Как предотвратить коррозию металлических деталей

При определенных условиях даже самые прочные металлические детали могут подвергаться коррозии, которая возникает при взаимодействии металла с окружающей средой. Любой металл может в той или иной степени подвергаться коррозии, хотя некоторые металлы реагируют в другой среде, чем другие.

Ни один металл не застрахован полностью от угрозы коррозии. Но важно то, что коррозию обычно можно предотвратить или свести к минимуму, выполнив определенные шаги. Эти шаги включают в себя хороший дизайн продукта, выбор материала и применение обработки поверхности.

В данной статье рассматриваются несколько методов снижения коррозии металлических деталей, изготовленных по технологии обработки с ЧПУ.

Что такое коррозия?

Коррозия возникает, когда металлы реагируют с окислителями в окружающей их среде. Эта химическая реакция приводит к тому, что металл со временем разлагается, что ухудшает его внешний вид и нарушает структурную целостность.

Коррозия – это разрушение материалов, вызванное взаимодействием с окружающей средой. Это естественное явление, требующее трех условий:влаги, металлической поверхности и окислителя, называемого акцептором электронов. Процесс коррозии переводит поверхность реактивного металла в более стабильную форму, а именно в его оксид, гидроксид или сульфид.

Каждый металл имеет различные электрохимические свойства. Эти характеристики определяют тип деталей, подверженных коррозии. Например, железные инструменты, которые длительное время находились во влажной среде, подвержены ржавчине, а медные крыши могут ржаветь под воздействием погодных условий. Хотя некоторые металлы более устойчивы к коррозии, чем другие (в зависимости от окружающей среды), не каждый металл застрахован от всех эффектов коррозии.

Плохо Е последствия коррозии

Коррозия может иметь различные негативные последствия для металлов. При коррозии металлических конструкций они становятся небезопасными, что может привести к несчастным случаям, например, к обрушению. Даже незначительная коррозия требует ремонта и обслуживания. Фактически, глобальные ежегодные прямые затраты на коррозию металлов составляют примерно 2,2 триллиона долларов США!

Хотя все металлы подвержены коррозии, предполагается, что использование соответствующих методов защиты может предотвратить 25–30 % коррозии.

Коррозия — это естественный процесс, при котором условия окружающей среды превращают рафинированный металл в его оксидную, гидроксидную или сульфидную форму.

Как предотвратить коррозию металлических деталей

Можно принять меры для предотвращения коррозии металлических деталей. Большинство этих шагов выполняются до и во время производственного процесса, но после их выполнения также можно уменьшить коррозию деталей.

Выполнение этих шагов не гарантирует неограниченный срок службы детали, но в некоторой степени снизит вероятность коррозии, помогая сохранить нормальное функционирование и внешний вид металлической детали.

Вы можете предотвратить коррозию, выбрав правильный метод:

• Тип металла
• Защитное покрытие
• Разумный дизайн
• Охрана окружающей среды
• Жертвенное покрытие

Тип металла

Простой способ предотвратить коррозию — использовать устойчивые к коррозии металлы, такие как алюминий или нержавеющая сталь. В зависимости от области применения эти металлы могут использоваться для снижения потребности в дополнительной защите от коррозии.

Нержавеющая сталь:железо в нержавеющей стали окисляется и ржавеет. Однако сталь с высоким содержанием хрома (например, нержавеющая сталь 316) не поддается ржавчине, поскольку хром образует на поверхности детали защитный слой из оксида хрома.

Алюминий:алюминий не содержит железа, поэтому не ржавеет. При контакте с влагой на поверхности детали образуется защитный слой оксида алюминия для предотвращения коррозии.

Медь, бронза и латунь. Красные металлы, такие как медь, бронза и латунь, содержат мало или совсем не содержат железа и не ржавеют. Окисленная медь имеет зеленый налет. Хотя это может быть не идеально с эстетической точки зрения, это может защитить медные компоненты от коррозии.

Защитное покрытие

Покрытие может действовать как физический барьер между металлической частью и окисляющими элементами в окружающей среде, тем самым обеспечивая слой защиты от коррозии. Если само покрытие не изношено, воздух, влага и другие агрессивные вещества не могут напрямую контактировать с металлом. Через некоторое время краску можно нанести повторно, чтобы сохранить состояние детали.

Распространенным методом является цинкование, при котором производитель наносит на деталь тонкий слой цинка. Для некоторых металлов может быть лучше добавить твердое хромирование (умеренная цена, хорошая коррозионная стойкость) или черное хромирование (более дорогое, с отличной коррозионной стойкостью).

Краски и/или грунтовки являются прямым и недорогим методом предотвращения коррозии и могут быть необходимы по эстетическим соображениям. Лакокрасочное покрытие может выступать в качестве барьерного слоя для предотвращения передачи электрохимических зарядов от коррозионно-активного раствора на нижележащий металл.

Другой вариант — покраска порошковой краской. Во время этого процесса на чистую металлическую поверхность наносится сухой порошок. Затем металл нагревают, чтобы расплавить порошок в гладкую неразрывную пленку. Можно использовать множество различных порошковых композиций, включая акрил, полиэстер, эпоксидную смолу, нейлон и уретан.

Разумный дизайн

Борьба с коррозией начинается на стадии проектирования. Если деталь будет использоваться в среде, подверженной коррозии, инженеры должны учитывать, будут ли определенные конструктивные особенности способствовать или предотвращать коррозию при создании проекта САПР. Материал детали влияет на ее коррозионную стойкость, но форма и текстура также влияют на коррозионную стойкость

Проектировщик должен устранить узкий зазор, чтобы предотвратить попадание воздуха или жидкости и их застой. Избегайте функций, которые могут накапливать влагу или воздух. Детали не должны иметь глубоких трещин, в которых может скапливаться влага, и по возможности способствовать притоку воздуха. Если детали обязательно должны иметь зазоры, туннели или другие слабые места, убедитесь, что за металлом можно регулярно ухаживать.

Охрана окружающей среды

Этапы после изготовления могут быть более сложными для реализации, чем этапы перед изготовлением, но после того, как деталь используется, все же можно уменьшить коррозию.

Коррозия вызывается химической реакцией между металлом и газом в окружающей среде. Принимая меры по контролю окружающей среды, эти побочные реакции можно свести к минимуму. Он может контролировать содержание кислорода или хлора в окружающей среде. Например, вы также можете предотвратить контакт деталей с чрезмерной влагой, отрегулировав положение деталей или установив препятствия.

Жертвенное покрытие

Еще один способ сделать детали устойчивыми к коррозии — нанести на металл защитное покрытие вместо защитного.

Цель расходуемого покрытия состоит не в том, чтобы полностью предотвратить коррозию, а в том, чтобы вызвать коррозию покрытия, а не основного материала детали. Поэтому покрытие называют «жертвенным» материалом. Существует две основные технологии получения расходуемых покрытий:катодная защита и анодная защита.

Катодная защита

Наиболее распространенным примером катодной защиты является покрытие стали из сплава железа цинком, процесс, называемый цинкованием. Цинк более активен, чем сталь, и окисляется, когда начинает корродировать, тем самым замедляя коррозию стали. Этот метод называется катодной защитой, потому что он заключается в превращении стали в катод электрохимической ячейки. Катодная защита используется для транспортировки воды или топлива, стальных труб, баков водонагревателей, корпусов судов и морских нефтяных платформ.

Защита анода

Анодная защита заключается в покрытии ферросплавной стали менее активным металлом, например оловом. Олово не подвергается коррозии, поэтому, пока есть оловянное покрытие, сталь можно защитить. Этот метод называется анодной защитой, поскольку при его использовании сталь становится анодом электрохимической ячейки.

Анодная защита часто используется в резервуарах из углеродистой стали для хранения серной кислоты и 50% едкого натра. В этих условиях из-за чрезвычайно высоких требований к току катодная защита не подходит.