Топ-5 коррозионностойких материалов, которые должен знать каждый производитель

Выбор материала — критически важная часть любого производственного процесса. Правильный материал определяет химические и механические свойства компонента, может существенно влиять на его долговечность и обеспечивает надлежащую функциональность. Коррозионностойкие материалы играют значительную роль в производстве благодаря своим свойствам и нереактивности к суровым условиям среды и химикатам.

Например, многие авиационные компоненты производят из титана, вольфрама и углеволокна — эти материалы очень прочны, но легки и гибки. К сожалению, они могут реагировать друг с другом, вызывая гальваническую коррозию со временем — локальную коррозию при обмене ионами между материалами. Здесь коррозионностойкие материалы сохраняют целостность деталей в одной из самых строго регулируемых отраслей.

С экологической точки зрения, беззагрязняющие солнечные и ветровые источники энергии уязвимы к суровым условиям, и коррозионностойкие материалы защищают их критические компоненты от повреждений со временем. Это помогает производителям безопасно создавать компоненты для альтернативной энергетики и способствовать более устойчивой экономике. Для инженеров, защищающих детали от коррозионных сред (кислоты, соли) или УФ-деградации, вот лучшие коррозионностойкие материалы для рассмотрения.

Примеры коррозионностойких материалов

1. Нержавеющая сталь

Сплавы нержавеющей стали славятся коррозионной стойкостью, вязкостью и высокой прочностью. Коррозионная стойкость напрямую связана с содержанием хрома и никеля — чем больше этих элементов, тем выше стойкость.

Большинство сплавов нержавейки на рынке содержат минимум 18% хрома. При окислении хром образует защитный слой оксида хрома на поверхности металла, который предотвращает коррозию и блокирует доступ кислорода к базовой стали.

Так как материал имеет высокую точку плавления и выдерживает высокое давление, он также хорошо подходит для строительства, станкостроения и производства емкостей для хранения. 304, 430 и 316 — наиболее часто указываемые марки, причем 316 — выбор для суровых морских сред.

Однако высокая долговечность и коррозионная стойкость нержавейки идут за высокую цену, делая её неприемлемой для некоторых производителей. Также сплавы нержавейки могут быть сложны в обработке, особенно при сварке, из-за высокой температуры плавления.

2. Алюминий

Сплавы алюминия — нетоксичны, 100% перерабатываемы, имеют высокое соотношение прочность/вес, высокую тепло- и электропроводность, легко обрабатываются. Алюминий уникален — один из немногих материалов, естественно стойких к коррозии.

Материал содержит мало или совсем ни железа, поэтому не ржавеет, но может окисляться. При контакте с водой и окислении (процесс самопассивации) на поверхности образуется пленка оксида алюминия, защищающая от коррозии. Алюминий 5052-H32 более коррозионностойк, чем другие сорта, и дает яркую гладкую отделку.

Этот процесс окисления можно тесно контролировать через анодирование. Алюминий также уникален как один из немногих инновационных материалов для аддитивного производства с естественной коррозионной стойкостью. Анодирование — недорогая контролируемая отделка, широко используемая, позволяющая добавлять цвет для дальнейшей кастомизации.

Алюминий часто используется в авиакосмических применениях, кузовных панелях авто, солечувствительных применениях и других ситуациях, требующих высокопроизводительных материалов. Производителям стоит рассмотреть алюминий, если нужен доступный коррозионностойкий материал, помня, что обработка алюминия может быть грязной и хлопотной.

3. Мягкие металлы (красные металлы)

Мягкие металлы включают коррозионностойкие материалы вроде меди и её сплавов — латуни и бронзы. Медь ковка, вязка, отличный тепловой и электрический проводник. Эти металлы обеспечивают коррозионную стойкость на протяжении всего жизненного цикла компонента. Медь не корродирует со временем; при окислении образует зеленый внешний слой — патину, защищающую деталь от дальнейшей коррозии.

Медь также играет ключевую роль в производстве деталей для систем возобновляемой энергии. Благодаря отличной тепло- и электропроводности, системы на меди передают энергию эффективнее и с меньшим воздействием на среду.

4. Полипропилен

Металлы не единственные коррозионностойкие материалы. Полипропилен — один из самых популярных пластиков в производстве, особенно для автодеталей. Также один из самых коррозионностойких пластиков.

Этот термопластичный полимер получил прозвище «сталь пластиковой промышленности» за свою стойкость, способность выдерживать высокое физическое давление и устойчивость к широкому спектру коррозионных элементов: масла, растворители, вода, бактерии и др. Полипропилен высокой плотности (HDPE) дает более высокую прочность на разрыв и расширенный рабочий температурный диапазон.

Однако высокая горючесть и высокий температурный коэффициент ограничивают полезность для высокотемпературных применений. Также важно: полипропилен подвержен окислению, УФ-деградации и определенным хлорированным растворителям.

5. Политетрафторэтилен (PTFE)

PTFE, известный под торговоой маркой Тефлон, — химически и коррозионностойкий инженерный термопластик с самым низким коэффициентом трения среди известных твердых материалов. PTFE гидрофобен (не впитывает воду) и обладает хорошей электрической изоляцией в горячих и влажных средах.

PTFE известен коммерческими и медицинскими применениями — антипригарные покрытия для посуды, антифрикционные покрытия для медицины и промышленности. Благодаря низкому трению используется для подшипников, шестерен, скользящих пластин, уплотнений и других мелких деталей, критичных для промышленности. Также часто в композитах с углеволокном и стекловолокном.

У PTFE есть ограничения. Материал трудно соединять, он чувствителен к ползучести, абразиву и излучению. Пары PTFE могут быть токсичны в замкнутых пространствах. Лучше проконсультироваться с опытным производственным партнером перед серьезными решениями о материалах.

Получите экспертные советы по выбору материала

Коррозионная стойкость — крайне желательное качество, особенно в полупроводниковой, энергетической, авиакосмической и автомобильной отраслях. Существует широкий выбор коррозионностойких материалов, включая упомянутые пять, и продуктовым командам нужно делать due diligence при выборе, чтобы выполнить уникальные требования проекта.

Опытный партнер по цифровому производству, как Fast Radius, может помочь продуктовым командам ответить на самые сложные вопросы в процессе разработки. Металл или пластик? Полипропилен так же хорош, как нержавейка? Наша команда имеет многолетний опыт навигации во всем аддитивном и традиционном производстве и поможет каждому клиенту выбрать коррозионностойкий материал, защищающий их детали на долгосрочной перспективе. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать.

Для дополнительной информации о материалах в аддитивном производстве и выборе лучшего для вашего следующего проекта, проверьте связанные статьи блога в учебном центре Fast Radius.

Готовы производить детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости