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    金属性能:耐腐蚀

    发布的 杰森·伯格曼2020年11月18日


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    腐蚀是影响大多数金属零件表面的常见问题。虽然腐蚀通常只会影响金属部件的美观,但严重的腐蚀会影响性能,甚至导致设备故障。腐蚀是一个如此普遍的挑战,根据美国腐蚀工程师协会(National Association of Corrosion Engineers)的一项研究,全球每年的腐蚀成本估计为2.5万亿美元。NACE)。

    在这里,我们探讨了腐蚀在材料中的许多表现方式,以及制造商用于防止腐蚀影响部件性能的技术。

    博客系列:金属特性

    腐蚀与耐蚀性

    腐蚀是与环境发生化学反应,逐渐破坏材料表面的自然过程。如果放任不管,腐蚀将会深入材料,直到影响部件本身的完整性。耐蚀性,则是材料抵抗腐蚀力的能力。不同的材料能以不同的速度抗腐蚀

    形式的腐蚀

    根据美国国家腐蚀工程师协会(NACE)在美国,任何金属的腐蚀都有以下八种表现形式之一。

    1.统一的攻击
    均匀腐蚀是最常见的腐蚀类型。它通过电化学反应发生,并均匀分布在金属的整个表面。因此,腐蚀材料变得更薄,随着时间的推移有可能失效。

    2.电偶或双金属腐蚀
    电偶腐蚀,或双金属腐蚀是指当两种不同的材料连接并在导电溶液中引入电时产生的腐蚀损伤。一个常见的例子是将钢管和铜管焊接在一起制成的水下管道。导致这种反应的是两种不同金属之间电极电位的不同,这最终导致一种金属的腐蚀速度明显快于另一种

    3.晶间腐蚀
    晶间腐蚀只涉及沿受影响金属边界的局部腐蚀,而不是在内部。这种类型的腐蚀甚至会影响奥氏体不锈钢如果它们没有经过适当的处理并暴露在腐蚀环境中,它们通常是耐腐蚀的。

    4.缝隙腐蚀
    顾名思义,裂缝腐蚀最常发生在裂缝内部,也常发生在聚合物涂层和粘合剂的作用下。这种腐蚀性侵蚀的机理依赖于缝隙或涂层区域内外氧浓度的差异。

    5.选择性浸出
    选择性浸出是通过腐蚀过程除去固体合金中的一种金属成分。脱锌(选择性去除黄铜合金中的锌)和脱镍(选择性去除铜镍合金管中的镍)是选择性浸出的例子。然而,这一过程也可能发生在含铝、铁、铬或其他金属的合金中。

    6.侵蚀腐蚀
    侵蚀腐蚀当被腐蚀的金属表面的金属氧化物和氢氧化物被液体除去时,暴露并侵蚀未被腐蚀的新金属。这种类型的腐蚀在金属管中很常见,在金属管中流动的流体将腐蚀带到未侵蚀的金属上。

    7.应力腐蚀开裂
    应力腐蚀开裂是指由于应力和暴露在腐蚀环境中而引起的开裂。在这些情况下,应力或环境条件本身不足以引起腐蚀,但它们共同作用会导致开裂。

    8.点蚀
    点蚀是另一种破坏性的腐蚀形式,它会在金属上造成局部的孔洞。小洞很难探测到,即使它们越来越深,威胁到零件的完整性。

    防止金属部件腐蚀

    Eagle合金的热处理

    腐蚀是铸造客户关心的一个主要问题,因此金属铸造设备(和其他金属制造商)采用各种技术来生产耐腐蚀的部件。

    • 适当的计划
      虽然在所有环境中没有金属是完全防腐蚀的,但仔细的规划产品设计阶段确保每个部件在使用环境中具有最大的耐腐蚀性。除了使用的材料,产品设计还可以包括排水通道和改善空气流动的元素。设计师也知道缝隙、缝隙和盲孔会导致腐蚀。
    • 合金
      合金化是将金属元素混合在一起,通常是为了提高强度、延展性和耐腐蚀性。例如,铁与至少12-13%的铬结合就可以制成不锈钢,这是一种广泛使用的耐腐蚀合金。
    • 阳极氧化
      阳极氧化指氧化金属表面,以产生一层氧化保护层。阳极氧化可以增加色彩,提高美观,是铝产品的常用方法。
    • 热处理
      铸件适当的热处理对材料在某些环境下的表现有很大的影响,包括其耐腐蚀性。大多数奥氏体不锈钢合金需要一个溶解退火步骤来溶解任何存在的碳化物并防止晶间腐蚀。焊后热处理对于防止不锈钢合金在使用期间发生类似的脱敏和晶间腐蚀也非常重要。
    • 氮化和硬质合金
      渗氮和碳化是一种特殊的热处理形式,涉及将金属表面暴露在化学环境中,在零件表面形成一层保护层。这两种技术主要用于硬化组件,第二个好处是轻微提高耐腐蚀性。
    • 定期维护
      目视检查是防止腐蚀影响零件性能的关键。定期维护以清除可见的腐蚀,可显著提高部件在腐蚀环境中的使用寿命。
    • 电镀
      镀锌是在金属物体表面涂上一层锌。锌层的作用是牺牲阳极以防止氧化腐蚀对原始金属的侵蚀。
    • 油漆及粉末涂料
      油漆通常是最经济的防止腐蚀的方法。油漆和粉末涂料通常以丙烯酸、尼龙、乙烯基或聚氨酯为基础,在金属和水、氧等腐蚀性元素之间形成一个防护屏障。

    金属的天然耐腐蚀性

    自由女神像没有铜锈,也有铜锈由于各种金属元素和合金暴露在腐蚀环境中,它们的外观经常发生变化。红褐色锈(氧化铁)是铁基材料中最常见、最明显的腐蚀类型之一。锈也是一种破坏性很强的腐蚀,如果维护不当,很容易导致部件故障。

    其他表面变化,虽然与腐蚀密切相关,但实际上可以保护某些金属免受破坏性腐蚀。例如,玷污形成在浅色金属上,比如银,是一种自我限制的腐蚀层。包浆,覆盖在许多铜制品上的绿色层,是由碳酸铜制成的,可以保护这些物品免受进一步的腐蚀。同样,许多金属暴露在空气或水中时自然形成氧化物层。这些层包括氧化铜、氧化铝和氧化铬。

    腐蚀是整个制造过程中不可避免的事实。在订购、组装或生产铸造金属部件时,制造商必须为腐蚀做好准备。在许多情况下,铸造工厂(如Eagle Group)的冶金学家会考虑零件的功能环境,为每个零件提供理想的合金。188bet金宝搏188bet下载链接

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    标签:材料金属冶金金属特性

    杰森·伯格曼

    写的杰森·伯格曼

    Jason Bergman是Eagle Alloy的高级质量工程师和冶金学家。自2013年以来,他一直在该公司工作。

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