisă în tabelele seriei galvanice din surse de referință. În sensul acestui tabel, cu cât activitatea galvanică a metalului este mai mare, cu atât mai rapid va suferi coroziune galvanică atunci când este asociată cu un metal mai puțin activ.
Pasul 1. Prevenirea coroziunii de atac uniform protejând suprafața metalică
Coroziunea uniformă de atac (uneori scurtată la coroziune „uniformă”) este un tip de coroziune care apare, în mod corespunzător, în mod uniform pe o suprafață metalică expusă. În acest tip de coroziune, întreaga suprafață a metalului este atacată de coroziune și, astfel, coroziunea se desfășoară la o rată uniformă. De exemplu, dacă un acoperiș de fier neprotejat este expus în mod regulat la ploaie, întreaga suprafață a acoperișului va intra în contact cu aproximativ aceeași cantitate de apă și, astfel, se va coroda cu o rată uniformă. Cea mai ușoară modalitate de protecție împotriva coroziunii uniforme la atac este, de obicei, de a pune o barieră de protecție între metal și agenții corozivi. Aceasta poate fi o mare varietate de lucruri - vopsea, un etanșant sau o soluție electrochimică, cum ar fi un strat de zinc galvanizat.
În situații subterane sau de imersiune, protecția catodică este, de asemenea, o alegere bună
Pasul 2. Prevenirea coroziunii galvanice prin oprirea fluxului de ioni de la un metal la altul
O formă importantă de coroziune care poate apărea indiferent de rezistența fizică a metalelor implicate este coroziunea galvanică. Coroziunea galvanică apare atunci când două metale cu potențial diferit de electrod sunt în contact unul cu celălalt în prezența unui electrolit (cum ar fi apa sărată) care creează o cale electrică de conducere între cei doi. Când se întâmplă acest lucru, ionii metalici curg de la metalul mai activ la metalul mai puțin activ, determinând corodarea metalului mai activ la o viteză accelerată și metalul mai puțin activ la corodarea la o viteză mai lentă. În termeni practici, aceasta înseamnă că coroziunea se va dezvolta pe metalul mai activ la punctul de contact dintre cele două metale.
- Orice metodă de protecție care împiedică fluxul de ioni între metale poate opri coroziunea galvanică. Asigurarea metalelor cu un strat protector poate ajuta la prevenirea electroliților din mediul înconjurător de a crea o cale electrică de conducere între cele două metale, în timp ce procesele de protecție electrochimică precum galvanizarea și anodizarea funcționează bine. De asemenea, este posibil să se împiedice coroziunea galvanică prin izolarea electrică a zonelor metalelor care vin în contact unul cu celălalt.
- În plus, utilizarea protecției catodice sau a unui anod de sacrificiu poate proteja metalele importante de coroziunea galvanică. Vedeți mai jos pentru mai multe informații.
Pasul 3. Prevenirea coroziunii prin scufundare protejând suprafața metalică, evitând sursele de clorură din mediu și evitând zgârieturile și zgârieturile
Pittingul este o formă de coroziune care are loc la scară microscopică, dar poate avea consecințe la scară largă. Pittingul este de mare îngrijorare pentru metalele care își obțin rezistența la coroziune dintr-un strat subțire de compuși pasivi de pe suprafața lor, deoarece această formă de coroziune poate duce la defecțiuni structurale în situațiile în care stratul protector le-ar preveni în mod normal. Pitting-ul apare atunci când o mică parte a metalului își pierde stratul de protecție pasiv. Când se întâmplă acest lucru, coroziunea galvanică apare la scară microscopică, ducând la formarea unei mici găuri în metal. În această gaură, mediul local devine extrem de acid, ceea ce accelerează procesul. De obicei, prevenirea gropilor se face prin aplicarea unui strat protector pe suprafața metalică și / sau folosirea protecției catodice.
Expunerea la un mediu bogat în cloruri (cum ar fi, de exemplu, apa sărată) este cunoscută pentru a accelera procesul de sablare
Pasul 4. Preveniți coroziunea crăpăturilor prin minimizarea spațiilor înguste în proiectarea obiectului
Coroziunea prin crăpături apare în spațiile unui obiect metalic în care accesul la fluidul din jur (aer sau lichid) este slab - de exemplu, sub șuruburi, sub șaibe, sub baloane sau între îmbinările unei balamale. Coroziunea prin crăpături apare atunci când decalajul din apropierea unei suprafețe metalice este suficient de larg pentru a permite pătrunderea fluidului, dar suficient de îngust pentru ca fluidul să aibă dificultăți la ieșire și să devină stagnant. Mediul local din aceste spații mici devine coroziv și metalul începe să se corodeze într-un proces similar cu coroziunea prin picurare. Prevenirea coroziunii crăpăturilor este, în general, o problemă de proiectare. Prin minimizarea apariției unor goluri strânse în construcția unui obiect metalic prin închiderea acestor goluri sau permiterea circulației, este posibil să se minimizeze coroziunea fisurilor.
Coroziunea crăpăturilor este de o preocupare specială atunci când este vorba despre metale precum aluminiul care au un strat exterior protector, pasiv, deoarece mecanismul de coroziune a crăpăturilor poate contribui la descompunerea acestui strat
Pasul 5. Preveniți fisurarea prin coroziune prin stres utilizând numai sarcini sigure și / sau recoacere
Cracarea prin coroziune prin stres (SCC) este o formă rară de defecțiune structurală legată de coroziune, care este deosebit de îngrijorătoare pentru inginerii însărcinați cu structuri de construcții destinate să susțină sarcini importante. În cazul SCC, un metal portant formează fisuri și fracturi sub limita de sarcină specificată - în cazuri severe, la o fracțiune din limită. În prezența ionilor corozivi, fisuri mici, microscopice în metal cauzate de stresul de tracțiune de la o sarcină grea se propagă pe măsură ce ionii corozivi ajung la vârful fisurii. Acest lucru face ca fisura să crească treptat și posibil să provoace o eventuală defecțiune structurală. SCC este deosebit de periculos deoarece poate apărea chiar și în prezența substanțelor care sunt în mod natural doar foarte ușor corozive pentru metal. Aceasta înseamnă că coroziunea periculoasă apare în timp ce restul suprafeței metalice apare superficial neafectat.
- Prevenirea SCC este parțial o problemă de proiectare. De exemplu, alegerea unui material care este rezistent la SCC în mediul în care va funcționa metalul și asigurarea faptului că materialul metalic este testat corespunzător la stres poate ajuta la prevenirea SCC. În plus, procesul de recoacere a unui metal poate elimina tensiunile reziduale din fabricarea acestuia.
- SCC este cunoscut a fi exacerbat de temperaturile ridicate și de prezența lichidului care conține cloruri dizolvate.
Metoda 2 din 3: Prevenirea coroziunii cu soluții pentru casă
Pasul 1. Vopsiți suprafața metalică
Poate că cea mai comună și accesibilă metodă de a proteja metalul de coroziune este pur și simplu să îl acoperiți cu un strat de vopsea. Procesul de coroziune implică umezeala și un agent oxidant care interacționează cu suprafața metalului. Astfel, atunci când metalul este acoperit cu o barieră de protecție a vopselei, nici umezeala, nici agenții de oxidare nu pot intra în contact cu metalul în sine și nu apare coroziune.
- Cu toate acestea, vopseaua în sine este vulnerabilă la degradare. Reaplicați vopseaua ori de câte ori devine așchiată, uzată sau deteriorată. Dacă vopseaua se degradează până la punctul în care metalul subiacent devine expus, asigurați-vă că verificați coroziunea sau deteriorarea metalului expus.
-
Există o varietate de metode pentru aplicarea vopselei pe suprafețe metalice. Lucrătorii din metal folosesc adesea mai multe dintre aceste metode împreună pentru a se asigura că întregul obiect metalic primește o acoperire temeinică. Mai jos este un eșantionare de metode cu comentarii despre utilizările lor:
- Perie - utilizată pentru spații greu accesibile.
- Rolă - utilizată pentru acoperirea suprafețelor mari. Ieftin și convenabil.
- Aer spray - utilizat pentru acoperirea suprafețelor mari. Mai rapid, dar mai puțin eficient decât rolele (risipa de vopsea este mare).
- Spray fără aer / Spray fără aer electrostatic - utilizat pentru acoperirea suprafețelor mari. Rapid și permite niveluri variabile de consistență groasă / subțire. Mai puțin risipitor decât aerul obișnuit. Echipamentul este scump.
Pasul 2. Folosiți vopsea marină pentru metalul expus la apă
Obiectele metalice care vin în mod regulat (sau constant) în contact cu apa, cum ar fi bărcile, necesită vopsele speciale pentru a proteja împotriva posibilității crescute de coroziune. În aceste situații, coroziunea „normală” sub formă de rugină nu este singura preocupare (deși este una majoră), întrucât viața marină (balustrade etc.) care poate crește pe metal neprotejat poate deveni o sursă suplimentară de uzură. și coroziune. Pentru a proteja obiectele metalice precum bărcile și așa mai departe, asigurați-vă că utilizați o vopsea epoxidică marină de înaltă calitate. Aceste tipuri de vopsea nu numai că protejează metalul subiacent de umezeală, ci și descurajează dezvoltarea vieții marine la suprafața sa.
Pasul 3. Aplicați lubrifianți de protecție pe piesele metalice în mișcare
Pentru suprafețele metalice plane și statice, vopseaua face o treabă excelentă de a menține umezeala și de a preveni coroziunea, fără a afecta utilitatea metalului. Cu toate acestea, vopseaua nu este de obicei potrivită pentru mișcarea pieselor metalice. De exemplu, dacă vopsiți peste o balamală a ușii, atunci când vopseaua se usucă, aceasta va ține balama în poziție, împiedicând mișcarea acesteia. Dacă forțați ușa să se deschidă, vopseaua se va sparge, lăsând găuri pentru ca umezeala să ajungă la metal. O alegere mai bună pentru piesele metalice cum ar fi balamalele, îmbinările, rulmenții și așa mai departe este un lubrifiant adecvat insolubil în apă. O acoperire detaliată a acestui tip de lubrifiant va respinge în mod natural umezeala, asigurând simultan mișcarea ușoară și ușoară a piesei dvs. metalice.
Deoarece lubrifianții nu se usucă la locul lor ca vopselele, se degradează în timp și necesită re-aplicare ocazională. Reaplicați periodic lubrifianți pe piesele metalice periodic pentru a vă asigura că rămân eficiente ca etanșanți de protecție
Pasul 4. Curățați bine suprafețele metalice înainte de vopsire sau lubrifiere
Indiferent dacă folosiți vopsea normală, vopsea marină sau un lubrifiant / etanșant de protecție, veți dori să vă asigurați că metalul dvs. este curat și uscat înainte de a începe procesul de aplicare. Aveți grijă să vă asigurați că metalul este complet lipsit de murdărie, grăsimi, resturi de sudură reziduale sau coroziune existentă, deoarece aceste lucruri vă pot submina eforturile contribuind la coroziunea viitoare.
- Murdăria, murdăria și alte resturi interferează cu vopseaua și lubrifianții, păstrând vopseaua sau lubrifiantul să adere direct la suprafața metalică. De exemplu, dacă vopsiți peste o foaie de oțel cu câteva așchii de metal rătăcite, vopseaua se va așeza pe așchii, lăsând spații goale pe metalul subiacent. Dacă și când cad așchii, locul expus va fi vulnerabil la coroziune.
- Dacă vopsiți sau lubrifiați o suprafață metalică cu o anumită coroziune existentă, obiectivul dvs. ar trebui să fie să faceți suprafața cât mai netedă și regulată posibil pentru a asigura cea mai bună aderență posibilă a materialului de etanșare la metal. Utilizați o perie de sârmă, hârtie de șlefuit și / sau substanțe îndepărtate de rugină pentru a îndepărta cât mai multă coroziune liberă.
Pasul 5. Păstrați produsele metalice neprotejate departe de umiditate
După cum sa menționat mai sus, majoritatea formelor de coroziune sunt exacerbate de umiditate. Dacă nu reușiți să oferiți metalului un strat protector de vopsea sau etanșant, ar trebui să aveți grijă să nu vă expuneți la umezeală. Eforturile de menținere a sculelor metalice neprotejate pot fi îmbunătățite și pot prelungi durata lor de viață efectivă. Dacă articolele dvs. metalice sunt expuse la apă sau umezeală, asigurați-vă că le curățați și uscați imediat după utilizare pentru a preveni pornirea coroziunii.
În plus față de supravegherea expunerii la umezeală în timpul utilizării, asigurați-vă că depozitați articolele metalice în interior într-un loc curat și uscat. Pentru obiectele mari care nu se potrivesc într-un dulap sau dulap, acoperiți obiectul cu o prelată sau o cârpă. Acest lucru ajută la menținerea umezelii din aer și previne acumularea prafului la suprafață
Pasul 6. Păstrați suprafețele metalice cât mai curate posibil
După fiecare utilizare a unui obiect metalic, indiferent dacă metalul este vopsit sau nu, asigurați-vă că ați curățat suprafețele funcționale, îndepărtând murdăria, murdăria sau praful. Acumulările de murdărie și resturi pe suprafața metalică pot contribui la uzura și urechea metalului și / sau a acoperirii sale de protecție, ducând la coroziune în timp.
Metoda 3 din 3: Prevenirea coroziunii cu soluții electrochimice avansate
Pasul 1. Folosiți un proces de galvanizare
Metalul zincat este un metal care a fost acoperit cu un strat subțire de zinc pentru a-l proteja de coroziune. Zincul este mai activ din punct de vedere chimic decât metalul de bază, deci se oxidează atunci când este expus la aer. Odată ce stratul de zinc se oxidează, acesta formează un strat protector, prevenind coroziunea suplimentară a metalului de dedesubt. Cel mai obișnuit tip de galvanizare astăzi este un proces numit galvanizare la cald, în care piesele metalice (de obicei din oțel) sunt scufundate într-o cuvă de zinc fierbinte, topit, pentru a obține o acoperire uniformă.
-
Acest proces implică manipularea substanțelor chimice industriale, dintre care unele sunt periculoase la temperatura camerei, la temperaturi extrem de fierbinți și, prin urmare, nu ar trebui încercate de nimeni altul decât profesioniștii instruiți. Mai jos sunt pașii de bază ai procesului de zincare la cald pentru oțel:
- Oțelul este curățat cu o soluție caustică pentru a îndepărta murdăria, grăsimile, vopseaua etc., apoi se clătește bine.
- Oțelul este murat în acid pentru a îndepărta cantitatea de moară, apoi se clătește.
- Un material numit flux este aplicat oțelului și lăsat să se usuce. Acest lucru ajută acoperirea finală cu zinc să adere la oțel.
- Oțelul este scufundat într-o cuvă de zinc topit și lăsat să se încălzească la temperatura zincului.
- Oțelul este răcit într-un "rezervor de stingere" care conține apă.
Pasul 2. Folosiți un anod de sacrificiu
O modalitate de a proteja un obiect metalic de coroziune este de a atașa electric o bucată mică de metal reactivă numită anod de sacrificiu. Datorită relației electrochimice dintre obiectul metalic mai mare și obiectul reactiv mic (explicat pe scurt mai jos), numai bucata mică de metal reactivă va suferi coroziune, lăsând intact obiectul metalic mare și important. Când anodul sacrificial se corodează complet, acesta trebuie înlocuit sau obiectul metalic mai mare va începe să se corodeze. Această metodă de protecție împotriva coroziunii este adesea utilizată pentru structurile îngropate, cum ar fi rezervoarele subterane de depozitare sau pentru obiectele aflate în contact constant cu apa, cum ar fi bărcile.
- Anodii sacrificiali sunt realizați din mai multe tipuri diferite de metal reactiv. Zincul, aluminiul și magneziul sunt trei dintre cele mai comune metale utilizate în acest scop. Datorită proprietăților chimice ale acestor materiale, zincul și aluminiul sunt adesea folosite pentru obiecte metalice în apă sărată, în timp ce magneziul este mai potrivit în scopuri de apă dulce.
- Motivul pentru care funcționează un anod de sacrificiu are legătură cu chimia procesului de coroziune în sine. Când un obiect metalic se corodează, se formează în mod natural zone care seamănă chimic cu anodii și catodii dintr-o celulă electrochimică. Electronii curg din cele mai multe părți anodice ale suprafeței metalice în electroliții din jur. Deoarece anodii de sacrificiu sunt foarte reactivi în comparație cu metalul obiectului protejat, obiectul în sine devine foarte catodic în comparație și, astfel, electronii curg din anodul de sacrificiu, determinându-l să se corodeze, dar economisind restul metalului.
Pasul 3. Folosiți curentul impresionat
Deoarece procesul chimic din spatele coroziunii metalelor implică curent electric sub formă de electroni care curg din metal, este posibil să se utilizeze o sursă externă de curent electric pentru a suprasolicita curentul coroziv și a preveni coroziunea. În esență, acest proces (numit curent imprimat) conferă o încărcare electrică negativă continuă asupra metalului protejat. Această încărcare suprasolicită curentul care determină scurgerea electronilor din metal, oprind coroziunea. Acest tip de protecție este adesea utilizat pentru structurile metalice îngropate, cum ar fi rezervoarele de stocare și conductele.
- Rețineți că tipul de curent utilizat pentru sistemele de protecție a curentului imprimat este de obicei curent continuu (DC).
- De obicei, curentul imprimat care previne coroziunea este generat prin îngroparea a doi anodi metalici în sol în apropierea obiectului metalic de protejat. Curentul este trimis printr-un fir izolat către anodi, care apoi curge prin sol și în obiectul metalic. Curentul trece prin obiectul metalic și revine la sursa curentului (generator, redresor etc.) printr-un fir izolat.
Pasul 4. Folosiți anodizarea
Anodizarea este un tip special de acoperire de suprafață de protecție utilizată pentru a proteja metalul de coroziune și, de asemenea, pentru a aplica la aplicarea matrițelor și așa mai departe. Dacă ați văzut vreodată un carabinet metalic viu colorat, ați văzut o suprafață metalică vopsită anodizată. Mai degrabă decât implicarea aplicării fizice a unui strat protector, ca și în cazul vopsirii, anodizarea folosește un curent electric pentru a conferi metalului un strat protector care previne aproape toate formele de coroziune.
- Procesul chimic din spatele anodizării implică faptul că multe metale, precum aluminiul, formează în mod natural produse chimice numite oxizi atunci când intră în contact cu oxigenul din aer. Acest lucru are ca rezultat ca metalul să aibă în mod normal un strat subțire de oxid exterior care protejează (în diferite grade, în funcție de metal) împotriva coroziunii ulterioare. Curentul electric utilizat în procesul de anodizare creează în esență o acumulare mult mai groasă a acestui oxid pe suprafața metalului decât ar apărea în mod normal, oferind o protecție excelentă împotriva coroziunii.
-
Există mai multe moduri diferite de a anodiza metalele. Mai jos sunt pașii de bază ai unui proces de anodizare. Consultați Cum se anodizează aluminiu pentru mai multe informații.
- Aluminiul este curățat și degresat.
- Impuritățile de suprafață ale aluminiului sunt îndepărtate cu o soluție de îndepărtare.
- Aluminiu este coborât într-o baie acidă la un curent și o temperatură constante (de exemplu, 12 amperi / ft² și 70-72 grade F (21-22 grade C).
- Aluminiu este îndepărtat și clătit.
- Aluminiu este opțional scufundat în colorant la 38-60 grade C (100-140 grade F).
- Aluminiul este sigilat punându-l în apă clocotită timp de 20-30 de minute.
Pasul 5. Folosiți un metal care prezintă pasivare
După cum sa menționat mai sus, unele metale formează în mod natural un strat protector de oxid la expunerea la aer. Unele metale formează acest strat de oxid atât de eficient încât, în cele din urmă, devin relativ inactive chimic. Spunem că aceste metale sunt pasive în raport cu procesul de pasivare prin care devin mai puțin reactivi. În funcție de utilizarea dorită, un obiect metalic pasiv nu poate avea neapărat nevoie de o protecție suplimentară pentru a-l face rezistent la coroziune.
-
Un exemplu bine cunoscut de metal care prezintă pasivare este oțelul inoxidabil. Oțelul inoxidabil este un aliaj de oțel obișnuit și crom care este efectiv rezistent la coroziune în majoritatea condițiilor, fără a necesita altă protecție. Pentru majoritatea utilizărilor zilnice, coroziunea nu este de obicei o problemă cu oțelul inoxidabil.
Cu toate acestea, trebuie menționat faptul că, în anumite condiții, oțelul inoxidabil nu este 100% rezistent la coroziune - în special în apa sărată. În mod similar, multe metale pasive devin non-pasive în anumite condiții extreme și, prin urmare, pot să nu fie potrivite pentru toate utilizările
