Corrosie is een natuurlijk proces dat bij alle metalen voorkomt, maar het kan aanzienlijk worden vertraagd met een paar verschillende behandelingen
Het wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van oxidatiemiddelen in de omgeving, zoals water of lucht. Het kan een enorm probleem zijn voor degenen die betrokken zijn bij grootschalige bouwprojecten die metalen materialen gebruiken, waaronder gebouwen, auto's, bruggen, vliegtuigen en meer. Maar zelfs kleine metalen producten zullen gaan roesten en hun kracht of schoonheid verliezen. Gelukkig kun je voorkomen dat dit proces zo snel gebeurt als normaal met materialen die je in huis vindt of met geavanceerde technieken voor een sterker effect.
Stappen
Methode 1 van 3: Algemene soorten metaalcorrosie begrijpen
Omdat er tegenwoordig zoveel verschillende soorten metaal worden gebruikt, moeten bouwers en fabrikanten bescherming bieden tegen veel verschillende soorten corrosie. Elk metaal heeft zijn eigen unieke elektrochemische eigenschappen die bepalen voor welke soorten corrosie (indien aanwezig) het metaal kwetsbaar is. De onderstaande tabel geeft een selectie van veel voorkomende metalen en de soorten corrosie die ze kunnen ondergaan.
| Metaal | Corrosiekwetsbaarheid(en) van metaal | Algemene preventieve technieken | Galvanische activiteit* |
|---|---|---|---|
| Roestvrij staal (passief) | Uniforme aanval, galvanisch, pitting, spleet (alle in het bijzonder in zout water) | Reiniging, beschermende coating of kit | Laag (aanvankelijke corrosie vormt een resistente oxidelaag) |
| Ijzer | Uniforme aanval, galvanisch, spleet | Reiniging, beschermende coating of kit, galvanisatie, roestwerende sol'ns | Hoog |
| Messing | Uniforme aanslag, ontzinking, stress | Reiniging, beschermende coating of afdichtmiddel (meestal olie of lak), toevoeging van tin, aluminium of arseen aan een legering | Medium |
| Aluminium | Galvanisch, pitting, spleet | Reiniging, beschermende coating of kit, anodiseren, galvaniseren, kathodische bescherming, elektrische isolatie | Hoog (aanvankelijke corrosie vormt een resistente oxidelaag) |
| Koper | Galvanisch, pitting, esthetische aanslag | Reiniging, beschermende coating of afdichtmiddel, toevoeging van nikkel aan legering (in het bijzonder voor zout water) | Laag (aanvankelijke corrosie vormt een resistente patina) |
*Merk op dat de kolom "Galvanische activiteit" verwijst naar de relatieve chemische activiteit van het metaal zoals beschreven in tabellen met galvanische reeksen van referentiebronnen. Voor de doeleinden van deze tabel, hoe hoger de galvanische activiteit van het metaal, hoe sneller het galvanische corrosie zal ondergaan wanneer het wordt samengevoegd met een minder actief metaal.
Stap 1. Voorkom uniforme aanvalscorrosie door het metalen oppervlak te beschermen
Uniforme aantastingscorrosie (soms afgekort tot "uniforme" corrosie) is een type corrosie dat, passend, op een uniforme manier optreedt over een blootgesteld metalen oppervlak. Bij dit type corrosie wordt het gehele oppervlak van het metaal aangetast door corrosie en dus verloopt de corrosie met een uniforme snelheid. Als een onbeschermd ijzeren dak bijvoorbeeld regelmatig wordt blootgesteld aan regen, komt het hele dakoppervlak in aanraking met ongeveer dezelfde hoeveelheid water en corrodeert dus gelijkmatig. De gemakkelijkste manier om te beschermen tegen uniforme aantastingscorrosie is meestal om een beschermende barrière te plaatsen tussen het metaal en de corrosieve middelen. Dit kan een breed scala aan dingen zijn - verf, een olieafdichtmiddel of een elektrochemische oplossing zoals een gegalvaniseerde zinklaag.
In ondergrondse of onderdompelingssituaties is kathodische bescherming ook een goede keuze
Stap 2. Voorkom galvanische corrosie door de ionenstroom van het ene metaal naar het andere te stoppen
Een belangrijke vorm van corrosie die kan optreden, ongeacht de fysieke sterkte van de betrokken metalen, is galvanische corrosie. Galvanische corrosie treedt op wanneer twee metalen met verschillende elektrodepotentialen met elkaar in contact zijn in de aanwezigheid van een elektrolyt (zoals zout water) dat een elektrisch geleidend pad tussen de twee creëert. Wanneer dit gebeurt, stromen metaalionen van het meer actieve metaal naar het minder actieve metaal, waardoor het meer actieve metaal versneld corrodeert en het minder actieve metaal langzamer corrodeert. In de praktijk betekent dit dat er corrosie ontstaat op het meer actieve metaal op het contactpunt tussen de twee metalen.
- Elke beschermingsmethode die de ionenstroom tussen de metalen verhindert, kan galvanische corrosie mogelijk stoppen. Door de metalen een beschermende coating te geven, kan worden voorkomen dat elektrolyten uit de omgeving een elektrisch geleidend pad tussen de twee metalen creëren, terwijl elektrochemische beschermingsprocessen zoals galvaniseren en anodiseren ook goed werken. Het is ook mogelijk om galvanische corrosie tegen te gaan door de metalen delen die met elkaar in contact komen elektrisch te isoleren.
- Bovendien kan het gebruik van kathodische bescherming of een opofferingsanode belangrijke metalen beschermen tegen galvanische corrosie. Zie hieronder voor meer informatie.
Stap 3. Voorkom putcorrosie door het metalen oppervlak te beschermen, chloorbronnen in de omgeving te vermijden en deuken en krassen te vermijden
Pitting is een vorm van corrosie die op microscopische schaal plaatsvindt maar grootschalige gevolgen kan hebben. Putvorming is van groot belang voor metalen die hun corrosieweerstand ontlenen aan een dunne laag passieve verbindingen op hun oppervlak, omdat deze vorm van corrosie kan leiden tot structurele storingen in situaties waar de beschermende laag ze normaal zou voorkomen. Putjes ontstaan wanneer een klein deel van het metaal zijn beschermende passieve laag verliest. Wanneer dit gebeurt, treedt galvanische corrosie op op microscopische schaal, wat leidt tot de vorming van een klein gaatje in het metaal. Binnen dit gat wordt de lokale omgeving zeer zuur, wat het proces versnelt. Putjesvorming wordt meestal voorkomen door een beschermende coating op het metalen oppervlak aan te brengen en/of kathodische bescherming toe te passen.
Het is bekend dat blootstelling aan een omgeving met veel chloriden (zoals bijvoorbeeld zout water) het putvormingsproces versnelt
Stap 4. Voorkom spleetcorrosie door krappe ruimtes in het ontwerp van het object te minimaliseren
Spleetcorrosie treedt op in ruimtes van een metalen voorwerp waar de toegang tot de omringende vloeistof (lucht of een vloeistof) slecht is - bijvoorbeeld onder schroeven, onder ringen, onder zeepokken of tussen de verbindingen van een scharnier. Spleetcorrosie treedt op wanneer de opening nabij een metalen oppervlak breed genoeg is om vloeistof binnen te laten, maar smal genoeg zodat de vloeistof moeilijk kan ontsnappen en stagneert. De lokale omgeving in deze kleine ruimtes wordt corrosief en het metaal begint te corroderen in een proces dat lijkt op putcorrosie. Het voorkomen van spleetcorrosie is over het algemeen een ontwerpkwestie. Door het optreden van nauwe openingen in de constructie van een metalen object te minimaliseren door deze openingen te sluiten of circulatie toe te staan, is het mogelijk om spleetcorrosie te minimaliseren.
Spleetcorrosie is van bijzonder belang bij metalen zoals aluminium die een beschermende, passieve buitenlaag hebben, omdat het mechanisme van spleetcorrosie kan bijdragen aan de afbraak van deze laag
Stap 5. Voorkom spanningscorrosie door alleen veilige belastingen en/of gloeien te gebruiken
Spanningscorrosiescheuren (SCC) is een zeldzame vorm van corrosiegerelateerd structureel falen dat van bijzonder belang is voor ingenieurs die belast zijn met het bouwen van constructies die bedoeld zijn om belangrijke belastingen te dragen. In het geval van SCC vormt een dragend metaal scheuren en breuken onder de gespecificeerde belastingslimiet - in ernstige gevallen, bij een fractie van de limiet. In aanwezigheid van corrosieve ionen planten zich kleine, microscopisch kleine scheurtjes in het metaal, veroorzaakt door trekspanning van een zware belasting, voort wanneer de corrosieve ionen de punt van de scheur bereiken. Dit zorgt ervoor dat de scheur geleidelijk groeit en mogelijk uiteindelijk structureel falen veroorzaakt. SCC is vooral gevaarlijk omdat het zelfs kan voorkomen in de aanwezigheid van stoffen die van nature slechts zeer licht corrosief zijn voor het metaal. Dit betekent dat de gevaarlijke corrosie optreedt terwijl de rest van het metalen oppervlak oppervlakkig onaangetast lijkt.
- Het voorkomen van SCC is deels een ontwerpkwestie. Door bijvoorbeeld een materiaal te kiezen dat SCC-bestendig is in de omgeving waarin het metaal zal werken en ervoor te zorgen dat het metalen materiaal goed wordt getest op stress, kan SCC helpen voorkomen. Bovendien kan het proces van het uitgloeien van een metaal restspanningen bij de vervaardiging ervan elimineren.
- Het is bekend dat SCC wordt verergerd door hoge temperaturen en de aanwezigheid van vloeistof die opgeloste chloriden bevat.
Methode 2 van 3: Corrosie voorkomen met thuisoplossingen
Stap 1. Verf het metalen oppervlak
Misschien wel de meest gebruikelijke, betaalbare methode om metaal tegen corrosie te beschermen, is het gewoon te bedekken met een laag verf. Het corrosieproces omvat vocht en een oxidatiemiddel dat in wisselwerking staat met het oppervlak van het metaal. Dus wanneer het metaal is gecoat met een beschermende barrière van verf, kunnen noch vocht noch oxidatiemiddelen in contact komen met het metaal zelf en treedt er geen corrosie op.
- Verf zelf is echter kwetsbaar voor degradatie. Breng verf opnieuw aan wanneer deze is afgebroken, versleten of beschadigd. Als de verf zodanig afbreekt dat het onderliggende metaal bloot komt te liggen, controleer dan op corrosie of schade aan het blootgestelde metaal.
-
Er zijn verschillende methoden om verf op metalen oppervlakken aan te brengen. Metaalbewerkers gebruiken vaak meerdere van deze methoden in combinatie om ervoor te zorgen dat het hele metalen object een grondige coating krijgt. Hieronder vindt u een selectie van methoden met opmerkingen over hun gebruik:
- Borstel - gebruikt voor moeilijk bereikbare plaatsen.
- Roller - gebruikt voor het afdekken van grote oppervlakken. Goedkoop en handig.
- Luchtspray - gebruikt voor het afdekken van grote oppervlakken. Sneller maar minder efficiënt dan rollers (verfverspilling is hoog).
- Airless spray/Elektrostatische airless spray - gebruikt voor het afdekken van grote oppervlakken. Snel en zorgt voor variabele niveaus van dikke/dunne consistentie. Minder verspillend dan gewone luchtspray. Apparatuur is duur.
Stap 2. Gebruik scheepsverf voor metaal dat aan water is blootgesteld
Metalen voorwerpen die regelmatig (of voortdurend) in contact komen met het water, zoals boten, hebben speciale verf nodig om te beschermen tegen de verhoogde kans op corrosie. In deze situaties is "normale" corrosie in de vorm van roest niet de enige zorg (hoewel het een grote is), aangezien het leven in zee (zeepokken, enz.) dat kan groeien op onbeschermd metaal een extra bron van slijtage kan worden en corrosie. Om metalen voorwerpen zoals boten en dergelijke te beschermen, moet u een hoogwaardige scheepsepoxyverf gebruiken. Dit soort verf beschermt niet alleen het onderliggende metaal tegen vocht, maar ontmoedigt ook de groei van het zeeleven op het oppervlak.
Stap 3. Breng beschermende smeermiddelen aan op bewegende metalen delen
Voor vlakke, statische metalen oppervlakken is verf uitstekend geschikt om vocht buiten te houden en corrosie te voorkomen zonder de bruikbaarheid van het metaal aan te tasten. Verf is echter meestal niet geschikt voor bewegende metalen onderdelen. Als u bijvoorbeeld over een deurscharnier schildert en de verf droogt, houdt het het scharnier op zijn plaats en belemmert het de beweging ervan. Als u de deur forceert, barst de verf en ontstaan er gaten waardoor vocht het metaal kan bereiken. Een betere keuze voor metalen onderdelen zoals scharnieren, verbindingen, lagers, enzovoort is een geschikt in water onoplosbaar smeermiddel. Een grondige laag van dit type smeermiddel zal van nature vocht afstoten en tegelijkertijd zorgen voor een soepele, gemakkelijke beweging van uw metalen onderdeel.
Omdat smeermiddelen niet op hun plaats drogen zoals verf, degraderen ze na verloop van tijd en moeten ze af en toe opnieuw worden aangebracht. Breng regelmatig opnieuw smeermiddelen aan op metalen onderdelen om ervoor te zorgen dat ze effectief blijven als beschermende afdichtingsmiddelen
Stap 4. Reinig metalen oppervlakken grondig voordat u gaat schilderen of smeren
Of u nu normale verf, scheepsverf of een beschermend smeermiddel/afdichtmiddel gebruikt, u moet ervoor zorgen dat uw metaal schoon en droog is voordat u met het applicatieproces begint. Zorg ervoor dat het metaal volledig vrij is van vuil, vet, lasresten of bestaande corrosie, aangezien deze zaken uw inspanningen kunnen ondermijnen door bij te dragen aan toekomstige corrosie.
- Vuil, vuil en ander vuil interfereren met verf en smeermiddelen door te voorkomen dat de verf of smeermiddel rechtstreeks aan het metalen oppervlak hecht. Als u bijvoorbeeld over een staalplaat schildert met een paar verdwaalde metalen spaanders erop, zal de verf op de spaanders zetten en lege ruimtes achterlaten op het onderliggende metaal. Als en wanneer de spaanders eraf vallen, is de blootgestelde plek kwetsbaar voor corrosie.
- Als u een metalen oppervlak schildert of smeert met enige bestaande corrosie, moet uw doel zijn om het oppervlak zo glad en regelmatig mogelijk te maken om de best mogelijke hechting van het afdichtmiddel op het metaal te garanderen. Gebruik een staalborstel, schuurpapier en/of chemische roestverwijderaars om zoveel mogelijk losse corrosie te verwijderen.
Stap 5. Houd onbeschermde metalen producten uit de buurt van vocht
Zoals hierboven vermeld, worden de meeste vormen van corrosie verergerd door vocht. Als het je niet lukt om je metaal een beschermende coating van verf of kit te geven, moet je ervoor zorgen dat het niet wordt blootgesteld aan vocht. Als u zich inspant om onbeschermde metalen gereedschappen droog te houden, kan dit hun bruikbaarheid verbeteren en hun effectieve levensduur verlengen. Als uw metalen voorwerpen worden blootgesteld aan water of vocht, moet u ze onmiddellijk na gebruik reinigen en drogen om te voorkomen dat er corrosie ontstaat.
Naast het letten op blootstelling aan vocht tijdens gebruik, moet u de metalen voorwerpen ook binnenshuis op een schone, droge plaats bewaren. Voor grote objecten die niet in een kast of kast passen, dek je het object af met een zeil of doek. Dit helpt vocht uit de lucht buiten te houden en voorkomt dat stof zich ophoopt op het oppervlak
Stap 6. Houd metalen oppervlakken zo schoon mogelijk
Na elk gebruik van een metalen voorwerp, of het metaal nu geverfd is of niet, moet u ervoor zorgen dat de functionele oppervlakken worden gereinigd en alle vuil, vuil of stof worden verwijderd. Ophopingen van vuil en puin op het metalen oppervlak kunnen bijdragen aan de slijtage van het metaal en/of de beschermende coating, wat na verloop van tijd tot corrosie leidt.
Methode 3 van 3: Corrosie voorkomen met geavanceerde elektrochemische oplossingen
Stap 1. Gebruik een galvanisatieproces
Gegalvaniseerd metaal is metaal dat is gecoat met een dunne laag zink om het te beschermen tegen corrosie. Zink is chemisch actiever dan het onderliggende metaal, dus het oxideert bij blootstelling aan lucht. Zodra de zinklaag oxideert, vormt deze een beschermende coating, waardoor verdere corrosie van het onderliggende metaal wordt voorkomen. Het meest voorkomende type galvanisatie tegenwoordig is een proces dat thermisch verzinken wordt genoemd, waarbij metalen onderdelen (meestal staal) worden ondergedompeld in een vat met heet, gesmolten zink om een uniforme coating te krijgen.
-
Dit proces omvat het omgaan met industriële chemicaliën, waarvan sommige gevaarlijk zijn bij kamertemperatuur, bij extreem hoge temperaturen en daarom door niemand anders dan getrainde professionals mogen worden geprobeerd. Hieronder vindt u de basisstappen van het thermisch verzinken van staal:
- Het staal wordt gereinigd met een bijtende oplossing om vuil, vet, verf, enz. te verwijderen en vervolgens grondig gespoeld.
- Het staal wordt gebeitst in zuur om walshuid te verwijderen en vervolgens gespoeld.
- Een materiaal dat een flux wordt genoemd, wordt op het staal aangebracht en gedroogd. Dit helpt de uiteindelijke zinklaag aan het staal te hechten.
- Het staal wordt ondergedompeld in een vat met gesmolten zink en mag opwarmen tot de temperatuur van het zink.
- Het staal wordt gekoeld in een "quenchtank" met daarin water.
Stap 2. Gebruik een opofferingsanode
Een manier om een metalen voorwerp tegen corrosie te beschermen, is door er een klein, reactief stuk metaal, een opofferingsanode genaamd, elektrisch aan te bevestigen. Vanwege de elektrochemische relatie tussen het grotere metalen object en het kleine reactieve object (hieronder kort uitgelegd), zal alleen het kleine, reactieve stuk metaal corrosie ondergaan, waardoor het grote, belangrijke metalen object intact blijft. Wanneer de opofferingsanode volledig corrodeert, moet deze worden vervangen, anders begint het grotere metalen voorwerp te corroderen. Deze methode van corrosiebescherming wordt vaak gebruikt voor ondergrondse constructies, zoals ondergrondse opslagtanks, of objecten die constant in contact staan met water, zoals boten.
- Opofferingsanodes zijn gemaakt van verschillende soorten reactief metaal. Zink, aluminium en magnesium zijn drie van de meest voorkomende metalen die voor dit doel worden gebruikt. Vanwege de chemische eigenschappen van deze materialen worden zink en aluminium vaak gebruikt voor metalen voorwerpen in zout water, terwijl magnesium meer geschikt is voor zoetwaterdoeleinden.
- De reden waarom een opofferingsanode werkt, heeft te maken met de chemie van het corrosieproces zelf. Wanneer een metalen voorwerp corrodeert, vormen zich op natuurlijke wijze gebieden die chemisch lijken op de anoden en kathoden in een elektrochemische cel. Elektronen stromen van de meeste anodedelen van het metaaloppervlak naar de omliggende elektrolyten. Aangezien opofferingsanoden zeer reactief zijn in vergelijking met het metaal van het te beschermen object, wordt het object zelf in vergelijking daarmee zeer kathodisch en dus stromen elektronen uit de opofferingsanode, waardoor deze corrodeert maar de rest van het metaal spaart.
Stap 3. Gebruik opgedrukte stroom
Omdat het chemische proces achter metaalcorrosie elektrische stroom omvat in de vorm van elektronen die uit het metaal stromen, is het mogelijk om een externe elektrische stroombron te gebruiken om de corrosieve stroom te overmeesteren en corrosie te voorkomen. In wezen geeft dit proces (opgedrukte stroom genoemd) een continue negatieve elektrische lading aan het te beschermen metaal. Deze lading overmeestert de stroom waardoor elektronen uit het metaal stromen, waardoor corrosie wordt gestopt. Dit type bescherming wordt vaak gebruikt voor ondergrondse metalen constructies zoals opslagtanks en pijpleidingen.
- Merk op dat het type stroom dat wordt gebruikt voor opgedrukte stroombeveiligingssystemen meestal gelijkstroom (DC) is.
- Gewoonlijk wordt een corrosiewerende opgedrukte stroom opgewekt door twee metalen anodes in de grond te begraven nabij het metalen voorwerp dat moet worden beschermd. Stroom wordt door een geïsoleerde draad naar de anodes gestuurd, die vervolgens door de grond en in het metalen object stroomt. Stroom gaat door het metalen voorwerp en keert terug naar de bron van de stroom (generator, gelijkrichter, enz.) via een geïsoleerde draad.
Stap 4. Gebruik anodisatie
Anodiseren is een speciaal type beschermende oppervlaktecoating die wordt gebruikt om metaal te beschermen tegen corrosie en ook om matrijzen aan te brengen, enzovoort. Als je ooit een felgekleurde metalen karabijnhaak hebt gezien, heb je een geverfd geanodiseerd metalen oppervlak gezien. In plaats van het fysiek aanbrengen van een beschermende coating, zoals bij schilderen, gebruikt anodiseren een elektrische stroom om het metaal een beschermende coating te geven die bijna alle vormen van corrosie voorkomt.
- Het chemische proces achter anodisatie houdt in dat veel metalen, zoals aluminium, van nature chemische producten vormen die oxiden worden genoemd wanneer ze in contact komen met zuurstof in de lucht. Dit heeft tot gevolg dat het metaal normaal gesproken een dunne buitenste oxidelaag heeft die (in verschillende mate, afhankelijk van het metaal) beschermt tegen verdere corrosie. De elektrische stroom die bij het anodisatieproces wordt gebruikt, zorgt in wezen voor een veel dikkere opeenhoping van dit oxide op het oppervlak van het metaal dan normaal zou optreden, wat een uitstekende bescherming tegen corrosie biedt.
-
Er zijn verschillende manieren om metalen te anodiseren. Hieronder staan de basisstappen van één anodiseerproces. Zie Hoe aluminium te anodiseren voor meer informatie.
- Het aluminium wordt gereinigd en ontvet.
- De oppervlakteverontreinigingen van het aluminium worden verwijderd met een de-smut-oplossing.
- Het aluminium wordt in een zuurbad neergelaten met een constante stroom en temperatuur (bijvoorbeeld 12 ampère/sq ft en 70-72 graden F (21-22 graden C).
- Het aluminium wordt verwijderd en gespoeld.
- Het aluminium wordt optioneel ondergedompeld in kleurstof bij 100-140 graden F (38-60 graden C).
- Het aluminium wordt verzegeld door het 20-30 minuten in kokend water te leggen.
Stap 5. Gebruik een metaal dat passivering vertoont
Zoals hierboven opgemerkt, vormen sommige metalen van nature een beschermende oxidecoating bij blootstelling aan lucht. Sommige metalen vormen deze oxidecoating zo effectief dat ze uiteindelijk relatief chemisch inactief worden. We zeggen dat deze metalen passief zijn met betrekking tot het proces van passivering waardoor ze minder reactief worden. Afhankelijk van het gewenste gebruik heeft een passief metalen object niet per se extra bescherming nodig om het corrosiebestendig te maken.
-
Een bekend voorbeeld van een metaal dat passivering vertoont, is roestvrij staal. Roestvast staal is een legering van gewoon staal en chroom die in de meeste omstandigheden effectief corrosiebestendig is zonder enige andere bescherming. Voor de meeste dagelijkse toepassingen is corrosie meestal geen probleem bij roestvrij staal.
Er moet echter worden vermeld dat roestvrij staal onder bepaalde omstandigheden niet 100% corrosiebestendig is, met name in zout water. Evenzo worden veel passieve metalen onder bepaalde extreme omstandigheden niet-passief en zijn daarom mogelijk niet geschikt voor alle toepassingen
