Korozija je prirodni proces koji se događa sa svim metalima, ali se može uvelike usporiti s nekoliko različitih tretmana
Uzrok je prisutnost oksidansa u okolišu, poput vode ili zraka. To može biti veliki problem za one koji sudjeluju u velikim građevinskim projektima koji koriste metalne materijale, što uključuje zgrade, automobile, mostove, zrakoplove i drugo. No čak i mali metalni proizvodi korodirat će 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 na koroziju | Uobičajene preventivne tehnike | Galvanska aktivnost* |
|---|---|---|---|
| Oplemenjeni čelik (pasivno) | Ravnomjerni napad, galvanski, bez rupa, pukotina (sve u slanoj vodi) | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo | Niska (početna korozija stvara otporan oksidni sloj) |
| Željezo | Ujednačeni napad, galvanski, pukotina | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo, pocinčavanje, otapala protiv hrđe | Visoko |
| Mjed | Ujednačeni napad, dezincifikacija, stres | Čišćenje, zaštitni premaz ili brtvilo (obično ulje ili lak), dodavanje kositra, aluminija ili arsena u leguru | Srednji |
| 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 stvara otpornu patinu) |
*Imajte na umu da se stupac "Galvanska aktivnost" odnosi na relativnu kemijsku aktivnost metala opisanu u tablicama galvanskih serija iz referentnih izvora. Za potrebe ove tablice, što je veća galvanska aktivnost metala, brže će proći galvansku koroziju kada se spoji s manje aktivnim metalom.
Korak 1. Spriječite ravnomjernu napadnu koroziju štiteći metalnu površinu
Ujednačena napadna korozija (ponekad skraćena do "jednolična" korozija) je vrsta korozije koja se na odgovarajući način javlja na izloženoj metalnoj površini. U ovoj vrsti korozije cijela površina metala je napadnuta korozijom, pa se korozija odvija ujednačenom brzinom. Na primjer, ako je nezaštićeni željezni krov redovito 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 elektrokemijska otopina 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 međusobnom dodiru u prisutnosti elektrolita (poput slane vode) koji stvara električni vodič između njih. Kada se to dogodi, metalni ioni prelaze iz aktivnijeg metala u manje aktivni metal, uzrokujući da aktivniji metal korodira ubrzano, a manje aktivni metal korodira sporije. U praktičnom smislu to znači da će se na aktivnijem metalu na mjestu dodira dvaju metala razviti korozija.
- Svaka metoda zaštite koja sprječava protok iona između metala može potencijalno zaustaviti galvansku koroziju. Davanje metala zaštitnog premaza može spriječiti elektrolite iz okoliša da stvore električni provodni put 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 košticama štiteći metalnu površinu, izbjegavajući izvore klorida iz okoliša te izbjegavajući ogrebotine i ogrebotine
Rupičavost je oblik korozije koji se odvija na mikroskopskoj razini, ali može imati velike posljedice. Rupičarenje predstavlja veliku zabrinutost 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 manji 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 okolišu s visokim sadržajem klorida (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 (zraku ili tekućini) slab - na primjer, ispod vijaka, ispod podloška, ispod korita ili između spojeva šarki. Korozija pukotina nastaje tamo gdje je jaz blizu metalne površine dovoljno širok da dopušta ulazak tekućine, ali dovoljno sužen da tekućina ima poteškoća pri izlasku i stagnira. Lokalno okruženje u tim malim prostorima postaje korozivno, a metal počinje korodirati u procesu sličnom koroziji bez mrlja. Sprječavanje korozije pukotina općenito je problem dizajna. Smanjivanjem pojavljivanja uskih praznina u konstrukciji metalnog predmeta zatvaranjem tih 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 korozijskog strukturnog sloma koji posebno zabrinjava inženjere zadužene za građevinske konstrukcije namijenjene podnošenju važnih opterećenja. U slučaju SCC -a, nosivi metal stvara pukotine i prijelome ispod određene 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 dok korozivni ioni dosežu 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 djelomično 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 prisutnošću tekućine koja sadrži otopljene kloride.
Metoda 2 od 3: Sprječavanje korozije kućnim rješenjima
Korak 1. Obojite metalnu površinu
Možda najčešća, pristupačna metoda zaštite metala od korozije je jednostavno prekrivanje slojem boje. Proces korozije uključuje vlagu i oksidirajuće sredstvo u interakciji s površinom metala. Dakle, kada je metal premazan zaštitnom barijerom boje, niti vlaga niti oksidanti ne mogu doći u dodir 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 razgradi do te mjere da donji metal postaje izložen, svakako pregledajte 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 uporabu:
- Četka-koristi se za teško dostupne prostore.
- Valjak - koristi se za pokrivanje velikih površina. Jeftino i povoljno.
- Zračni sprej - koristi se za pokrivanje velikih površina. Brži, ali manje učinkoviti od valjaka (trošenje boje je veliko).
- Bezzračni sprej/Elektrostatički bezzračni sprej - koristi se za pokrivanje velikih površina. Brzo i omogućuje promjenjive razine guste/tanke konzistencije. Manje rasipnički od običnog zračnog spreja. Oprema je skupa.
Korak 2. Upotrijebite 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. Za zaštitu metalnih predmeta poput brodova i tako dalje, svakako upotrijebite visokokvalitetnu morsku epoksidnu boju. Ne samo da ove vrste boja štite temeljni metal od vlage, već i obeshrabruju rast morskog života na njegovoj površini.
Korak 3. Na pokretne metalne dijelove nanesite zaštitna maziva
Za ravne, statične metalne površine, boja izvrsno čuva vlagu i sprječava koroziju bez utjecaja 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, a istovremeno osigurati glatko i jednostavno 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. Pazite da metal ne bude potpuno prljavština, masnoća, zaostali ostaci zavarivanja ili postojeća korozija jer te stvari mogu potkopati vaše napore doprinoseći budućoj koroziji.
- Prljavština, prljavština i drugi ostaci ometaju boju i maziva sprječavajući da se boja ili mazivo 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 što bolje 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. Čuvajte nezaštićene metalne proizvode od vlage
Kao što je gore napomenuto, većinu oblika korozije pogoršava vlaga. Ako ne uspijete svom metalu dati zaštitni premaz boje ili brtvila, trebate paziti da ne bude izložen vlazi. Nastojanje da se nezaštićeni metalni alati održe suhima može poboljšati njihovu uporabnost i produljiti njihov učinkoviti vijek trajanja. Ako su vaši metalni predmeti izloženi vodi ili vlazi, svakako ih očistite i osušite odmah nakon uporabe kako biste spriječili nastanak korozije.
Osim što tijekom uporabe morate paziti na izloženost vlazi, 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 zadržavanju vlage iz zraka i sprječava nakupljanje prašine na površini
Korak 6. Održavajte metalne površine što je moguće čistijim
Nakon svake uporabe metalnog predmeta, bez obzira je li metal obojen ili ne, očistite njegove funkcionalne površine, uklanjajući svu prljavštinu, prljavštinu ili prašinu. Nakupljanje prljavštine i ostataka na metalnoj površini može pridonijeti trošenju i uhu metala i/ili njegovog zaštitnog premaza, što dovodi do korozije s vremenom.
Metoda 3 od 3: Sprječavanje korozije naprednim elektrokemijskim otopinama
Korak 1. Upotrijebite 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, tvori 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 jednoličnu prevlaku.
-
Ovaj proces uključuje rukovanje industrijskim kemikalijama, od kojih su neke opasne na sobnoj temperaturi, pri iznimno visokim temperaturama, pa ih ne bi trebao pokušavati nitko osim obučenih stručnjaka. U nastavku su navedeni osnovni koraci procesa vrućeg pocinčavanja čelika:
- Čelik se čisti kaustičnom otopinom za uklanjanje prljavštine, masti, boje itd., A zatim se temeljito ispire.
- Čelik se ukiselje kiselinom radi uklanjanja mlinskog kamenca, a zatim ispere.
- 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 "spremniku za gašenje" koji sadrži vodu.
Korak 2. Upotrijebite 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 objekt netaknut. Kad 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 često se koriste za metalne predmete u slanoj vodi, dok je magnezij prikladniji za potrebe slatke vode.
- Razlog zašto žrtvena anoda radi ima veze s kemijom samog procesa korozije. Kad 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 usporedbi s metalom predmeta koji se štiti, sam objekt u usporedbi s tim postaje vrlo katodan, 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 biti, 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 sustave 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 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 zaštitne površinske prevlake koja se koristi za zaštitu metala od korozije, a također se primjenjuje i 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.
- Kemijski proces iza eloksiranja uključuje činjenicu da mnogi metali, poput aluminija, prirodno tvore kemijske proizvode koji se nazivaju oksidi kada dođu u dodir s kisikom u zraku. Zbog toga metal obično ima tanak vanjski oksidni sloj koji štiti (u različitom stupnju, ovisno o metalu) od daljnje korozije. Električna struja koja se koristi u procesu eloksiranja u biti stvara znatno deblje nakupine ovog oksida na površini metala nego što bi se inače događalo, pružajući veliku zaštitu od korozije.
-
Postoji nekoliko različitih načina za eloksiranje metala. Dolje su navedeni osnovni koraci jednog procesa eloksiranja. Za više informacija pogledajte Kako anodizirati aluminij.
- Aluminij se čisti i odmašćuje.
- Aluminijske površinske nečistoće uklanjaju se otopinom za uklanjanje mrlja.
- Aluminij se spušta u kiselu kupelj pri konstantnoj struji i temperaturi (na primjer, 12 ampera/m² i 70-72 stupnjeva F (21-22 stupnja 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. Upotrijebite metal koji pokazuje pasivnost
Kao što je gore napomenuto, neki metali prirodno tvore zaštitni oksidni sloj nakon izlaganja zraku. Neki metali stvaraju ovu oksidnu prevlaku toliko učinkovito da s vremenom postaju relativno kemijski neaktivni. Kažemo da su ti metali pasivni u odnosu na proces pasivizacije kojim postaju manje reaktivni. Ovisno o željenoj upotrebi, pasivni metalni predmet ne mora nužno zahtijevati dodatnu zaštitu 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 drugom zaštitom. Za većinu svakodnevnih upotreba, korozija se obično ne brine za nehrđajući čelik.
Međutim, valja spomenuti da u određenim uvjetima nehrđajući čelik nije 100% otporan na koroziju - osobito u slanoj vodi. Slično, mnogi pasivni metali postaju nepasivni pod određenim ekstremnim uvjetima i stoga možda nisu prikladni za sve namjene
