Korózia je prirodzený proces, ktorý sa vyskytuje u všetkých kovov, ale je možné ho veľmi spomaliť niekoľkými rôznymi úpravami
Je to spôsobené prítomnosťou oxidačných činidiel v prostredí, ako je voda alebo vzduch. Pre tých, ktorí sa zaoberajú rozsiahlymi stavebnými projektmi s použitím kovových materiálov, medzi ktoré patria budovy, autá, mosty, lietadlá a ďalšie, to môže byť obrovský problém. Ale aj malé kovové výrobky skorodujú a stratia svoju silu alebo krásu. Našťastie môžete zabrániť tomu, aby sa tento proces opakoval tak rýchlo, ako obvykle pri materiáloch nachádzajúcich sa v domácnosti alebo pomocou pokročilých techník pre silnejší efekt.
Kroky
Metóda 1 z 3: Pochopenie bežných typov korózie kovov
Pretože sa dnes používa toľko rôznych druhov kovov, musia stavitelia a výrobcovia chrániť pred mnohými rôznymi druhmi korózie. Každý kov má svoje vlastné jedinečné elektrochemické vlastnosti, ktoré určujú, voči akým druhom (ak nejakých) korózii je kov náchylný. Nasledujúca tabuľka uvádza výber bežných kovov a typy korózie, ktorej môžu byť vystavené.
| Kov | Zraniteľnosť voči korózii kovu | Bežné preventívne techniky | Galvanická činnosť* |
|---|---|---|---|
| Nerezová oceľ (pasívna) | Rovnomerný útok, galvanický, jamkový, štrbinový (všetko najmä v slanej vode) | Čistiaci, ochranný náter alebo tmel | Nízka (počiatočná korózia tvorí odolnú vrstvu oxidu) |
| Žehlička | Rovnomerný útok, galvanický, štrbinový | Čistenie, ochranný náter alebo tmel, galvanizácia, protikorózne roztoky | Vysoká |
| Mosadz | Rovnomerný útok, odzincifikácia, stres | Čistiaci, ochranný povlak alebo tmel (zvyčajne olej alebo lak), pridanie cínu, hliníka alebo arzénu do zliatiny | Stredné |
| Hliník | Galvanické, jamkové, štrbinové | Čistenie, ochranný náter alebo tmel, eloxovanie, pozinkovanie, katódová ochrana, elektrická izolácia | Vysoká (počiatočná korózia tvorí odolnú vrstvu oxidu) |
| Meď | Galvanické, jamkové, estetické kazenie | Čistenie, ochranný povlak alebo tmel, pridanie niklu do zliatiny (najmä pre slanú vodu) | Nízka (počiatočná korózia tvorí odolnú patinu) |
*Všimnite si toho, že stĺpec "Galvanická aktivita" odkazuje na relatívnu chemickú aktivitu kovu, ako je popísaná v tabuľkách galvanických radov z referenčných zdrojov. Na účely tejto tabuľky čím vyššia je galvanická aktivita kovu, tým rýchlejšie podlieha galvanickej korózii, keď je spojený s menej aktívnym kovom.
Krok 1. Chráňte kovový povrch pred rovnomernou koróziou
Rovnomerná útočná korózia (niekedy skrátená na „rovnomernú“koróziu) je druh korózie, ktorá sa vhodne vyskytuje rovnomerne na odhalenom kovovom povrchu. Pri tomto type korózie je celý povrch kovu napadnutý koróziou, a preto korózia prebieha rovnomerne. Ak je napríklad nechránená železná strecha pravidelne vystavovaná dažďu, celý povrch strechy príde do kontaktu so zhruba rovnakým množstvom vody, a preto bude korodovať rovnomerne. Najľahší spôsob ochrany pred rovnomernou útočnou koróziou je obvykle vložiť ochrannú bariéru medzi kov a korózne činidlá. Môže to byť množstvo vecí - farba, olejový tmel alebo elektrochemické riešenie, ako je pozinkovaný pozinkovaný povlak.
V podzemných alebo ponorných situáciách je dobrou voľbou aj katodická ochrana
Krok 2. Zabráňte galvanickej korózii zastavením toku iónov z jedného kovu na druhý
Jednou z dôležitých foriem korózie, ktorá môže nastať bez ohľadu na fyzickú pevnosť príslušných kovov, je galvanická korózia. Galvanická korózia nastáva vtedy, keď sú dva kovy s rôznym potenciálom elektród vo vzájomnom kontakte v prítomnosti elektrolytu (ako je slaná voda), ktorý medzi nimi vytvára elektrickú vodivú dráhu. Keď sa to stane, kovové ióny prúdia z aktívnejšieho kovu do menej aktívneho kovu, čo spôsobuje, že aktívnejší kov koroduje zrýchleným tempom a menej aktívny kov koroduje pomalšie. Z praktického hľadiska to znamená, že na aktívnom kovu v mieste kontaktu medzi týmito dvoma kovmi dôjde k korózii.
- Akýkoľvek spôsob ochrany, ktorý bráni toku iónov medzi kovmi, môže potenciálne zastaviť galvanickú koróziu. Poskytnutie ochranného povlaku kovom môže pomôcť zabrániť tomu, aby elektrolyty z prostredia vytvorili elektrickú vodivú cestu medzi týmito dvoma kovmi, pričom dobre fungujú aj procesy elektrochemickej ochrany, ako je galvanizácia a eloxovanie. Je tiež možné zabrániť galvanickej korózii elektrickou izoláciou oblastí kovov, ktoré prichádzajú do vzájomného kontaktu.
- Použitie katodickej ochrany alebo obetnej anódy môže navyše chrániť dôležité kovy pred galvanickou koróziou. Ďalšie informácie nájdete nižšie.
Krok 3. Predchádzajte jamkovej korózii ochranou kovového povrchu, vyhýbaním sa zdrojom chloridu v životnom prostredí a vyhýbaním sa škrabancom a škrabancom
Pitting je forma korózie, ktorá prebieha v mikroskopickom meradle, ale môže mať rozsiahle následky. Pitting je veľkým problémom kovov, ktoré odvodzujú svoju odolnosť voči korózii od tenkej vrstvy pasívnych zlúčenín na svojom povrchu, pretože táto forma korózie môže viesť k poruchám konštrukcie v situáciách, kde by im ochranná vrstva normálne zabránila. K jamkovaniu dochádza, keď malá časť kovu stratí svoju ochrannú pasívnu vrstvu. Keď sa to stane, v mikroskopickom meradle dôjde ku galvanickej korózii, čo vedie k vytvoreniu malého otvoru v kove. V tejto diere je miestne prostredie silne kyslé, čo urýchľuje proces. Pittingu sa obvykle zabráni nanesením ochranného povlaku na kovový povrch a/alebo použitím katodickej ochrany.
Je známe, že vystavenie prostrediu s vysokým obsahom chloridov (ako napríklad slaná voda) urýchľuje proces jamkovania
Krok 4. Predchádzajte štrbinovej korózii minimalizáciou tesných priestorov v konštrukcii objektu
Štrbinová korózia sa vyskytuje v priestoroch kovového predmetu, kde je zlý prístup k okolitej tekutine (vzduchu alebo kvapaline) - napríklad pod skrutkami, pod podložkami, pod baraklami alebo medzi spojmi závesu. Štrbinová korózia sa vyskytuje tam, kde je medzera v blízkosti kovového povrchu dostatočne široká na to, aby dovolila tekutine vstúpiť, ale je dostatočne úzka, aby tekutina ťažko odchádzala a stagnovala. Miestne prostredie v týchto malých priestoroch sa stáva korozívnym a kov začína korodovať v procese podobnom koróznej korózii. Predchádzanie štrbinovej korózii je spravidla konštrukčným problémom. Minimalizáciou výskytu tesných medzier v konštrukcii kovových predmetov uzavretím týchto medzier alebo umožnením cirkulácie je možné minimalizovať štrbinovú koróziu.
Štrbinová korózia je obzvlášť dôležitá pri práci s kovmi, ako je hliník, ktoré majú ochrannú, pasívnu vonkajšiu vrstvu, pretože mechanizmus štrbinovej korózie môže prispieť k rozpadu tejto vrstvy
Krok 5. Zabráňte vzniku korózneho praskania namáhaním iba pomocou bezpečných záťaží a/alebo žíhaním
Stresové korózne praskanie (SCC) je vzácna forma štrukturálnej poruchy súvisiacej s koróziou, ktorá je obzvlášť zaujímavá pre inžinierov poverených stavebnými konštrukciami určenými na podporu dôležitých zaťažení. V prípade SCC nosný kov vytvára praskliny a praskliny pod stanovenou medzou zaťaženia - v závažných prípadoch na zlomku limitu. V prítomnosti korozívnych iónov sa malé, mikroskopické trhliny v kove spôsobené ťahovým napätím z veľkého zaťaženia šíria, keď sa korozívne ióny dostanú na vrchol trhliny. To spôsobuje, že trhlina postupne rastie a potenciálne spôsobuje prípadné zlyhanie konštrukcie. SCC je obzvlášť nebezpečný, pretože sa môže vyskytnúť aj v prítomnosti látok, ktoré sú pre kov prirodzene len veľmi mierne korozívne. To znamená, že k nebezpečnej korózii dochádza, zatiaľ čo zvyšok kovového povrchu sa povrchne javí ako neovplyvnený.
- Prevencia SCC je čiastočne problém s dizajnom. Zabrániť SCC môže napríklad výber materiálu, ktorý je odolný voči SCC v prostredí, v ktorom bude kov fungovať, a zaistenie správneho namáhania kovového materiálu namáhaním. Proces žíhania kovu môže navyše eliminovať zvyškové napätia z jeho výroby.
- Je známe, že SCC je zhoršovaný vysokými teplotami a prítomnosťou kvapaliny obsahujúcej rozpustené chloridy.
Metóda 2 z 3: Predchádzanie korózii pomocou domácich roztokov
Krok 1. Maľujte kovový povrch
Asi najbežnejším a najdostupnejším spôsobom ochrany kovu pred koróziou je jednoducho ho pokryť vrstvou farby. Proces korózie zahŕňa vlhkosť a oxidačné činidlo v interakcii s povrchom kovu. Keď je teda kov potiahnutý ochrannou bariérou farby, vlhkosť ani oxidačné činidlá nemôžu prísť do kontaktu so samotným kovom a nedochádza k korózii.
- Samotná farba je však náchylná na degradáciu. Farbu znova naneste, kedykoľvek bude čipovaná, opotrebovaná alebo poškodená. Ak sa farba degraduje natoľko, že sa odhalí podkladový kov, nezabudnite skontrolovať koróziu alebo poškodenie odhaleného kovu.
-
Existuje množstvo spôsobov nanášania farby na kovové povrchy. Kovoobrábatelia často používajú niekoľko z týchto metód spoločne, aby zaistili, že celý kovový predmet dostane dôkladný povlak. Nasleduje ukážka metód s komentármi k ich použitiu:
- Kefa-používa sa do ťažko dostupných priestorov.
- Valček - používa sa na pokrytie veľkých plôch. Lacné a pohodlné.
- Vzduchový sprej - používa sa na pokrytie veľkých plôch. Rýchlejšie, ale menej účinné ako valčeky (plytvanie farbou je vysoké).
- Bezvzduchový sprej/Elektrostatický bezvzduchový sprej - používa sa na pokrytie veľkých plôch. Rýchly a umožňuje variabilné úrovne hustej/riedkej konzistencie. Menej nehospodárne ako bežný vzduchový sprej. Vybavenie je drahé.
Krok 2. Na kov vystavený vode použite námornú farbu
Kovové predmety, ktoré pravidelne (alebo neustále) prichádzajú do styku s vodou, podobne ako člny, vyžadujú špeciálne farby na ochranu pred zvýšenou možnosťou korózie. V týchto situáciách nie je „normálna“korózia vo forme hrdzavenia jediným problémom (aj keď je hlavným), pretože morský život (barnacles, atď.), Ktorý môže rásť na nechránenom kove, sa môže stať ďalším zdrojom opotrebovania a korózii. Na ochranu kovových predmetov, ako sú člny a podobne, používajte vysokokvalitnú morskú epoxidovú farbu. Tieto druhy farieb nielenže chránia podkladový kov pred vlhkosťou, ale tiež odrádzajú od rastu morského života na jeho povrchu.
Krok 3. Na pohyblivé kovové časti naneste ochranné mazivá
Na plochých, statických kovových povrchoch farba výborne odvádza vlhkosť a zabraňuje korózii bez toho, aby to ovplyvnilo užitočnosť kovu. Farba však zvyčajne nie je vhodná na pohybovanie kovových častí. Ak napríklad natriete záves dverí, keď farba zaschne, udrží záves na mieste a zabráni jeho pohybu. Ak násilím otvoríte dvere, farba praskne a zanechá otvory pre vlhkosť, aby sa dostali do kovu. Lepšou voľbou pre kovové diely, ako sú pánty, kĺby, ložiská a podobne, je vhodné mazivo nerozpustné vo vode. Dôkladná vrstva tohto druhu maziva prirodzene odpudzuje vlhkosť a súčasne zaisťuje hladký a ľahký pohyb vašej kovovej časti.
Pretože mazivá neschnú na mieste ako farby, časom sa degradujú a vyžadujú občasné opätovné nanesenie. Na kovové časti opakovane naneste mazivá, aby ste zaistili, že zostanú účinné ako ochranné tmely
Krok 4. Kovové povrchy pred lakovaním alebo mazaním dôkladne očistite
Bez ohľadu na to, či používate bežnú farbu, morskú farbu alebo ochranné mazivo/tmel, pred začatím procesu nanášania budete chcieť zaistiť, aby bol váš kov čistý a suchý. Dbajte na to, aby bol kov úplne bez nečistôt, mastnoty, zvyškových zvyškov zo zvárania alebo existujúcej korózie, pretože tieto veci môžu podkopať vaše úsilie tým, že prispejú k budúcej korózii.
- Nečistoty, špina a iné nečistoty zasahujú do farby a mazadiel tým, že zabraňujú priľnutiu farby alebo mazadla priamo na kovový povrch. Napríklad, ak natriete oceľový plech niekoľkými zblúdilými kovovými hoblinami, farba sa na hobliny usadí a na podkladovom kove zostanú prázdne miesta. Ak a keď hobliny odpadnú, exponované miesto bude citlivé na koróziu.
- Pri lakovaní alebo mazaní kovového povrchu existujúcou koróziou by malo byť vašim cieľom čo najhladší a pravidelný povrch, aby sa zaistilo čo najlepšie priľnutie tmelu k kovu. Na odstránenie čo najväčšej miery voľnej korózie použite drôtenú kefu, brúsny papier a/alebo chemické odstraňovače hrdze.
Krok 5. Chráňte nechránené kovové výrobky pred vlhkosťou
Ako je uvedené vyššie, väčšina foriem korózie je zhoršená vlhkosťou. Ak nemôžete svojmu kovu poskytnúť ochranný náter farby alebo tmelu, mali by ste dbať na to, aby nebol vystavený vlhkosti. Snaha udržať nechránené kovové nástroje v suchu môže zlepšiť ich užitočnosť a predĺžiť ich životnosť. Ak sú vaše kovové položky vystavené vode alebo vlhkosti, ihneď po použití ich vyčistite a vysušte, aby ste predišli vzniku korózie.
Kovové predmety okrem sledovania vystavenia vlhkosti počas používania určite skladujte aj vnútri, na čistom a suchom mieste. V prípade veľkých predmetov, ktoré sa nezmestia do skrine alebo skrine, prikryte predmet plachtou alebo handrou. To pomáha udržať vlhkosť mimo vzduchu a zabraňuje hromadeniu prachu na povrchu
Krok 6. Udržujte kovové povrchy čo najčistejšie
Po každom použití kovového predmetu, bez ohľadu na to, či je kov natretý alebo nie, nezabudnite vyčistiť jeho funkčné povrchy a odstrániť všetky nečistoty, špinu alebo prach. Hromadenie nečistôt a zvyškov na kovovom povrchu môže prispieť k opotrebovaniu a uchu kovu a/alebo jeho ochranného povlaku, čo časom vedie k korózii.
Metóda 3 z 3: Predchádzanie korózii pomocou pokročilých elektrochemických roztokov
Krok 1. Použite proces galvanizácie
Pozinkovaný kov je kov, ktorý bol na ochranu pred koróziou potiahnutý tenkou vrstvou zinku. Zinok je chemicky aktívnejší ako podkladový kov, takže pri pôsobení vzduchu oxiduje. Akonáhle zinková vrstva zoxiduje, vytvorí ochranný povlak, ktorý zabráni ďalšej korózii kovov pod ňou. Najbežnejším typom galvanizácie v dnešnej dobe je proces nazývaný žiarovým zinkovaním, pri ktorom sú kovové časti (zvyčajne oceľ) ponorené do vane s horúcim roztaveným zinkom, aby sa získal rovnomerný povlak.
-
Tento proces zahŕňa manipuláciu s priemyselnými chemikáliami, z ktorých niektoré sú nebezpečné pri izbovej teplote, pri extrémne vysokých teplotách, a preto by sa o to nemal pokúšať nikto iný ako vyškolení odborníci. Nasledujú základné kroky postupu žiarového zinkovania ocele:
- Oceľ sa vyčistí žieravým roztokom na odstránenie nečistôt, mastnoty, farby atď. Potom sa dôkladne opláchne.
- Oceľ sa morí v kyseline, aby sa odstránil vodný kameň, a potom sa opláchne.
- Na oceľ sa nanesie materiál nazývaný tavidlo a nechá sa vysušiť. To pomáha konečnému zinkovému povlaku priľnúť k oceli.
- Oceľ sa ponorí do suda s roztaveným zinkom a nechá sa zahriať na teplotu zinku.
- Oceľ sa chladí v „chladiacej nádrži“obsahujúcej vodu.
Krok 2. Použite obetnú anódu
Jeden zo spôsobov, ako chrániť kovový predmet pred koróziou, je elektricky naň pripevniť malý reaktívny kus kovu nazývaný obetná anóda. Vzhľadom na elektrochemický vzťah medzi väčším kovovým predmetom a malým reaktívnym predmetom (stručne vysvetlené nižšie) bude iba malý, reaktívny kus kovu podrobený korózii, pričom veľký dôležitý kovový predmet zostane nedotknutý. Keď obetná anóda úplne koroduje, musí byť vymenená alebo väčší kovový predmet začne korodovať. Tento spôsob ochrany proti korózii sa často používa pre podzemné stavby, ako sú podzemné skladovacie nádrže alebo objekty, ktoré sú v neustálom kontakte s vodou, ako sú člny.
- Obetné anódy sú vyrobené z niekoľkých rôznych typov reaktívnych kovov. Zinok, hliník a horčík sú tri z najbežnejších kovov používaných na tento účel. Vzhľadom na chemické vlastnosti týchto materiálov sa zinok a hliník často používajú na kovové predmety v slanej vode, zatiaľ čo horčík je vhodnejší na sladkovodné účely.
- Dôvod, prečo obetavá anóda funguje, súvisí s chémiou samotného korózneho procesu. Keď kovový predmet koroduje, prirodzene sa vytvoria oblasti, ktoré sa chemicky podobajú anódam a katódam v elektrochemickom článku. Elektróny prúdia z väčšiny anódových častí kovového povrchu do okolitých elektrolytov. Pretože obetné anódy sú veľmi reaktívne v porovnaní s kovom predmetu, ktorý je chránený, samotný predmet sa stáva v porovnaní s ním veľmi katodickým, a preto elektróny prúdia von z obetnej anódy, čo spôsobuje koróziu, ale šetrí zvyšok kovu.
Krok 3. Použite vtlačený prúd
Pretože chemický proces korózie kovu zahŕňa elektrický prúd vo forme elektrónov prúdiacich von z kovu, je možné použiť vonkajší zdroj elektrického prúdu na prekonanie korozívneho prúdu a zabránenie korózii. Tento proces (nazývaný vtlačený prúd) v zásade prepožičiava chránenému kovu kontinuálny negatívny elektrický náboj. Tento náboj prebíja prúd, ktorý spôsobuje, že elektróny vytekajú z kovu, čím sa zastaví korózia. Tento typ ochrany sa často používa pre podzemné kovové konštrukcie, ako sú skladovacie nádrže a potrubia.
- Všimnite si toho, že typ prúdu používaného pre systémy ochrany prúdovým chráničom je zvyčajne jednosmerný prúd (DC).
- Vtlačný prúd predchádzajúci korózii sa zvyčajne generuje zakopaním dvoch kovových anód do pôdy v blízkosti kovového predmetu, ktorý má byť chránený. Prúd je poslaný izolovaným drôtom k anódam, ktorý potom preteká pôdou a do kovového predmetu. Prúd prechádza kovovým predmetom a cez izolovaný drôt sa vracia k zdroju prúdu (generátor, usmerňovač atď.).
Krok 4. Použite anodizáciu
Eloxácia je špeciálny typ ochranného povrchového povlaku používaného na ochranu kovu pred koróziou a tiež na nanášanie matríc a podobne. Ak ste niekedy videli pestrofarebnú kovovú karabínu, videli ste zafarbený eloxovaný kovový povrch. Namiesto fyzického nanášania ochranného povlaku, ako pri lakovaní, anodizácia používa elektrický prúd na to, aby kov dostal ochranný povlak, ktorý zabraňuje takmer všetkým formám korózie.
- Chemický proces anodizácie zahŕňa skutočnosť, že mnoho kovov, ako je hliník, pri kontakte s kyslíkom vo vzduchu prirodzene vytvára chemické produkty nazývané oxidy. Výsledkom je, že kov má obvykle tenkú vonkajšiu vrstvu oxidu, ktorá chráni (v rôznej miere, v závislosti od kovu) pred ďalšou koróziou. Elektrický prúd používaný v procese eloxovania v podstate vytvára oveľa silnejšie nahromadenie tohto oxidu na povrchu kovu, ako by sa normálne vyskytovalo, čo poskytuje veľkú ochranu pred koróziou.
-
Existuje niekoľko rôznych spôsobov, ako anodizovať kovy. Nasledujú základné kroky jedného procesu eloxovania. Ďalšie informácie nájdete v časti Ako anodizovať hliník.
- Hliník sa vyčistí a odmastí.
- Nečistoty na povrchu hliníka sa odstránia roztokom na odstránenie škvŕn.
- Hliník sa spúšťa do kyslého kúpeľa pri konštantnom prúde a teplote (napríklad 12 ampérov/sq ft a 70-72 ° F (21-22 ° C).
- Hliník sa odstráni a opláchne.
- Hliník je voliteľne ponorený do farbiva pri teplote 38-60 ° C (100-140 ° F).
- Hliník sa utesní vložením do vriacej vody na 20-30 minút.
Krok 5. Použite kov, ktorý vykazuje pasiváciu
Ako je uvedené vyššie, niektoré kovy prirodzene pôsobia na vzduch ochranným oxidovým povlakom. Niektoré kovy tvoria tento oxidový povlak tak efektívne, že sa nakoniec stanú relatívne chemicky neaktívnymi. Hovoríme, že tieto kovy sú pasívne vo vzťahu k procesu pasivácie, ktorým sa stávajú menej reaktívnymi. V závislosti od požadovaného použitia nemusí pasívny kovový predmet nevyhnutne potrebovať žiadnu dodatočnú ochranu, aby bol odolný voči korózii.
-
Známym príkladom kovu, ktorý prejavuje pasiváciu, je nehrdzavejúca oceľ. Nerezová oceľ je zliatina obyčajnej ocele a chrómu, ktorá je účinne odolná voči korózii vo väčšine podmienok bez toho, aby vyžadovala akúkoľvek inú ochranu. Pri väčšine každodenných použití nie je korózia zvyčajne problémom s nehrdzavejúcou oceľou.
Je však potrebné poznamenať, že za určitých podmienok nie je nehrdzavejúca oceľ 100% odolná voči korózii - najmä v slanej vode. Podobne sa mnoho pasívnych kovov za určitých extrémnych podmienok stane pasívnymi, a preto nemusia byť vhodné pre všetky použitia
