Korrosion är en naturlig process som händer med alla metaller, men det kan bromsas kraftigt med några olika behandlingar
Det orsakas av närvaron av oxidationsmedel i miljön, som vatten eller luft. Det kan vara ett stort problem för de som är involverade i storskaliga byggprojekt som använder metallmaterial, som inkluderar byggnader, bilar, broar, flygplan och mer. Men även små metallprodukter kommer att korroderas och förlora sin styrka eller skönhet. Lyckligtvis kan du förhindra att denna process sker så snabbt som vanligt med material som finns i hemmet eller med avancerade tekniker för en starkare effekt.
Steg
Metod 1 av 3: Förstå vanliga typer av metallkorrosion
Eftersom så många olika typer av metall används idag, måste byggare och tillverkare skydda sig mot många olika typer av korrosion. Varje metall har sina egna unika elektrokemiska egenskaper som avgör vilka typer av korrosion (om någon) metallen är sårbar för. Tabellen nedan beskriver ett urval av vanliga metaller och de typer av korrosion de kan genomgå.
| Metall | Metallens korrosionssårbarhet | Vanliga förebyggande tekniker | Galvanisk aktivitet* |
|---|---|---|---|
| Rostfritt stål (passivt) | Uniform attack, galvanisk, grop, spricka (allt särskilt i saltvatten) | Rengöring, skyddande beläggning eller tätningsmedel | Låg (initial korrosion bildar resistent oxidskikt) |
| Järn | Uniform attack, galvanisk, spricka | Rengöring, skyddande beläggning eller tätningsmedel, galvanisering, rostskyddsmedel | Hög |
| Mässing | Uniform attack, dezincification, stress | Rengöring, skyddande beläggning eller tätningsmedel (vanligtvis olja eller lack), tillsats av tenn, aluminium eller arsenik till legering | Medium |
| Aluminium | Galvanisk, grop, spricka | Rengöring, skyddande beläggning eller tätningsmedel, anodisering, galvanisering, katodiskt skydd, elektrisk isolering | Hög (initial korrosion bildar resistent oxidskikt) |
| Koppar | Galvanisk, gropande, estetisk fläck | Rengöring, skyddande beläggning eller tätningsmedel, tillsats av nickel till legering (särskilt för saltvatten) | Låg (initial korrosionsform resistent patina) |
*Observera att kolumnen "Galvanisk aktivitet" hänvisar till metallens relativa kemiska aktivitet som beskrivs av tabeller i galvaniska serier från referenskällor. För denna tabell, ju högre metallens galvaniska aktivitet, desto snabbare kommer den att genomgå galvanisk korrosion när den förenas med en mindre aktiv metall.
Steg 1. Förhindra enhetlig attackkorrosion genom att skydda metallytan
Uniform attackkorrosion (ibland förkortad till "uniform" korrosion) är en typ av korrosion som uppstår på lämpligt sätt på ett enhetligt sätt över en exponerad metallyta. I denna typ av korrosion är hela metallens yta attackerad av korrosion och korrosionen fortsätter således med en jämn hastighet. Till exempel, om ett oskyddat järntak regelbundet utsätts för regn, kommer hela takytan att komma i kontakt med ungefär samma mängd vatten och därmed korrodera med en jämn hastighet. Det enklaste sättet att skydda mot enhetlig angreppskorrosion är vanligtvis att sätta en skyddande barriär mellan metallen och korroderingsmedlen. Detta kan vara en mängd olika saker - färg, ett oljetätningsmedel eller en elektrokemisk lösning som en galvaniserad zinkbeläggning.
I situationer under jord eller nedsänkning är katodiskt skydd också ett bra val
Steg 2. Förhindra galvanisk korrosion genom att stoppa jonflödet från en metall till en annan
En viktig form av korrosion som kan uppstå oberoende av den fysiska styrkan hos de inblandade metallerna är galvanisk korrosion. Galvanisk korrosion uppstår när två metaller med olika elektrodpotentialer är i kontakt med varandra i närvaro av en elektrolyt (som saltvatten) som skapar en elektrisk ledande väg mellan de två. När detta händer flyter metalljoner från den mer aktiva metallen till den mindre aktiva metallen, vilket får den mer aktiva metallen att korrodera med en accelererad hastighet och den mindre aktiva metallen att korrodera med en långsammare hastighet. I praktiken betyder detta att korrosion kommer att utvecklas på den mer aktiva metallen vid kontaktpunkten mellan de två metallerna.
- Varje skyddsmetod som förhindrar jonflöde mellan metallerna kan eventuellt stoppa galvanisk korrosion. Att ge metallerna en skyddande beläggning kan hjälpa till att förhindra att elektrolyter från omgivningen skapar en elektrisk ledande väg mellan de två metallerna, medan elektrokemiska skyddsprocesser som galvanisering och anodisering också fungerar bra. Det är också möjligt att motverka galvanisk korrosion genom att elektriskt isolera de områden av metallerna som kommer i kontakt med varandra.
- Dessutom kan användningen av katodiskt skydd eller en offeranod skydda viktiga metaller från galvanisk korrosion. Se nedan för mer information.
Steg 3. Förhindra gropkorrosion genom att skydda metallytan, undvika miljökloridkällor och undvika hack och repor
Pitting är en form av korrosion som sker i mikroskopisk skala men kan få stora konsekvenser. Gropning är ett stort bekymmer för metaller som härleder deras korrosionsbeständighet från ett tunt lager av passiva föreningar på deras yta, eftersom denna form av korrosion kan leda till strukturella fel i situationer där skyddsskiktet normalt skulle förhindra dem. Pitting uppstår när en liten del av metallen tappar sitt passiva skyddande skikt. När detta händer uppstår galvanisk korrosion i mikroskopisk skala, vilket leder till bildandet av ett litet hål i metallen. Inom detta hål blir den lokala miljön mycket sur, vilket påskyndar processen. Gropning förhindras vanligtvis genom att applicera en skyddande beläggning på metallytan och/eller använda katodiskt skydd.
Exponering för en miljö med mycket klorider (som till exempel saltvatten) är känt för att påskynda gropprocessen
Steg 4. Förhindra sprickoros genom att minimera trånga utrymmen i objektets design
Spaltkorrosion uppstår i utrymmen på ett metallföremål där tillgången till den omgivande vätskan (luft eller vätska) är dålig - till exempel under skruvar, under brickor, under spindlar eller mellan lederna i ett gångjärn. Spaltkorrosion uppstår där gapet nära en metallyta är tillräckligt stort för att vätska ska komma in men tillräckligt smalt för att vätskan har svårt att lämna och blir stillastående. Den lokala miljön i dessa små utrymmen blir frätande och metallen börjar korrodera i en process som liknar gropkorrosion. Att förhindra sprickkorrosion är i allmänhet en designfråga. Genom att minimera förekomsten av snäva luckor i ett metallobjekts konstruktion genom att stänga dessa luckor eller tillåta cirkulation är det möjligt att minimera sprickkorrosion.
Spaltkorrosion är särskilt oroande vid hantering av metaller som aluminium som har ett skyddande, passivt yttre skikt, eftersom mekanismen för sprickkorrosion kan bidra till nedbrytning av detta lager
Steg 5. Förhindra spänningskorrosion genom att endast använda säkra laster och/eller glödgning
Spänningskorrosionssprickor (SCC) är en sällsynt form av korrosionsrelaterat konstruktionsfel som är särskilt oroande för ingenjörer som är belastade med byggnadsstrukturer avsedda att bära viktiga laster. I händelse av SCC bildar en bärande metall sprickor och sprickor under den angivna lastgränsen - i svåra fall vid en bråkdel av gränsen. I närvaro av frätande joner sprider sig små, mikroskopiska sprickor i metallen som orsakas av dragspänning från en tung last när de frätande jonerna når sprickans spets. Detta gör att sprickan gradvis växer och potentiellt kan orsaka eventuellt strukturellt misslyckande. SCC är särskilt farligt eftersom det kan förekomma även i närvaro av ämnen som naturligt endast är mycket lätt frätande för metallen. Detta innebär att den farliga korrosionen uppstår medan resten av metallytan ytligt verkar opåverkad.
- Att förebygga SCC är delvis en designfråga. Till exempel, genom att välja ett material som är SCC-motståndskraftigt i den miljö där metallen kommer att fungera och se till att metallmaterialet är korrekt stresstestat kan det förhindra SCC. Dessutom kan processen med glödgning av en metall eliminera kvarvarande spänningar från dess tillverkning.
- SCC är känt förvärrat av höga temperaturer och närvaron av vätska som innehåller lösta klorider.
Metod 2 av 3: Förhindra korrosion med hemlösningar
Steg 1. Måla metallytan
Den kanske vanligaste, prisvärda metoden för att skydda metall mot korrosion är helt enkelt att täcka den med ett lager färg. Korrosionsprocessen innefattar fukt och ett oxidationsmedel som interagerar med metallens yta. När metallen är belagd med en skyddande barriär av färg kan således varken fukt eller oxidationsmedel komma i kontakt med själva metallen och ingen korrosion uppstår.
- Men färgen i sig är sårbar för nedbrytning. Applicera om färg när den blir flisad, sliten eller skadad. Om färgen försämras till den punkt att den underliggande metallen blir utsatt, se till att inspektera för korrosion eller skada på den exponerade metallen.
-
Det finns en mängd olika metoder för att applicera färg på metallytor. Metallarbetare använder ofta flera av dessa metoder tillsammans för att säkerställa att hela metallföremålet får en noggrann beläggning. Nedan är ett urval av metoder med kommentarer om deras användningsområden:
- Pensel-används för svåråtkomliga utrymmen.
- Rulle - används för att täcka stora ytor. Billigt och bekvämt.
- Luftspray - används för att täcka stora ytor. Snabbare men mindre effektiv än rullar (färgslöseri är högt).
- Airless spray/Electrostatic airless spray - används för att täcka stora ytor. Snabb och möjliggör varierande nivåer av tjock/tunn konsistens. Mindre slöseri än vanlig luftspray. Utrustning är dyr.
Steg 2. Använd marinfärg för metall utsatt för vatten
Metallföremål som regelbundet (eller ständigt) kommer i kontakt med vattnet, som båtar, kräver speciella färger för att skydda mot ökad risk för korrosion. I dessa situationer är "normal" korrosion i form av rostning inte det enda bekymret (även om det är ett stort problem), eftersom marint liv (havskulor, etc.) som kan växa på oskyddad metall kan bli ytterligare en slitage och korrosion. För att skydda metallföremål som båtar och så vidare, var noga med att använda en högkvalitativ marin epoxifärg. Inte bara skyddar dessa typer av färg den underliggande metallen från fukt, utan avskräcker också tillväxten av marint liv på dess yta.
Steg 3. Applicera skyddande smörjmedel på rörliga metalldelar
För platta, statiska metallytor gör färg ett bra jobb med att hålla ut fukt och förhindra korrosion utan att påverka metallens användbarhet. Emellertid är färg vanligtvis inte lämplig för rörliga metalldelar. Till exempel, om du målar över ett dörrgångjärn, när färgen torkar, kommer det att hålla gångjärnet på plats, vilket hindrar dess rörelse. Om du tvingar dörren öppen kommer färgen att spricka och lämna hål för fukt att nå metallen. Ett bättre val för metalldelar som gångjärn, leder, lager och så vidare är ett lämpligt vattenolösligt smörjmedel. Ett grundligt lager av denna typ av smörjmedel kommer naturligtvis att avvisa fukt samtidigt som du säkerställer en smidig, enkel rörelse av din metalldel.
Eftersom smörjmedel inte torkar på plats som färger, bryts de ner med tiden och kräver en och annan återanvändning. Applicera smörjmedel på metalldelar regelbundet för att säkerställa att de förblir effektiva som skyddande tätningsmedel
Steg 4. Rengör metallytorna noggrant innan målning eller smörjning
Oavsett om du använder vanlig färg, marinfärg eller ett skyddande smörjmedel/tätningsmedel, vill du se till att din metall är ren och torr innan appliceringsprocessen påbörjas. Se till att metallen är helt fri från smuts, fett, resterande svetsrester eller befintlig korrosion, eftersom dessa saker kan undergräva dina ansträngningar genom att bidra till framtida korrosion.
- Smuts, smuts och annat skräp stör färg och smörjmedel genom att hålla färgen eller smörjmedlet från att fastna direkt på metallytan. Till exempel, om du målar över ett stålplåt med några avskilda metallspån på, kommer färgen att sätta på spånen och lämna tomma utrymmen på den underliggande metallen. Om och när spånen faller av blir den utsatta platsen sårbar för korrosion.
- Om du målar eller smörjer en metallyta med viss befintlig korrosion bör ditt mål vara att göra ytan så slät och jämn som möjligt för att säkerställa bästa möjliga vidhäftning av tätningsmedlet till metallen. Använd en stålborste, sandpapper och/eller kemiska rostborttagare för att ta bort så mycket lös korrosion som möjligt.
Steg 5. Håll oskyddade metallprodukter borta från fukt
Som nämnts ovan förvärras de flesta former av korrosion av fukt. Om du inte kan ge din metall en skyddande beläggning av färg eller tätningsmedel, bör du se till att den inte utsätts för fukt. Att försöka hålla oskyddade metallverktyg torra kan förbättra deras användbarhet och förlänga deras effektiva livslängd. Om dina metallföremål utsätts för vatten eller fukt, var noga med att rengöra och torka dem direkt efter användning för att förhindra att korrosion startar.
Förutom att titta på exponering för fukt under användning, se till att förvara metallföremålen inomhus på en ren, torr plats. För stora föremål som inte passar i ett skåp eller en garderob, täck föremålet med en presenning eller trasa. Detta hjälper till att hålla fukt från luften och förhindrar att damm samlas på ytan
Steg 6. Håll metallytorna så rena som möjligt
Efter varje användning av ett metallföremål, oavsett om metallen är målad eller inte, se till att rengöra dess funktionella ytor, ta bort smuts, smuts eller damm. Ansamlingar av smuts och skräp på metallytan kan bidra till metallens slitage och öra och/eller dess skyddande beläggning, vilket kan leda till korrosion över tiden.
Metod 3 av 3: Förhindra korrosion med avancerade elektrokemiska lösningar
Steg 1. Använd en galvaniseringsprocess
Galvaniserad metall är metall som har belagts med ett tunt lager zink för att skydda den mot korrosion. Zink är mer kemiskt aktivt än den underliggande metallen, så det oxiderar när det utsätts för luft. När zinkskiktet oxiderar bildar det en skyddande beläggning som förhindrar ytterligare korrosion av metallen under. Den vanligaste typen av galvanisering idag är en process som kallas varmförzinkning där metaldelar (vanligtvis stål) sänks ned i en kärl med varmt, smält zink för att få en enhetlig beläggning.
-
Denna process innebär att hantera industrikemikalier, varav några är farliga vid rumstemperatur, vid extremt varma temperaturer och därför inte bör försökas av andra än utbildade yrkesmän. Nedan följer de grundläggande stegen i varmförzinkningsprocessen för stål:
- Stålet rengörs med en kaustisk lösning för att avlägsna smuts, fett, färg, etc. och sköljs sedan noggrant.
- Stålet syltas i syra för att avlägsna kvarnskalet och sköljs sedan.
- Ett material som kallas fluss appliceras på stålet och får torka. Detta hjälper den slutliga zinkbeläggningen att fästa vid stålet.
- Stålet doppas i en kärl med smält zink och får värmas till zinkens temperatur.
- Stålet kyls i en "släcktank" som innehåller vatten.
Steg 2. Använd en offeranod
Ett sätt att skydda ett metallföremål från korrosion är att elektriskt fästa en liten, reaktiv metallbit som kallas en offeranod till den. På grund av det elektrokemiska förhållandet mellan det större metallföremålet och det lilla reaktiva föremålet (förklaras kort nedan) kommer endast det lilla, reaktiva metallstycket att genomgå korrosion och lämna det stora, viktiga metallobjektet intakt. När offeranoden korroderar helt måste den bytas ut eller så börjar det större metallföremålet korrodera. Denna metod för korrosionsskydd används ofta för nedgrävda strukturer, som underjordiska lagertankar eller föremål i konstant kontakt med vatten, som båtar.
- Offeranoder är gjorda av flera olika typer av reaktiv metall. Zink, aluminium och magnesium är tre av de vanligaste metaller som används för detta ändamål. På grund av de kemiska egenskaperna hos dessa material används zink och aluminium ofta för metallföremål i saltvatten, medan magnesium är mer lämpligt för sötvattenändamål.
- Anledningen till att en offeranod fungerar har att göra med kemin i själva korrosionsprocessen. När ett metallföremål korroderar bildas naturligt områden som kemiskt liknar anoder och katoder i en elektrokemisk cell. Elektroner strömmar från de flesta anoddelarna av metallytan till omgivande elektrolyter. Eftersom offeranoder är mycket reaktiva jämfört med metallen i föremålet som skyddas, blir själva föremålet mycket katodiskt i jämförelse och elektroner flyter därför ut ur offeranoden, vilket får det att korrodera men sparar resten av metallen.
Steg 3. Använd imponerad ström
Eftersom den kemiska processen bakom metallkorrosion involverar elektrisk ström i form av elektroner som strömmar ut ur metallen, är det möjligt att använda en extern strömkälla för att överväldiga den frätande strömmen och förhindra korrosion. I huvudsak ger denna process (kallad imponerad ström) en kontinuerlig negativ elektrisk laddning på metallen som skyddas. Denna laddning övermannar strömmen som får elektroner att flöda ut ur metallen, vilket förhindrar korrosion. Denna typ av skydd används ofta för nedgrävda metallkonstruktioner som lagringstankar och rörledningar.
- Observera att den typ av ström som används för imponerande strömskyddssystem vanligtvis är likström (DC).
- Vanligtvis genereras korrosionshindrande imponerad ström genom att begrava två metallanoder i jorden nära metallföremålet som ska skyddas. Ström skickas genom en isolerad tråd till anoderna, som sedan rinner genom jorden och in i metallföremålet. Ström passerar genom metallföremålet och återgår till strömkällan (generator, likriktare, etc.) genom en isolerad tråd.
Steg 4. Använd anodisering
Anodisering är en speciell typ av skyddande ytbeläggning som används för att skydda metall mot korrosion och även för att applicera munstycken och så vidare. Om du någonsin har sett en färgglad metallkarbin har du sett en färgad anodiserad metallyta. I stället för att involvera den fysiska appliceringen av en skyddande beläggning, som med målning, använder anodisering en elektrisk ström för att ge metallen en skyddande beläggning som förhindrar nästan alla former av korrosion.
- Den kemiska processen bakom anodisering innebär att många metaller, som aluminium, naturligt bildar kemiska produkter som kallas oxider när de kommer i kontakt med syre i luften. Detta resulterar i att metallen normalt har ett tunt yttre oxidskikt som skyddar (i varierande grad, beroende på metallen) mot ytterligare korrosion. Den elektriska ström som används i anodiseringsprocessen skapar i huvudsak en mycket tjockare uppbyggnad av denna oxid på metallens yta än vad som normalt skulle inträffa, vilket ger stort skydd mot korrosion.
-
Det finns flera olika sätt att anodisera metaller. Nedan följer de grundläggande stegen i en anodiseringsprocess. Se Hur man anodiserar aluminium för mer information.
- Aluminiumet rengörs och avfettas.
- Aluminiumets ytföroreningar avlägsnas med en smutslösning.
- Aluminiumet sänks ner i ett syrabad vid konstant ström och temperatur (till exempel 12 ampere/kvadratfot och 70-72 grader F (21-22 grader C).
- Aluminium avlägsnas och sköljs.
- Aluminiumet är eventuellt nedsänkt i färgämne vid 38-60 grader C (100-140 grader F).
- Aluminium förseglas genom att placera det i kokande vatten i 20-30 minuter.
Steg 5. Använd en metall som uppvisar passivering
Som nämnts ovan bildar vissa metaller naturligt en skyddande oxidbeläggning vid exponering för luft. Vissa metaller bildar denna oxidbeläggning så effektivt att de så småningom blir relativt kemiskt inaktiva. Vi säger att dessa metaller är passiva med hänvisning till passiveringsprocessen genom vilken de blir mindre reaktiva. Beroende på dess önskade användning kanske ett passivt metallföremål inte nödvändigtvis behöver något extra skydd för att göra det korrosionsbeständigt.
-
Ett välkänt exempel på en metall som uppvisar passivering är rostfritt stål. Rostfritt stål är en legering av vanligt stål och krom som är effektivt korrosionssäkert under de flesta förhållanden utan att behöva något annat skydd. För de flesta dagliga användningarna är korrosion vanligtvis inte ett problem med rostfritt stål.
Det är dock viktigt att nämna att rostfritt stål under vissa förhållanden inte är 100% korrosionssäkert - särskilt i saltvatten. På samma sätt blir många passiva metaller icke-passiva under vissa extrema förhållanden och kan därför inte vara lämpliga för alla användningsområden
