Металлы, устойчивые к коррозии: подробное руководство

Наука за коррозионната устойчивост!

Разбирането на науката зад устойчивостта на корозията е от съществено значение и ни помага да разберем механизмите, участващи в предотвратяването на разрушаването на метала.

Корозията включва трансфер на електрони между метала и околната среда. Ето някои ключови точки, които трябва да се имат предвид:

1. Електрохимичен процес на корозия

Фигура 1 – Електрохимичен процес на корозия

Корозията е електрохимичен процес, който включва поток на електрони от анода към катода. Металите, изложени на активна среда, корозират.

Примери включват морска вода или кисели дъждове. Все пак анодът корозира, освобождавайки метални йони, които се комбинират с околната среда, образувайки ново вещество. С продължаването на този процес се причинява допълнително повреждане на метала и неговата околна среда.

Корозията може да бъде ускорена от фактори като високи температури, влажност и киселинност. Когато са изложени на морска вода, металите корозират по-бързо.

Ионите на солта увеличават проводимостта на околната среда. Примеси в метала или околната среда могат да предизвикат галванична корозия.

Преглед на електрохимичния процес на корозия

2. Фактори, влияещи на устойчивостта на корозията

Фигура 2 – Ръждясал метал, засегнат от околната среда

§ Состав материала

Состав металла влияет на его сопротивляемость коррозии. Содержание легирующих элементов играет роль. Добавление хрома к стали увеличивает ее сопротивляемость.

§ Воздействие окружающей среды

Окружающая среда влияет на сопротивляемость коррозии. Металлы в морской воде или в кислотной среде корродируют быстрее. Менее коррозивные среды оказывают меньшее воздействие.

§ Отделка поверхности

Отделка поверхности металла имеет значение. Шероховатые поверхности задерживают загрязнения, увеличивая вероятность коррозии.

§ Рейтинги сопротивляемости коррозии

Естественно, в индустрии существуют рейтинги коррозионной стойкости для металлов на основе их производительности в конкретных средах.

§ Пределы температуры

У некоторых металлов есть температурные ограничения, влияющие на их сопротивляемость коррозии.

§ Стоимость

Стоимость металла может быть фактором, но также важна его применение и способность к ржавчине; часто предпочтение отдается самому дешевому металлу, который не подвержен коррозии.

§ Вопросы обслуживания и замены

Легкость обслуживания и замены имеют значение при выборе металла, устойчивого к коррозии.

Топ коррозионно-стойких металлов!

Рисунок 3 – Металлы, не подверженные коррозии

Коррозия является серьезной проблемой для металлических изделий, находящихся на открытом воздухе. Металлические инвестиции могут подвергаться разрушению. Это может привести к различным последствиям и рискам, таким как снижение прочности и опасность получения травмы от падающих частей. Учитывайте эти металлы при планировании ваших проектов и дизайнов.

Вот список топовых металлов с высокой стойкостью к ржавчине:

§ Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь относится к наименее реактивным и наиболее универсальным металлам. Благодаря низкому содержанию углерода у нее максимальная стойкость к коррозии, и она экономична по сравнению с другими альтернативами.

Нержавеющая сталь идеально подходит в качестве варианта без ржавчины, что делает ее идеальным выбором для пищевой и медицинской промышленности.

При правильной окружающей среде и классах сплавов она может прослужить более 100 лет без ржавчины.

§ Алюминий и алюминиевые сплавы

Алюминий обычно легкий с хорошими показателями прочности к весу, что делает его привлекательным строительным материалом. Хороший алюминиевый сплав обладает высокой устойчивостью к коррозии.

Хотя алюминий относится к самым дешевым металлам, которые не ржавеют, он не является полностью “ржавоустойчивым”, и воздух со временем становится более коррозивным из-за окисления.

§ Титан и титановые сплавы

Титановые сплавы выдерживают воздействие суровых условий. Можно доверять титановым сплавам благодаря их хорошим показателям прочности к весу.

Идеальны для морских, авиационных и медицинских применений, где коррозия является проблемой, эти материалы обеспечивают превосходную устойчивость к коррозии.

§ Медь и медные сплавы

Металлы, такие как медь, сохраняют стойкость к коррозии даже после продолжительного контакта с водой или влагой.

Медь используется в судостроении как часть системы защиты для повышения срока службы судов. Суда могут прослужить дольше без ржавления, если правильно поддерживать их.

§ Никель и никелевые сплавы

Никель устойчив к высоким температурам и сильному атмосферному давлению, что делает его идеальным для использования в автомобильной промышленности в выхлопных системах.

Его устойчивые к коррозии свойства сохраняются при смешивании с хромом для предотвращения ржавчины. Никель отлично подходит для морских применений.

У всех этих металлов есть свои сильные и слабые стороны. Важно знать, с чем вы имеете дело. Примите решение о выборе подходящего металла для вашего проекта соответственно.

Коррозионностойкие металлы

Покрытия и обработки для улучшения стойкости к коррозии!

Рисунок 4 – Покрытия металла и обработки

Покрытия и обработки часто применяются для улучшения стойкости к коррозии металлов. Создается барьер между металлической поверхностью и окружающей средой. Вот распространенные покрытия и обработки:

§ Гальванизация

Гальванизация – процесс нанесения цинка на железо или сталь. Таким образом, вместо того чтобы металл корродировал, коррозии подвергается цинковое покрытие. Гальванизация используется в условиях суровой среды.
Примеры – морские или промышленные условия. Однако покрытие является экономичным и популярным для применения в чувствительных к стоимости областях.

§ Анодирование

Анодирование – это электрохимический процесс, увеличивающий стойкость к коррозии.

Погрузив алюминий в электролитический раствор и затем пропустив через металл электрический ток, происходит процесс, который формирует оксидный слой.

Анодирование может добавлять цвет и улучшать внешний вид, что важно для металла в архитектурных приложениях.

§ Электропокрытие

Электропокрытие включает нанесение покрытия на металл. Используется тонкий слой другого металла. Используется электрохимический процесс.

Электропокрытие может покрывать различные металлы, что может улучшить устойчивость к коррозии, износостойкость, твердость и внешний вид.

Медь, никель, хром и золото — примеры покрытий, используемых в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

§ Порошковое покрытие

Порошковое покрытие — процесс, при котором сухой порошок наносится на металлическую поверхность, а затем металл нагревается для создания прочного покрытия.

Частицы полимерной смолы придаются электрическим зарядом, затем распыляются на металл перед тем, как его нагревают в печи.

Порошковое покрытие используется для повышения стойкости и устойчивости, однако оно плавится и образует твердое покрытие, что важно для мебели и автозапчастей для уличного использования.

§ Органические покрытия

Органические покрытия изготовлены из органических материалов. Примеры: смолы, масла и воски.

Покрытия улучшают устойчивость к коррозии и могут быть нанесены на различные металлы. Органические покрытия наносятся распылением, кистью или погружением.

Металлические покрытия различных цветов и отделки используются в архитектурных приложениях, при этом внешний вид металла имеет особое значение.

Общие покрытия и методы для повышения устойчивости к коррозии

Не существует одного самого дешевого металла, который не ржавеет. Однако некоторые металлы более устойчивы к ржавчине. Примером такого металла является нержавеющая сталь, которая не ржавеет легко.

Aluminum is rust-proof too. Metals like these do not rust in water, and even are corrosion-resistant materials.

Как выбрать материалы, устойчивые к коррозии?

Рисунок 5 – Процесс выбора материалов, устойчивых к коррозии

При выборе материалов, устойчивых к коррозии, следует учитывать несколько факторов, чтобы обеспечить оптимальную производительность металла в заданной среде. К ним относятся:

§ Химический состав материала

Большинство сплавов содержат материалы, делающие их устойчивыми к любым видам коррозии.

Чистые металлы обладают более низкой стойкостью. Следует учитывать предполагаемое применение и коррозионную среду для определения подходящего сплава.

§ Воздействие окружающей среды

Коррозионная среда является критической при выборе материалов, устойчивых к коррозии. Факторы, такие как температура, влажность, pH и загрязнители, могут влиять на скорость коррозии.

Металлы, находящиеся в соленой воде или кислотных средах, могут требовать более высокой стойкости к коррозии. Те, которые используются в менее коррозионных средах, возможно и не требуют этого.

§ Отделка поверхности

Отделка поверхности влияет на стойкость к коррозии. Гладкие и полированные поверхности менее подвержены коррозии. Грубые или неровные поверхности более подвержены.

§ Классификация стойкости к коррозии

Различные металлы имеют различные классы стойкости к коррозии. Стандартизированные испытания, такие как ASTM G48, измеряют это.

Однако эти испытания дают информацию о восприимчивости к различным типам коррозии. Следует учитывать классификацию стойкости к коррозии металла при выборе материала для предполагаемого применения.

§ Температурные ограничения

Некоторые металлы обладают стойкостью к коррозии при комнатной температуре и могут быстро корродировать при повышенных температурах.

Следует учитывать диапазон температур при выборе металла. Обеспечьте сохранение его свойств стойкости к коррозии.

§ Стоимость

Стоимость металла критична при выборе материалов, устойчивых к коррозии. Некоторые металлы, такие как титановые и никелевые сплавы, обладают превосходной стойкостью к коррозии.

Тем не менее, они могут быть дорогими и, возможно, не подходят для экономичных применений.

§ Доступность и время поставки

Доступность и время поставки являются критическими факторами при выборе материалов, устойчивых к коррозии. Некоторые металлы могут быть легко доступны. Для других может потребоваться более длительное время, что влияет на сроки проекта.

§ Требования к обслуживанию и замене

Следует учитывать требования к обслуживанию и замене при выборе материалов, устойчивых к коррозии. Некоторые металлы могут требовать регулярного обслуживания, включая очистку или покрытие для поддержания свойств стойкости к коррозии.

Металлы, которые трудно заменить или отремонтировать, возможно, не подходят для применений с критическими простоем.

При выборе материалов, устойчивых к коррозии, следует учитывать предполагаемое применение, воздействие окружающей среды, отделку поверхности, классификацию стойкости к коррозии, температурные ограничения, стоимость, доступность и время поставки, а также требования к обслуживанию и замене.

Тщательное учет указанных факторов приводит к увеличению срока службы и снижению затрат на обслуживание, что помогает обеспечить оптимальную производительность выбранного металла в заданной среде.

Трудности и перспективы в области коррозионно-стойких металлов!

В настоящую эру происходит быстрая индустриализация и технологические прогрессы. Коррозионно-стойкие металлы необходимы для множества отраслей.

Все эти материалы обладают прочными физическими свойствами и подходят для использования в суровых условиях, таких как морские приложения.

Также они полезны в средах с высоко коррозионными веществами, но у этих материалов есть ограничения. Требуется правильное обслуживание для обеспечения оптимальной производительности.

Для реализации полного потенциала коррозионно-стойких металлов по всему миру необходимо решить ряд проблем.

§ Нанотехнологии и стойкость к коррозии

Наноматериалы более устойчивы к коррозии, обладают большей механической прочностью и более высоким модулем Юнга, чем обычные материалы.
Путем улучшения свойств химической стойкости и обладания превосходной электропроводностью они замедлили процесс коррозии.

Наноматериалы используются для разработки покрытий и поверхностных обработок, которые защищают от коррозионных агентов, таких как морская вода или кислотный дождь.

Исследователи со всего мира разрабатывают и тестируют новые материалы, которые более долговечны, чем традиционные покрытия или обычные защитные меры, такие как покраска.

§ Новые сплавы и материалы с улучшенной коррозионной стойкостью

Специализированные сплавы имеют улучшенную коррозионную стойкость. Сплав алюминия 7075-T6 считается очень долговечным и устойчивым к воздействию погоды.

Нержавеющая сталь обладает уникальными особенностями, отличной прочностью при разрыве и устойчивостью к коррозии.

Такие характеристики включают в себя холодную обрабатываемость и превосходную теплопроводность, что делает ее идеальной для применения в различных отраслях промышленности.

§ Переработка и повторное использование коррозионно-стойких металлов

Переработка сохраняет окружающую среду за счет снижения затрат, связанных с утилизацией или производством, и поддерживает устойчивое развитие путем эффективного использования промышленных отходов.

Повторное использование коррозионно-стойких металлов предотвращает образование отходов, обеспечивая источник для дальнейшей индустриализации.

Согласно United States Environmental Protection Agency (EPA), в 2019 году пластиковые композиты с содержанием не менее 75% переработанного материала составляли чуть более 8 миллионов тонн переработанных продуктов.

Наиболее важно, что этот тренд наблюдается и с другими коррозионно-стойкими металлами. Значительные усилия и исследования вложены в то, чтобы сделать их подходящими для переработки.

§ Снижение влияния на окружающую среду во время производства и использования

Производство коррозионно-стойких металлов оказывает значительное воздействие на окружающую среду. В этот процесс вовлечены токсичные химикаты, потребление воды, энергозатраты и управление отходами.

Также промышленности необходимы более устойчивые практики и значительное снижение выбросов парниковых газов.

Для обеспечения устойчивого использования ресурсов и эффективной утилизации отходов должны быть приняты лучшие практики управления. Необходимы улучшенные стандарты продукции для обеспечения минимального влияния на изменение климата.

§ Методы бесразрушающего контроля для обнаружения коррозии

Точное обнаружение коррозии необходимо и помогает правильно управлять процессом технического обслуживания и ремонта.

Методы бесразрушающего контроля предоставляют надежную информацию о производительности материала, но не повреждают образец, который тестируется.

Такие методы позволяют своевременно принимать меры для необходимых ремонтов или замен, повышая безопасность и улучшая производительность активов.

§ Удаленный мониторинг и прогностическое обслуживание

Благодаря возможностям Internet of Things (IoT), прогностическое обслуживание подверглось трансформационным изменениям. Возможно реальное время мониторинга коррозионно-стойких металлов, позволяющее инженерам замечать ранние признаки износа или повреждений до того, как они станут критическими.

Быстрое распознавание областей, требующих внимания, позволяет специалистам оперативно действовать, сохраняя время и ресурсы.

Заключение

В конечном счете, выбор материала или сплава для вашего проекта, обладающего коррозионной стойкостью и не подверженного ржавчине, может показаться сложным. Однако, имея в распоряжении этот исчерпывающий справочник, предлагающий обзор этих материалов вместе с их свойствами, такими как пластичность и стоимость, вам будет легко принять правильное решение.

Вместе с этим справочником, KDMFab будет рад помочь вам найти решение, специально спроектированное с учетом потребностей вашего приложения, на www.ru.kdmfab.com. Мы готовы ответить на любые ваши вопросы и предоставить коммерческое предложение для ваших проектных потребностей в кратчайшие сроки!

В KDMFAB мы гордимся вниманием к деталям, исключительным обслуживанием клиентов и обширными знаниями в области коррозионно-стойких материалов.