Korozija je prirodan proces koji se događa sa svim metalima, ali se može uvelike usporiti s nekoliko različitih tretmana
To je uzrokovano prisutnošću oksidansa u okolišu, poput vode ili zraka. To može biti veliki problem za one koji su uključeni u velike građevinske projekte koji koriste metalne materijale, uključujući zgrade, automobile, mostove, avione i drugo. Ali čak će i mali metalni proizvodi korodirati i izgubiti snagu ili ljepotu. Srećom, možete spriječiti da se ovaj proces dogodi onoliko brzo koliko bi to uobičajeno bilo s materijalima koji se nalaze po kući ili s naprednim tehnikama za jači učinak.
Koraci
Metoda 1 od 3: Razumijevanje uobičajenih vrsta korozije metala
Budući da se danas koristi toliko različitih vrsta metala, graditelji i proizvođači moraju se zaštititi od mnogih različitih vrsta korozije. Svaki metal ima svoja jedinstvena elektrokemijska svojstva koja određuju na koje je vrste korozije (ako ih ima) osjetljiv. Donja tablica detaljno prikazuje izbor uobičajenih metala i vrste korozije na kojima mogu proći.
| Metal | Ranjivost metala od korozije | Uobičajene preventivne tehnike | Galvanska aktivnost* |
|---|---|---|---|
| Oplemenjeni čelik (pasivno) | Jedinstven napad, galvanski, bez rupa, pukotina (sve u slanoj vodi) | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo | Niska (početna korozija stvara otporan oksidni sloj) |
| Gvožđe | Uniformni napad, galvanski, pukotina | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo, pocinčavanje, sredstva protiv hrđe | Visoko |
| Mesing | Ujednačeni napad, dezincifikacija, stres | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo (obično ulje ili lak), dodavanje kositra, aluminija ili arsena u leguru | Srednje |
| Aluminij | Galvanski, bez rupa, pukotina | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo, eloksiranje, pocinčavanje, katodna zaštita, električna izolacija | Visoka (početna korozija stvara otporan oksidni sloj) |
| Bakar | Galvanski, bez rupa, estetsko kaljanje | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo, dodavanje nikla leguri (npr. Za slanu vodu) | Niska (početna korozija formira otpornu patinu) |
*Imajte na umu da se stupac "Galvanska aktivnost" odnosi na relativnu kemijsku aktivnost metala opisanu tabelama galvanskih serija iz referentnih izvora. Za potrebe ove tabele, što je veća galvanska aktivnost metala, brže će proći kroz galvansku koroziju kada se spoji sa manje aktivnim metalom.
Korak 1. Spriječite ravnomjernu napadnu koroziju štiteći metalnu površinu
Ujednačena napadna korozija (ponekad skraćena do "ujednačena" korozija) je vrsta korozije koja se na odgovarajući način javlja na izloženoj metalnoj površini. Kod ove vrste korozije cijela površina metala je izložena koroziji, pa se korozija odvija ujednačenom brzinom. Na primjer, ako je nezaštićeni gvozdeni krov redovno izložen kiši, cijela krovna površina doći će u dodir s približno istom količinom vode i tako će korodirati ujednačenom brzinom. Najjednostavniji način zaštite od ujednačene napadne korozije obično je postavljanje zaštitne barijere između metala i sredstava za koroziju. To može biti mnogo različitih stvari - boja, brtvilo za ulje ili elektrokemijsko rješenje poput pocinčanog premaza od cinka.
U situacijama pod zemljom ili uranjanjem, katodna zaštita je također dobar izbor
Korak 2. Spriječite galvansku koroziju zaustavljanjem protoka iona iz jednog metala u drugi
Jedan važan oblik korozije koji se može pojaviti bez obzira na fizičku čvrstoću metala je galvanska korozija. Galvanska korozija nastaje kada su dva metala s različitim potencijalima elektroda u kontaktu jedan s drugim u prisutnosti elektrolita (poput slane vode) koji stvara električni provodni put između njih. Kada se to dogodi, metalni ioni prelaze iz aktivnijeg metala u manje aktivan metal, uzrokujući da aktivniji metal korodira ubrzano, a manje aktivni metal korodira sporije. U praktičnom smislu to znači da će se korozija razviti na aktivnijem metalu na mjestu dodira dvaju metala.
- Bilo koji način zaštite koji sprječava protok iona između metala može potencijalno zaustaviti galvansku koroziju. Davanje metalima zaštitnog premaza može spriječiti elektrolite iz okoline da stvore električnu provodnu putanju između dva metala, dok procesi elektrokemijske zaštite poput pocinčavanja i eloksiranja također dobro funkcioniraju. Također je moguće spriječiti galvansku koroziju električnom izolacijom područja metala koji dolaze u međusobni kontakt.
- Dodatno, upotreba katodne zaštite ili žrtvene anode može zaštititi važne metale od galvanske korozije. Za više informacija pogledajte dolje.
Korak 3. Spriječite pojavu korozije koštica štiteći metalnu površinu, izbjegavajući izvore klorida iz okoliša, izbjegavajući ogrebotine i ogrebotine
Rupičavost je oblik korozije koji se odvija na mikroskopskoj razini, ali može imati velike posljedice. Rupičarenje je velika briga za metale koji svoju otpornost na koroziju izvode iz tankog sloja pasivnih spojeva na njihovoj površini, jer ovaj oblik korozije može dovesti do strukturnih kvarova u situacijama u kojima bi ih zaštitni sloj inače spriječio. Rupa nastaje kada mali dio metala izgubi zaštitni pasivni sloj. Kada se to dogodi, galvanska korozija se javlja u mikroskopskim razmjerima, što dovodi do stvaranja male rupe u metalu. Unutar ove rupe lokalno okruženje postaje visoko kiselo, što ubrzava proces. Rupičarenje se obično sprječava nanošenjem zaštitnog premaza na metalnu površinu i/ili upotrebom katodne zaštite.
Poznato je da izlaganje okolini bogatoj kloridima (poput, na primjer, slane vode) ubrzava proces stvaranja koštica
Korak 4. Spriječite koroziju pukotina minimiziranjem skučenih prostora u dizajnu objekta
Korozija pukotina javlja se u prostorima metalnih predmeta gdje je pristup okolnoj tekućini (zrak ili tekućina) slab - na primjer, ispod vijaka, pod podloškama, ispod korita ili između spojeva šarki. Korozija pukotina nastaje tamo gdje je jaz blizu metalne površine dovoljno širok da dozvoli ulazak tekućine, ali dovoljno sužen da tečnost ima poteškoća pri izlasku i postaje stagnira. Lokalno okruženje u tim malim prostorima postaje korozivno, a metal počinje korodirati u procesu sličnom koroziji bez uboda. Sprječavanje korozije pukotina općenito je problem dizajna. Smanjivanjem pojavljivanja uskih praznina u konstrukciji metalnog predmeta zatvaranjem ovih praznina ili omogućavanjem cirkulacije, moguće je minimizirati koroziju pukotina.
Korozija pukotina posebna je briga kada se radi o metalima poput aluminija koji imaju zaštitni, pasivni vanjski sloj, jer mehanizam korozije pukotina može pridonijeti razbijanju ovog sloja
Korak 5. Spriječite pucanje korozijom od naprezanja koristeći samo sigurna opterećenja i/ili žarenje
Naponsko korozijsko pucanje (SCC) je rijedak oblik korozivnog strukturnog sloma koji posebno zabrinjava inženjere zadužene za građevinske konstrukcije namijenjene podnošenju važnih opterećenja. U slučaju SCC -a, nosivi metal stvara pukotine i lomove ispod svoje specificirane granice opterećenja - u teškim slučajevima, na djeliću granice. U prisutnosti korozivnih iona, male, mikroskopske pukotine u metalu uzrokovane vlačnim naprezanjem od velikog opterećenja šire se kad korozivni ioni dosegnu vrh pukotine. Zbog toga pukotina postupno raste i potencijalno uzrokuje eventualni strukturni kvar. SCC je posebno opasan jer se može pojaviti čak i u prisutnosti tvari koje su prirodno vrlo blago korozivne za metal. To znači da dolazi do opasne korozije, dok ostatak metalne površine površno djeluje neoštećen.
- Sprječavanje SCC -a dijelom je problem dizajna. Na primjer, odabirom materijala koji je otporan na SCC u okruženju u kojem će metal djelovati i osiguravanjem da je metalni materijal propisno testiran na stres može se spriječiti pojava SCC-a. Osim toga, postupak žarenja metala može ukloniti zaostala naprezanja u njegovoj proizvodnji.
- Poznato je da se SCC pogoršava visokim temperaturama i prisustvom tekućine koja sadrži otopljene kloride.
Metoda 2 od 3: Sprječavanje korozije kućnim rješenjima
Korak 1. Obojite metalnu površinu
Možda najčešći, pristupačni način zaštite metala od korozije je jednostavno prekrivanje slojem boje. Proces korozije uključuje vlagu i oksidaciono sredstvo u interakciji s površinom metala. Stoga, kada je metal premazan zaštitnom barijerom boje, ni vlaga ni oksidanti ne mogu doći u kontakt sa samim metalom i ne dolazi do korozije.
- Međutim, sama boja je osjetljiva na propadanje. Ponovno nanosite boju kad god se usitni, istroši ili ošteti. Ako se boja razgrađuje do te mjere da donji metal postaje izložen, provjerite ima li korozije ili oštećenja na izloženom metalu.
-
Postoje različite metode nanošenja boje na metalne površine. Metalci često koriste nekoliko ovih metoda zajedno kako bi osigurali da cijeli metalni predmet dobije temeljni premaz. Ispod je uzorak metoda s komentarima na njihovu upotrebu:
- Četka-koristi se za teško dostupne prostore.
- Valjci - koriste se za pokrivanje velikih površina. Jeftino i povoljno.
- Vazdušni sprej - koristi se za pokrivanje velikih površina. Brži, ali manje učinkoviti od valjaka (trošenje boje je veliko).
- Airless sprej/Elektrostatički airless sprej - koristi se za pokrivanje velikih površina. Brz i omogućava promjenjive nivoe guste/tanke konzistencije. Manje je rasipno od običnog zračnog spreja. Oprema je skupa.
Korak 2. Koristite morsku boju za metal izložen vodi
Metalni predmeti koji redovito (ili stalno) dolaze u dodir s vodom, poput brodova, zahtijevaju posebne boje za zaštitu od povećane mogućnosti korozije. U tim situacijama, "normalna" korozija u obliku hrđe nije jedina briga (iako je velika), jer morski svijet (školjke itd.) Koji može rasti na nezaštićenom metalu može postati dodatni izvor trošenja i koroziju. Da biste zaštitili metalne predmete poput brodova itd., Svakako upotrijebite visokokvalitetnu morsku epoksidnu boju. Ne samo da ove vrste boja štite metal ispod njih od vlage, već i obeshrabruju rast morskog života na njegovoj površini.
Korak 3. Nanesite zaštitna maziva na pokretne metalne dijelove
Za ravne, statične metalne površine, boja odlično odbija vlagu i sprječava koroziju, a da pritom ne utječe na korisnost metala. Međutim, boja obično nije prikladna za pomicanje metalnih dijelova. Na primjer, ako obojite šarke vrata, kad se boja osuši, ona će držati šarke na mjestu, ometajući njihovo kretanje. Ako otvorite vrata silom, boja će napuknuti, ostavljajući rupe za vlagu koja dopire do metala. Bolji izbor za metalne dijelove poput šarki, spojeva, ležajeva itd. Je prikladno mazivo netopivo u vodi. Temeljni premaz ove vrste maziva prirodno će odbiti vlagu, istovremeno osiguravajući glatko i lako kretanje vašeg metalnog dijela.
Budući da se maziva ne suše na mjestu poput boja, vremenom se razgrađuju i zahtijevaju povremeno ponovno nanošenje. Ponovno nanosite maziva na metalne dijelove kako biste osigurali da ostanu učinkoviti kao zaštitna brtvila
Korak 4. Prije bojenja ili podmazivanja temeljito očistite metalne površine
Bilo da koristite normalnu boju, morsku boju ili zaštitno mazivo/brtvilo, prije početka nanošenja pobrinite se da vaš metal bude čist i suh. Pobrinite se da metal u potpunosti bude bez prljavštine, masti, ostataka zavarivanja ili postojeće korozije, jer te stvari mogu potkopati vaše napore doprinoseći budućoj koroziji.
- Prljavština, prljavština i drugi ostaci ometaju boju i maziva zadržavajući da se boja ili mazivo ne zalijepe izravno na metalnu površinu. Na primjer, ako obojite čelični lim s nekoliko zalutalih metalnih strugotina, boja će se postaviti na strugotine, ostavljajući prazne prostore na donjem metalu. Ako i kada otpaci padnu, izloženo mjesto bit će osjetljivo na koroziju.
- Ako bojite ili podmazujete metalnu površinu s nekom postojećom korozijom, vaš bi cilj trebao biti učiniti površinu što glatkijom i pravilnijom kako bi se osiguralo najbolje prianjanje brtvila na metal. Upotrijebite žičanu četku, brusni papir i/ili kemijska sredstva za uklanjanje hrđe kako biste uklonili što je moguće manje korozije.
Korak 5. Nezaštićene metalne proizvode držite dalje od vlage
Kao što je gore navedeno, većinu oblika korozije pogoršava vlaga. Ako ne možete uspjeti dati svom metalu zaštitni premaz boje ili brtvila, trebate paziti da ne bude izložen vlazi. Nastojanje da se nezaštićeni metalni alati osuše može poboljšati njihovu upotrebljivost i produžiti im vijek trajanja. Ako su vaši metalni predmeti izloženi vodi ili vlazi, svakako ih očistite i osušite odmah nakon upotrebe kako biste spriječili nastanak korozije.
Osim što ćete paziti na izloženost vlazi tokom upotrebe, metalne predmete pohranite u zatvorenom prostoru na čistom i suhom mjestu. Za velike predmete koji neće stati u ormar ili ormar, prekrijte predmet ceradom ili krpom. To pomaže u sprječavanju vlage iz zraka i sprječava nakupljanje prašine na površini
Korak 6. Održavajte metalne površine što je moguće čistijim
Nakon svake upotrebe metalnog predmeta, bez obzira na to je li metal obojen ili ne, očistite njegove funkcionalne površine, uklanjajući svu prljavštinu, prljavštinu ili prašinu. Nagomilavanje prljavštine i ostataka na metalnoj površini može doprinijeti trošenju i uhu metala i/ili njegovog zaštitnog premaza, što dovodi do korozije s vremenom.
Metoda 3 od 3: Sprječavanje korozije pomoću naprednih elektrokemijskih rješenja
Korak 1. Koristite postupak pocinčavanja
Pocinčani metal je metal koji je premazan tankim slojem cinka kako bi se zaštitio od korozije. Cink je kemijski aktivniji od metala u osnovi pa oksidira kada je izložen zraku. Nakon što sloj cinka oksidira, stvara zaštitni premaz, sprječavajući daljnju koroziju metala ispod. Najčešći tip pocinčavanja danas je postupak koji se naziva vrućim pocinčavanjem u kojem su metalni dijelovi (obično čelik) potopljeni u posudu s vrućim, rastopljenim cinkom kako bi dobili ujednačen premaz.
-
Ovaj proces uključuje rukovanje industrijskim kemikalijama, od kojih su neke opasne na sobnoj temperaturi, na ekstremno visokim temperaturama, pa ih ne bi trebao pokušavati nitko osim obučenih stručnjaka. Ispod su osnovni koraci procesa vrućeg pocinčavanja čelika:
- Čelik se čisti kaustičnom otopinom za uklanjanje prljavštine, masti, boje itd., A zatim se temeljito ispire.
- Čelik se ukiseljava u kiselini kako bi se uklonila mlinska naslaga, a zatim se ispire.
- Materijal koji se naziva fluks nanosi se na čelik i ostavlja da se osuši. To pomaže da se završni premaz od cinka zalijepi za čelik.
- Čelik se umoči u posudu s rastopljenim cinkom i pusti da se zagrije do temperature cinka.
- Čelik se hladi u "rezervoaru za gašenje" koji sadrži vodu.
Korak 2. Koristite žrtvenu anodu
Jedan od načina zaštite metalnog predmeta od korozije je električno pričvršćivanje malog, reaktivnog komada metala koji se naziva žrtvena anoda. Zbog elektrokemijskog odnosa između većeg metalnog objekta i malog reaktivnog objekta (ukratko objašnjeno u nastavku), samo će mali, reaktivni komad metala proći kroz koroziju, ostavljajući veliki, važan metalni predmet netaknut. Kada žrtvena anoda potpuno korodira, mora se zamijeniti ili će veći metalni predmet početi korodirati. Ova metoda zaštite od korozije često se koristi za ukopane građevine, poput podzemnih spremnika ili objekata u stalnom kontaktu s vodom, poput brodova.
- Žrtvene anode izrađene su od nekoliko različitih vrsta reaktivnog metala. Cink, aluminij i magnezij tri su najčešća metala koja se koriste u tu svrhu. Zbog kemijskih svojstava ovih materijala, cink i aluminij se često koriste za metalne predmete u slanoj vodi, dok je magnezij prikladniji za potrebe slatke vode.
- Razlog zašto žrtvena anoda radi ima veze sa hemijom samog procesa korozije. Kada korodira metalni predmet, prirodno se stvaraju područja koja kemijski podsjećaju na anode i katode u elektrokemijskoj ćeliji. Elektroni teku iz većine anodnih dijelova metalne površine u okolne elektrolite. Budući da su žrtvene anode vrlo reaktivne u odnosu na metal predmeta koji se štiti, sam objekt postaje vrlo katodan u usporedbi s time, pa elektroni istječu iz žrtvene anode, uzrokujući koroziju, ali štedeći ostatak metala.
Korak 3. Koristite utisnutu struju
Budući da kemijski proces iza korozije metala uključuje električnu struju u obliku elektrona koji izlaze iz metala, moguće je upotrijebiti vanjski izvor električne struje za nadjačavanje korozivne struje i sprječavanje korozije. U osnovi, ovaj proces (nazvan utisnuta struja) daje kontinuirani negativni električni naboj na metal koji se štiti. Ovaj naboj nadjačava struju uzrokujući istjecanje elektrona iz metala, zaustavljajući koroziju. Ova vrsta zaštite često se koristi za ukopane metalne konstrukcije poput spremnika i cjevovoda.
- Imajte na umu da je vrsta struje koja se koristi za sisteme zaštite impresivnom strujom obično istosmjerna (DC).
- Utisnuta struja koja sprječava koroziju obično nastaje ukopavanjem dvije metalne anode u tlo u blizini metalnog predmeta koji se štiti. Struja se putem izolirane žice šalje do anoda, koje zatim teku kroz tlo i ulaze u metalni predmet. Struja prolazi kroz metalni predmet i vraća se na izvor struje (generator, ispravljač itd.) Kroz izoliranu žicu.
Korak 4. Upotrijebite eloksiranje
Eloksiranje je posebna vrsta zaštitnog površinskog premaza koji se koristi za zaštitu metala od korozije, a također se primjenjuje za nanošenje matrica itd. Ako ste ikada vidjeli metalni karabin jarkih boja, vidjeli ste obojenu eloksiranu metalnu površinu. Umjesto fizičke primjene zaštitnog premaza, kao i kod slikanja, eloksiranje koristi električnu struju kako bi metalu dalo zaštitni premaz koji sprječava gotovo sve oblike korozije.
- Hemijski proces iza eloksiranja uključuje činjenicu da mnogi metali, poput aluminija, prirodno stvaraju kemijske proizvode koji se nazivaju oksidi kada dođu u kontakt s kisikom u zraku. To dovodi do toga da metal obično ima tanak vanjski oksidni sloj koji štiti (u različitom stupnju, ovisno o metalu) od daljnje korozije. Električna struja korištena u procesu eloksiranja u osnovi stvara mnogo deblje nakupljanje ovog oksida na površini metala nego što bi se inače dogodilo, pružajući veliku zaštitu od korozije.
-
Postoji nekoliko različitih načina za eloksiranje metala. Ispod su osnovni koraci jednog procesa eloksiranja. Za više informacija pogledajte Kako eloksirati aluminij.
- Aluminij se čisti i odmašćuje.
- Aluminijske površinske nečistoće uklanjaju se otopinom za uklanjanje mrlja.
- Aluminij se spušta u kiselo kupatilo pri konstantnoj struji i temperaturi (na primjer, 12 ampera/kvadratnih stopa i 70-72 stepena F (21-22 stepena C).
- Aluminij se uklanja i ispire.
- Aluminij je opcionalno uronjen u boju na 100-140 stupnjeva F (38-60 stupnjeva C).
- Aluminij se zatvara stavljanjem u kipuću vodu 20-30 minuta.
Korak 5. Koristite metal koji pokazuje pasivnost
Kao što je gore napomenuto, neki metali prirodno stvaraju zaštitni oksidni sloj nakon izlaganja zraku. Neki metali stvaraju ovaj oksidni premaz toliko efikasno da na kraju postaju relativno kemijski neaktivni. Kažemo da su ti metali pasivni u odnosu na proces pasivizacije kojim postaju manje reaktivni. Ovisno o željenoj upotrebi, pasivnom metalnom predmetu možda neće biti potrebna dodatna zaštita kako bi bio otporan na koroziju.
-
Jedan dobro poznati primjer metala koji pokazuje pasivnost je nehrđajući čelik. Nehrđajući čelik je legura običnog čelika i kroma koja je učinkovito otporna na koroziju u većini uvjeta bez potrebe za bilo kakvom drugom zaštitom. Za većinu svakodnevnih upotreba, korozija obično ne brine nerđajući čelik.
Međutim, valja spomenuti da u određenim uvjetima nehrđajući čelik nije 100% otporan na koroziju - posebno u slanoj vodi. Slično, mnogi pasivni metali postaju nepasivni pod određenim ekstremnim uvjetima i stoga možda nisu prikladni za sve namjene
