רדיד אלומיניום ויריעת עמידים בפני קורוזיה מכיוון שסרט תחמוצת קומפקטי בעובי של כמה ננומטרים נוצר מחדש- תוך אלפיות שניות מחשיפה לאוויר. הסרט המתחדש-העצמי מסביר מדוע נייר כסף חשוף שורד שנים של שירות פנימי, והגבולות שלו מסבירים מדוע אותו חומר נכשל במהירות בחוץ או במפעלים כימיים. הבנת קו הבסיס האלקטרוכימי הופכת את הבחירה באנודיז, ציפוי או עיצוב מפרקים להרבה יותר צפויה.
מדוע אלומיניום קורוזיס: קו הבסיס האלקטרוכימי
בסדרת הגלווני האלומיניום הוא אנודי חזק ויושב שלילי יותר מרוב המתכות המבניות מלבד מגנזיום ואבץ. כאשר אלומיניום מחובר לפלדה, נירוסטה או נחושת בנוכחות אלקטרוליט, האלומיניום הופך לאנודת ההקרבה והמתכת האצילית יותר מניעה את פירוקה.
התחמוצת המקומית היא גם אמפוטרית: היא יציבה בערך על פני pH 4 עד pH 9 ומתמוסס במהירות בחומצות חזקות או אלקליות. מי גשמים, חומרי ניקוי ניטרליים ורוב שמני הפחמימנים גורמים לכן נזק קטן, בעוד שמסיר אבנית חומצי או שטיפה קאוסטית יכולים להסיר את המחסום תוך דקות. כל אמצעי הגנה שנדון להלן או מעבה את המחסום הזה, מייצב אותו כימית או מסיר את התנאים שפורעים אותו.
כיצד מתפתחות צורות הקורוזיה העיקריות
כשלים בנייר כסף, יריעות ואקסטרוזיה עוקבים אחר טריגרים ברורים, ויש להפריד אותם לפני בחירת תוכנית הגנה.
| צורת קורוזיה | לְהַפְעִיל | איפה זה מופיע | אמצעי נגד מעשי |
|---|---|---|---|
| פיטינג | יוני כלוריד חודרים לנקודות תורפה בסרט התחמוצת | משטחי נייר כסף, מלאי סלילים, חשיפה ימית או חופית | הגבל מגע עם כלוריד, ציין משטחים מצופים אנודיז או מצופים |
| בין גרגירי | גבולות גרגרים רגישים בסגסוגות אל-Mg 5xxx המוחזקים מעל 65 מעלות | ריתוך חום-אזורים מושפעים ולוח חשוף-לחום | שלוט בחשיפה התרמית, בחר בטמפרטורות נמוכות-לרגישות |
| בְּקִיעַ | אלקטרוליט עומד במרווחים, pH מתחת ל-4 או מעל 9 | מפרקי ברכיים, מושבי אטם, ממשקי מחברים | איטום מפרקים, הימנע מאטמים סופגים, עיצוב לניקוז |
| גלווני | מגע עם מתכת אצילה יותר בתוספת גשר אלקטרוליטים | מסגרות מתכת מעורבות-, מחברים, סוגרים | לבודד את המפרק, לנהל את יחס השטח, לצפות את שתי המתכות |
| הַשָׁרָה | מיקרו מבנה רגיש בשילוב מרקם מתגלגל | קצוות מגולגלים או שחולפים של חלקים עבים | בקרת מזג וטיפול בחום, איטום קצוות חשופים |
הנדסת פני השטח לעמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה
טיפול פני השטח הוא המנוף הישיר ביותר. כל תהליך להלן סוחר בעלות, עובי ומראה שונה, כך שהמפרט צריך לעקוב אחר דרגת החשיפה ולא הפוך.
אנודיזציהבונה שכבת תחמוצת 5-150 מיקרומטר עם מבנה נקבוביות עמודות; איטום הנקבוביות הללו סוגר את מסלול הכלוריד הראשי וניתן לשלב אותו עם צביעה.
ציפוי המרההסתמך היסטורית על מעכבי כרום משושה שהעניקו אפקט -ריפוי עצמי. מכיוון ש-Cr(VI) מוגבל, ציפויי המרת טיטניום או זירקוניום ללא כרום תלת ערכי וכרום- הם כעת המפרט הרגיל.
חמצון אלקטרוליטי בפלזמהיוצר ציפויי אלומינה קרמיים בעובי של בערך 300 מיקרומטר עם קשיות המתקרבת ל-2000 HV, מתאים למקום בו שחיקה וקורוזיה פועלים יחד.
ציפוי ג'ל-סולהשתמש בפיזור ננו-חלקיקי זירקוניה כדי ליצור מחסום כימי צפוף הנקשר באופן קוולנטי לתחמוצת.
המסת משטח לייזרמשכלל את המיקרו-מבנה של פני השטח-הקרוב וממיס חלקיקים בין-מתכתיים שאחרת היו פועלים כאתרי התחלת בור.
כללי עיצוב המדכאים התקפות גלוון וחריצים
גיאומטריה מחליטה לעתים קרובות על ביצועי קורוזיה יותר מאשר בחירת סגסוגת. הכללים הבאים הם לא יקרים בשלב השרטוט ויקרים לתיקון.
לבודד מתכות שונות עם דסקיות דיאלקטריות, שרוולים או אטמים; ניתוק של 0.1 מ"מ מספיק כדי לשבור את הנתיב המוליך.
שמור על יחס שטח הקתודה-לאנודה שמרני, מתחת ל-1:100 בערך כאשר רכיב אלומיניום קטן פוגש מבנה נירוסטה גדול.
השתמש באנודות אבץ להקרבה או פריימרים עשירים באבץ- למכלולים שקועים וימיים.
הימנע מאטמים סופגים ומרווחים עיוורים המחזיקים אלקטרוליט; לספק ניקוז כך הלחות לא יכולה לשבת בנקיק.
מלא את מפרקי ההידוק בחומר איטום מוליך כך שהאלקטרוליט לעולם לא יגיע לממשק ההברגה.
בדיקות, הסמכה וניטור-בשירות
הסמכה למעבדה מתחילה בדרך כלל בתרסיס מלח ניטרלי ל-ASTM B117 או המקבילה שלו ל-ISO 9227, ערפל של 5% נתרן כלורי המוחזק ב-35 מעלות, המדווח על השעות לחלודה לבנה ראשונה או שלפוחיות. תרסיס מלח לבדו הוא כלי סינון; תוכנית מלאה מוסיפה שיטות אלקטרוכימיות ושיטות שדה.
ספקטרוסקופיה עכבה אלקטרוכימית פותרת את התנגדות המחסום ואת קיבולת הציפוי באמצעות התאמת-מעגל שווה, מזהה השפלה לפני שהתקיפה נראית לעין.
בדיקות קורוזיה מחזוריות מחליפות ערפל מלח, לחות ושלבי ייבוש כדי לשחזר שירות אמיתי בצורה נאמנה יותר מאשר ריסוס מתמשך.
מדידת התפתחות המימן מכמתת את שיעורי הפירוק במדיה חומצית.
סריקת מיפוי בדיקה של קלווין מזהה הבדלים פוטנציאליים בקנה מידה מיקרו-שמסמנים פיתולים מתחילים.
ניטור שדה משתמש בבדיקות התנגדות חשמלית לאובדן מתכות, חיישני רעש אלקטרוכימיים למעברי חלל, מערכי אלקטרודות מרובים למיפוי התקפה מקומית וחיישני pH אופטיים של סיבים- המוטבעים בציפויים כדי לסמן אתרי פגמים.
מיפוי פוטנציאל רובוטי תומך בבדיקה של משטחי טנק וכלי שיט גדולים ללא פיגומים.
התאמת משטר הבדיקה לסביבה האמיתית היא מה שהופך תוכנית קורוזיה לאמינה: פיתול-שמונע מכלוריד דורש חשיפה למלח, מגע אלקליין דורש בדיקת טבילה, ומכלולי מתכת מעורבים דורשים בדיקות צימוד גלווני ולא בדיקות קופון מבודדות.
שאלות נפוצות
ש: אילו סגסוגות אלומיניום הן הפגיעות ביותר לקורוזיה בין-גרגירית?
סגסוגות Al-Mg 5xxx הן המקרה הקלאסי. כאשר מיקרו-מבנה רגיש מתפתח בגבולות התבואה לאחר חשיפה ממושכת מעל כ-65 מעלות, הגבולות נשחקים בצורה מועדפת, כך ש-לוחות ואזורי ריתוך חשופים לחום זקוקים לטמפרטורה נמוכה של-רגישות.
ש: האם אנודיז תמיד טוב יותר מאשר ציפוי המרה?
לא אוניברסלית. אנודיז נותן מחסום עבה יותר, קשיח יותר ועמיד יותר-שחיקה, בעוד שציפוי המרה דק יותר, זול יותר ומשמר טוב יותר את ההתנגדות למגע חשמלי, מה שחשוב לנתיבי הארקה.
ש: מדוע בדיקות ריסוס מלח אינן מנבאות חיי שירות ישירות?
ערפל מתמשך שומר על פני השטח רטובים ועשירים-כלורידיים, אשר מעלים-משקל בורות ביחס למחזורי ייבוש, חשיפה ל-UV ונזק מכני. משטרים מחזוריים ופאנלים של חשיפה בשטח מתואמים עם שירות אמיתי הרבה יותר טוב.
ש: כיצד ניתן לשלוט בקורוזיה גלוונית במקום שבו בידוד בלתי אפשרי?
נהל את יחס השטח כך שאנודת האלומיניום תהיה גדולה ביחס לקתודה, צפה את המתכת הקתודית וקבל התנהגות הקרבה מבוקרת שבה ניתן להחליף את האנודה במרווחים מתוכננים.
ש: מהי הדרך המהירה ביותר לזהות התמוטטות ציפוי בשטח?
ספקטרוסקופיה עכבה אלקטרוכימית ומיפוי בדיקה קלווין סורקת מזהה אובדן ביצועי מחסום לפני קורוזיה גלויה, וגם בדיקות התנגדות חשמליות נותנות מגמת אובדן מתכת- מתמשכת בנכסים קריטיים.
ש: האם שכבת תחמוצת עבה יותר מבטיחה חיים ארוכים יותר?
רק אם הוא נשאר שלם ואטום. נקבוביות לא אטומות, נזקי עיבוד וקצוות חדים יוצרים אתרי התחלה, כך שההגנה על הקצוות ומשמעת הטיפול חשובים לא פחות כמו עובי הציפוי הנומינלי.
