5 лучших коррозионностойких материалов

Как правильно выбрать коррозионно-стойкий материал

Выбор материала является важной частью любого производственного процесса. Выбор правильного материала очень важен, потому что материал определяет химические и механические свойства изготавливаемого компонента, может существенно повлиять на срок службы компонента и обеспечить правильное функционирование детали. Коррозионно-стойкие материалы играют важную роль в производстве из-за их свойств материала и отсутствия реакции на суровые условия окружающей среды и химические вещества.

Например, многие аэрокосмические компоненты изготавливаются с использованием титана, вольфрама и углеродного волокна, потому что эти материалы очень прочные, но при этом легкие и гибкие. К сожалению, эти материалы могут реагировать друг с другом и со временем вызывать гальваническую коррозию, локальную коррозию, когда происходит обмен ионами между материалами. Здесь коррозионно-стойкие материалы сохраняют целостность деталей в одной из самых строго регулируемых отраслей промышленности в мире.

С экологической точки зрения, экологически чистые источники солнечной и ветровой энергии уязвимы для суровых условий, а коррозионно-стойкие материалы помогают защитить их важные компоненты от повреждения с течением времени. Это помогает производителям безопасно создавать компоненты для альтернативных источников энергии и способствовать более устойчивой экономике. Для инженеров, которые хотят защитить свои детали от коррозионно-активных сред, таких как кислоты и соли, или ультрафиолетового излучения, вот лучшие коррозионно-стойкие материалы, которые следует рассмотреть.

Примеры коррозионностойких материалов

1. Нержавеющая сталь

Сплавы из нержавеющей стали известны своей коррозионной стойкостью, пластичностью и высокой прочностью. Коррозионностойкие свойства нержавеющих сталей напрямую связаны с содержанием в них хрома и никеля — большее количество этих элементов коррелирует с повышенной стойкостью.

Большинство сплавов нержавеющей стали, представленных сегодня на рынке, содержат не менее 18% хрома. Когда хром окисляется, он образует защитный слой оксида хрома на поверхности металлической детали, который предотвращает коррозию и предотвращает доступ кислорода к основной стали.

Поскольку этот материал имеет высокую температуру плавления и может выдерживать высокое давление, он также хорошо подходит для строительства, машиностроения и производства контейнеров для хранения. Нержавеющая сталь 304, 430 и 316 является наиболее часто используемой маркой нержавеющей стали, а 316 – предпочтительной маркой для суровых морских условий.

Однако долговечность и высокая коррозионная стойкость нержавеющей стали имеют высокую цену, что делает их непомерно дорогими для некоторых производителей. Кроме того, со сплавами нержавеющей стали может быть трудно работать, особенно при сварке, из-за их высокой температуры плавления.

2. Алюминий

Алюминиевые сплавы нетоксичны, на 100 % пригодны для повторного использования, имеют высокое отношение прочности к весу, обладают высокой тепло- и электропроводностью и легко поддаются механической обработке. Кроме того, алюминий уникален тем, что это один из немногих материалов, устойчивых к коррозии от природы.

Этот материал практически не содержит железа, поэтому он не ржавеет, хотя и может окисляться. Когда алюминиевый сплав подвергается воздействию воды и окисляется, процесс, называемый самопассивацией, на поверхности детали образуется пленка оксида алюминия, которая защищает ее от коррозии. Алюминий 5052-H32 более устойчив к коррозии, чем другие разновидности алюминия, и образует блестящую гладкую поверхность.

Этот процесс окисления также можно точно контролировать с помощью процесса, называемого анодированием. Кроме того, алюминий уникален тем, что это один из немногих инновационных материалов для аддитивного производства, обладающих естественной коррозионной стойкостью. Анодирование – это недорогая контролируемая отделка, которая широко используется. Этот процесс также позволяет добавлять к детали цвет, что позволяет выполнять дальнейшую настройку для различных вариантов использования.

Алюминий часто используется в аэрокосмической промышленности, автомобильных кузовных панелях, устройствах, чувствительных к соленой воде, и в других ситуациях, когда требуется материал с высокими эксплуатационными характеристиками. Производителям следует рассмотреть возможность использования алюминия, если им нужен доступный по цене устойчивый к коррозии материал, при этом помня о том, что производство алюминия может быть грязным и хлопотным в работе.

3. Мягкие металлы

К мягким металлам или красным металлам относятся устойчивые к коррозии материалы, такие как медь и ее сплавы, латунь и бронза. Медь пластична, пластична и является отличным проводником тепла и электричества. Эти металлы могут обеспечить коррозионную стойкость на протяжении всего жизненного цикла данного компонента. . Медь не подвергается коррозии со временем; когда он окисляется, он образует зеленый внешний слой, называемый патиной, который защищает деталь от дальнейшей коррозии.

Медь также играет ключевую роль в производстве деталей для систем возобновляемой энергии. Поскольку медь является отличным проводником тепла и электричества, системы, работающие на основе меди, передают энергию более эффективно и с меньшим воздействием на окружающую среду.

4. Полипропилен

Металлы — не единственные доступные материалы, устойчивые к коррозии. Полипропилен, один из самых популярных пластиков в обрабатывающей промышленности и особенно распространенный пластик для производства автомобильных деталей. Это также один из самых устойчивых к коррозии пластиков.

Эту термопластичную полимерную смолу называют «сталью пластмассовой промышленности» за ее прочность, способность выдерживать высокие уровни физического давления и устойчивость к широкому спектру агрессивных элементов, таких как масло, растворители, вода, бактерии и т. д. Полипропилен высокой плотности (HDPE) обеспечивает более высокую прочность на растяжение и более широкий диапазон рабочих температур.

Однако высокая воспламеняемость и высокий термический коэффициент этого материала ограничивают его пригодность для применения при высоких температурах. Кроме того, важно отметить, что полипропилен подвержен окислению, разложению под действием УФ-излучения и воздействию некоторых хлорсодержащих растворителей.

5. Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

ПТФЭ, обычно называемый тефлоном, представляет собой химико- и коррозионностойкий технический термопласт с самым низким коэффициентом трения среди всех известных твердых материалов. ПТФЭ является гидрофобным, то есть не впитывает воду, а также обладает хорошей электроизоляционной способностью как в жаркой, так и во влажной среде.

ПТФЭ наиболее известен своими коммерческими и медицинскими применениями — созданием антипригарных покрытий для кастрюль и сковородок и обеспечением антифрикционного покрытия для медицинских и промышленных применений. Благодаря низкому трению этот материал используется для изготовления подшипников, шестерен, пластин скольжения, уплотнений и других мелких деталей, имеющих решающее значение для промышленного применения. ПТФЭ также часто используется в композитах из углеродного волокна и стекловолокна.

Тем не менее, PTFE имеет свои ограничения. Этот материал трудно соединять, он чувствителен к ползучести, истиранию и излучению. Кроме того, пары, выделяемые ПТФЭ, могут быть токсичными в закрытых помещениях. Прежде чем принимать какие-либо важные решения о материалах, лучше проконсультироваться с опытным партнером-производителем.

Получите консультацию специалиста по выбору материала

Коррозионная стойкость является чрезвычайно желательным свойством, особенно в полупроводниковой, энергетической, аэрокосмической и автомобильной промышленности. Существует широкий выбор коррозионно-стойких материалов, в том числе пять вышеупомянутых, и команды разработчиков должны проявлять должную осмотрительность при выборе материалов, чтобы убедиться, что они соответствуют уникальным требованиям проекта.

Опытный партнер по цифровому производству, такой как Fast Radius, может помочь командам разработчиков ответить на самые сложные вопросы в процессе разработки продукта. Вы должны использовать металл или пластик? Полипропилен так же хорош, как нержавеющая сталь? Наша команда имеет многолетний опыт в области аддитивного и традиционного производства, и мы поможем каждому клиенту выбрать устойчивый к коррозии материал, который защитит его детали в течение длительного времени. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Дополнительную информацию о материалах для аддитивного производства и о том, как выбрать лучший материал для вашего следующего проекта, можно найти в соответствующих статьях блога в учебном центре Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату