Corrosie is een proces waarbij ijzer wordt afgebroken door de aanwezigheid van verschillende oxidatiemiddelen in het milieu. Corrosie kent vele vormen en kan vele oorzaken hebben. Een bekend voorbeeld is het roestproces, waarbij ijzer oxideert in aanwezigheid van vocht. Corrosie is een serieus probleem voor fabrikanten van gebouwen, boten, vliegtuigen, auto's en andere metalen producten. Wanneer bijvoorbeeld ijzer wordt gebruikt als onderdeel van een brug, is de structurele integriteit van het ijzer, dat kan worden beschadigd door corrosie, van cruciaal belang voor de veiligheid van de mensen die de brug gebruiken. Zie stap 1 hieronder om te leren hoe u ijzer kunt beschermen tegen de dreiging van corrosie en hoe u de corrosiesnelheid kunt vertragen.
Stap
Methode 1 van 3: Algemene soorten ijzercorrosie begrijpen
Omdat er tegenwoordig zoveel verschillende soorten ijzer worden gebruikt, moeten bouwers en fabrikanten zich tegen veel soorten corrosie beschermen. Elk ijzer heeft unieke elektrochemische eigenschappen die bepalen voor welk type corrosie (indien aanwezig) het vatbaar is. De onderstaande tabel beschrijft enkele veelvoorkomende ijzers en de soorten corrosie die ze kunnen ondergaan.
| Ijzer | Kwetsbaarheid ijzercorrosie | Algemene preventietechnieken | Galvanische activiteit* |
|---|---|---|---|
| Roestvrij staal (passief) | Uniforme aanslag, galvanisch, geperforeerd, gebarsten (allemaal voornamelijk in zeewater) | Reiniging, beschermende coating of afdichting | Laag (eerste vormen van corrosie vormen een beschermende oxidatielaag) |
| Ijzer | Uniforme aanval, galvanisch, barst | Reiniging, beschermende coating of afdichting, galvanisatie, antiroest | Lang |
| Messing | Uniforme aanslag, ontzinking, stress | Reiniging, beschermende coating of afdichting (meestal olie of vernis), toevoeging van lood, aluminium of arseen aan legeringen | Momenteel |
| Aluminium | Galvanisch, gaten, scheuren | Reiniging, beschermende coating of afdichting, anode, galvanisatie, kathodische bescherming, elektrische isolatie | Hoog (aanvankelijke corrosie vormt een resistente oxidatielaag) |
| Koper | Galvanisch, gat, esthetische vlek | Reiniging, beschermende coating of afdichting, toevoeging van nikkel aan metaallegeringen (vooral voor pekel) | Laag (aanvankelijke corrosie vormt een behoudend patina) |
*Houd er rekening mee dat de kolom "Galvanische activiteit" verwijst naar de gerelateerde chemische activiteit van ijzer zoals beschreven in de galvanische tabel van de referentiebron. Voor de doeleinden van deze tabel geldt: "hoe hoger de galvanische activiteit van ijzer, hoe sneller het galvanische corrosie zal ondergaan in combinatie met minder actief ijzer."
Stap 1. Voorkom uniforme aantasting door het ijzeren oppervlak te beschermen
Uniforme aantastingscorrosie (soms afgekort tot "uniforme" corrosie) is een type corrosie dat bijgevolg op een uniforme manier optreedt over blootgestelde metalen oppervlakken. Bij dit type corrosie wordt het gehele oppervlak van het ijzer aangetast door corrosie en dus verloopt de corrosie met een uniforme snelheid. Als een onbeschermd metalen dak bijvoorbeeld regelmatig wordt blootgesteld aan regen, zal het hele oppervlak van het dak in contact komen met dezelfde hoeveelheid water en zal het dus gelijkmatig corroderen. De gemakkelijkste manier om te beschermen tegen een uniforme aanval is meestal het plaatsen van een beschermende barrière tussen de bes en het bijtende middel. Dit kunnen een aantal dingen zijn – verf, oliekeerringen, “of” een elektrochemische oplossing zoals een galvaniserende zinklaag.
In ondergrondse of onderdompelingssituaties is een kathodisch schild ook een goede optie
Stap 2. Voorkom galvanische corrosie door de stroom van ionen van het ene ijzer naar het andere af te snijden
Een belangrijke vorm van corrosie die kan optreden, ongeacht de fysieke sterkte van het betreffende ijzer, is galvanische corrosie. Galvanische corrosie treedt op wanneer twee ijzers met verschillende elektrodepotentialen in contact komen met de aanwezigheid van een elektrolyt (zoals zout water) dat een elektrisch geleidingspad tussen hen creëert. Wanneer dit gebeurt, stromen ijzerionen van het meer actieve ijzer naar het minder actieve ijzer, waardoor het actievere ijzer sneller corrodeert en het minder actieve ijzer langzamer corrodeert. In de praktijk betekent dit dat er corrosie zal ontstaan op het actievere ijzer op het contactpunt tussen de twee ijzers.
- Elke beschermingsmethode die de stroom van ionen tussen de ijzers verhindert, kan galvanische corrosie stoppen. Door het strijkijzer een beschermende laag te geven, kan worden voorkomen dat elektrolyten uit de omgeving een elektrisch geleidingspad tussen de twee strijkijzers creëren, welke elektrochemische afschermingsprocessen zoals verzinken en anode ook goed werken. U kunt ook galvanische corrosie van elektrisch isolerende delen van ijzer in contact voorkomen.
- Bovendien kan het gebruik van kathodische of anodebescherming het belangrijke ijzer beschermen tegen galvanische corrosie. Zie hieronder voor meer informatie.
Stap 3. Voorkom putcorrosie door het ijzeren oppervlak te beschermen, chloridebronnen in de omgeving te vermijden en deuken en krassen te vermijden
Pitting is een vorm van corrosie die op microscopische schaal plaatsvindt maar grote gevolgen kan hebben. Gaten zijn een grote zorg voor ijzer dat zijn corrosieweerstand ontleent aan een dunne laag passieve verbinding op het oppervlak, omdat deze vorm van corrosie kan leiden tot structureel falen in situaties waar een beschermende coating dit normaal gesproken zou voorkomen. Gaten ontstaan waar een klein stukje ijzer zijn passieve beschermlaag verliest. Wanneer dit gebeurt, treedt galvanische corrosie op op microscopische schaal, wat leidt tot de vorming van kleine gaatjes in het ijzer. In dit gat wordt de omgeving zuurrijk, wat het proces versnelt. Gaten worden meestal voorkomen door een beschermlaag op het metalen oppervlak aan te brengen en/of kathodische bescherming toe te passen.
Blootstelling aan een omgeving met veel chloride (zoals bijvoorbeeld zout water) kan het perforatieproces versnellen
Stap 4. Voorkom corrosie door het minimaliseren van krappe ruimtes in het objectontwerp
Scheurcorrosie treedt op in ruimtes met metalen voorwerpen waar de toegang tot de omringende vloeistof (lucht of vloeistof) zeer slecht is - bijvoorbeeld onder bouten, onder ringen, onder zeepokken of tussen scharnierverbindingen. Scheurcorrosie treedt op wanneer de opening tussen de metalen oppervlakken breed genoeg is om vloeistof binnen te laten, maar smal genoeg zodat de vloeistof moeilijk kan ontsnappen en stagneert. De omgeving in deze kleine ruimte wordt corrosief en het ijzer begint te corroderen in een proces dat lijkt op scheurcorrosie. Het voorkomen van corrosiescheuren is over het algemeen een ontwerpprobleem. Door de aanwezigheid van nauwe openingen in de constructie van metalen voorwerpen te minimaliseren door deze openingen te bedekken of door voor circulatie te zorgen, is het mogelijk om scheurcorrosie te minimaliseren.
Scheurcorrosie is met name een punt van zorg bij het hanteren van ijzer zoals aluminium dat een passieve buitenste beschermende laag heeft, aangezien scheurcorrosiemechanismen kunnen bijdragen aan de afbraak van deze coating
Stap 5. Voorkom spanningsscheurcorrosie door alleen veilige belastingen en/of gloeien te gebruiken
Spanningscorrosiescheuren (SCC) is een vorm van corrosiegerelateerd structureel falen dat een zorg is voor ingenieurs die bouwconstructies ontwerpen die kritieke belastingen ondersteunen. Bij het optreden van SCC vormt het ijzer dat de belasting draagt scheurtjes en breuken onder de belastingslimiet - in ernstige gevallen in mindere mate. In aanwezigheid van corrosieve ionen verspreiden microscopisch kleine scheurtjes in het ijzer, veroorzaakt door de trekspanning van de zware ladingen, zich naarmate de corrosieve ionen de punt van de scheur bereiken. Dit zorgt ervoor dat de scheur langzaam groter wordt en kan leiden tot structureel falen. SCC is bijzonder gevaarlijk omdat het zelfs kan voorkomen in de aanwezigheid van materialen die over het algemeen minder corrosief zijn voor ijzer. Dit betekent dat deze schadelijke corrosie optreedt terwijl de rest van het ijzeren oppervlak onaangetast lijkt.
- Het voorkomen van SCC is deels een ontwerpprobleem. Door bijvoorbeeld materialen te selecteren die SCC-resistent zijn in de omgeving waarin het ijzer zal werken en ervoor te zorgen dat het ijzerhoudende materiaal op de juiste manier op spanning wordt getest, kan SCC helpen voorkomen. Bovendien kan het proces van het versterken van het ijzer restspanning uit het ontwerp verwijderen.
- Het is bekend dat SCC wordt verergerd door hoge temperaturen en de aanwezigheid van opgeloste chloridehoudende vloeistoffen.
Methode 2 van 3: Corrosie voorkomen met thuisoplossingen
Stap 1. Verf het ijzeren oppervlak
Misschien wel de meest gebruikelijke en goedkope methode om ijzer tegen corrosie te beschermen, is om het gewoon te bedekken met een verflaag. Het corrosieproces omvat vocht en oxidatiemiddelen die een interactie aangaan met het ijzeren oppervlak. Op die manier kunnen, als het strijkijzer is gecoat met een beschermende verfbarrière, noch vocht noch oxidatiemiddelen in contact komen met het strijkijzer zelf en treedt er geen corrosie op.
- De verf zelf is echter gevoelig voor degradatie. Overschilderen wanneer iets is afgebroken, versleten of beschadigd. Als de verf degradeert zodat het strijkijzer bloot komt te liggen, controleer dan op corrosie of schade aan het blootliggende strijkijzer.
-
Er zijn veel methoden om metalen oppervlakken te schilderen. Metaalbewerkers gebruiken vaak verschillende van deze methoden om ervoor te zorgen dat alle metalen voorwerpen een grondige coating krijgen. Hieronder staan enkele voorbeeldmethoden met opmerkingen over het gebruik ervan:
- Borstel – gebruikt voor moeilijk bereikbare plaatsen.
- Roller - gebruikt om grote ruimtes te bedekken. Goedkoop en gemakkelijk.
- Luchtspray - gebruikt om grote ruimtes te bedekken. Sneller maar niet zo gemakkelijk als een roller (verspilling van verf).
- Airless spray/elektrostatische airless spray – gebruikt om grote ruimtes te bedekken. Snel en laat verschillende gradaties van dikke/dunne consistentie toe. Niet zo verspillend als gewoon sproeiwater. Apparatuur is vrij duur.
Stap 2. Gebruik marineverf voor aan water blootgesteld ijzer
Metalen voorwerpen die regelmatig (of constant) in contact komen met water, zoals boten, hebben speciale verf nodig om te beschermen tegen de grote kans op corrosie. In deze situatie is "normale" corrosie in de vorm van roest niet de enige zorg (hoewel het vrij groot is), aangezien het leven in zee (zeepokken, enz.) kan groeien op onbeschermd ijzer, wat een bron van slijtage kan zijn en extra corrosie. Om metalen voorwerpen zoals boten en andere te beschermen, moet u een hoogwaardige epoxy-zeeverf gebruiken. Dit type verf beschermt het strijkijzer niet alleen tegen vocht, maar voorkomt ook de groei van zeeleven op het oppervlak.
Stap 3. Breng beschermende smering aan op bewegende metalen onderdelen
Voor vlakke en statische metalen oppervlakken is verf uitstekend geschikt om vocht weg te houden en corrosie te voorkomen zonder de bruikbaarheid van het strijkijzer aan te tasten. Verf is echter meestal niet geschikt voor bewegende metalen onderdelen. Als u bijvoorbeeld op een deurscharnier schildert en de verf droogt, houdt deze het scharnier vast en blokkeert de beweging ervan. Als u de deur forceert, zal de verf barsten, waardoor er ruimte overblijft voor vocht om het strijkijzer te bereiken. Een betere keuze voor ijzerhoudende onderdelen zoals scharnieren, verbindingen, assen, enzovoort is een geschikte in water onoplosbare smering. Deze grondige laag smeermiddel stoot vocht af en zorgt voor een soepele en gemakkelijke beweging van uw metalen onderdelen.
Omdat smeermiddelen niet op hun plaats drogen zoals verf, kunnen ze na verloop van tijd verslechteren en moeten ze regelmatig opnieuw worden gebruikt. Breng regelmatig opnieuw smering aan op metalen onderdelen om ervoor te zorgen dat ze effectief blijven als een beschermende afdichting
Stap 4. Reinig het metalen oppervlak grondig voordat u gaat schilderen of smeren
Of u nu gewone verf, scheepsverf of beschermende smering/afdichting gebruikt, u moet ervoor zorgen dat uw strijkijzer schoon en droog is voordat u met het applicatieproces begint. Zorg ervoor dat het strijkijzer vrij is van bestaand vuil, vet, lasresten of corrosie, aangezien dit uw inspanningen kan verspillen door in de toekomst bij te dragen aan corrosie.
- Vuil, olie en ander vuil kunnen de verf en smering verstoren door te voorkomen dat de verf of het smeermiddel rechtstreeks aan het metalen oppervlak hecht. Als je bijvoorbeeld op een staalplaat schildert met een stukje ijzer erop, droogt de verf bovenop de maling, waardoor er lege ruimte overblijft in het strijkijzer eronder. Als en wanneer de puntenslijper valt. Het blootgestelde deel zal gevoelig zijn voor corrosie.
- Als u een ijzeren oppervlak schildert of smeert met reeds bestaande corrosie, moet uw doel zijn om het oppervlak zo glad en normaal mogelijk te maken om de best mogelijke hechting van de afdichting aan het strijkijzer te garanderen. Gebruik een staalborstel, schuurpapier en/of chemische roestverwijderaar om zoveel mogelijk corrosie te verwijderen.
Stap 5. Houd onbeschermde ijzerproducten uit de buurt van vocht
Zoals hierboven vermeld, worden de meeste vormen van corrosie verergerd door vocht. Als u geen beschermende verflaag of afdichting op uw strijkijzer kunt aanbrengen, moet u ervoor zorgen dat het niet wordt blootgesteld aan vocht. De moeite doen om onbeschermde ijzeren gereedschappen droog te houden, kan hun bruikbaarheid vergroten en hun effectieve levensduur verlengen. Als uw strijkijzer is blootgesteld aan water of vocht, moet u het onmiddellijk na gebruik schoonmaken en drogen om te voorkomen dat er corrosie ontstaat.
Naast het bewaken van de blootstelling aan vocht tijdens het gebruik, moet u metalen voorwerpen binnenshuis op een schone en droge plaats bewaren. Voor grote items die niet in een kast of kast passen, dek je het item af met een doek. Dit helpt om vocht uit de lucht af te weren en voorkomt dat stof zich ophoopt op het oppervlak
Stap 6. Zorg ervoor dat het metalen oppervlak zo schoon mogelijk is
Na elk gebruik van een metalen voorwerp, ongeacht of het metaal is geverfd of niet, moet u het functionele oppervlak reinigen en alle vuil, vet of stof verwijderen. De ophoping van vuil op het metalen oppervlak kan bijdragen aan de slijtage van het strijkijzer en/of de beschermende coating, wat op den duur tot corrosie kan leiden.
Methode 3 van 3: Corrosie voorkomen met geavanceerde elektrochemische oplossingen
Stap 1. Gebruik het galvanisatieproces
Gegalvaniseerd ijzer is ijzer dat is gecoat met een dunne laag zink om het te beschermen tegen corrosie. Zink is chemisch actiever dan het onderliggende ijzer, dus het oxideert bij blootstelling aan lucht. Zodra de zinklaag is geoxideerd, vormt deze een beschermende laag, waardoor verdere corrosie van het onderliggende ijzer wordt voorkomen. Het meest voorkomende type galvanisatie tegenwoordig is een proces dat thermisch verzinken wordt genoemd, waarbij een stuk ijzer (meestal staal) wordt ondergedompeld in heet gesmolten zink om een uniforme coating te verkrijgen.
-
Dit proces omvat het omgaan met industriële chemicaliën, waarvan sommige gevaarlijk zijn bij kamertemperatuur, bij zeer hoge temperaturen en die door niemand anders dan een getrainde professional mogen worden geprobeerd. Hieronder vindt u de basisstappen van het thermisch verzinken van staal:
- Het staal wordt gereinigd met een hete oplossing om vuil, olie, verf, enz. te verwijderen en vervolgens grondig gespoeld.
- Staal wordt ondergedompeld in zuur om walshuid te verwijderen en vervolgens gespoeld.
- Een materiaal genaamd "flux" wordt op het staal aangebracht en gedroogd. Dit helpt de laatste zinklaag aan het staal te hechten.
- Het staal wordt ondergedompeld in heet zink en laat het de zinktemperatuur bereiken.
- Het staal wordt gekoeld in een “koeltank” gevuld met water.
Stap 2. Gebruik de opofferingsanode
Een manier om ijzerhoudende voorwerpen tegen corrosie te beschermen, is door er een klein, reactief metaal, een "opofferingsanode" genoemd, elektrisch aan te bevestigen. Vanwege de elektrochemische relatie tussen het grotere ijzeren lichaam en het kleine reactieve lichaam (dat hieronder kort wordt beschreven), zal alleen het kleine en reactieve ijzer corrosie ondergaan, waardoor het grote en belangrijke ijzer intact blijft. Wanneer de opofferingsanode volledig corrodeert, moet deze worden vervangen of het grotere ijzer zal corroderen. Deze methode van corrosiebescherming wordt meestal gebruikt voor ondergrondse constructies zoals ondergrondse opslagtanks of objecten die constant in contact staan met water, zoals boten.
- De opofferingsanode is gemaakt van verschillende soorten reactief ijzer. Zink, aluminium en magnesium zijn de drie meest voorkomende ijzers die voor dit doel worden gebruikt. Vanwege de chemische eigenschappen van deze materialen worden zink en aluminium vaak gebruikt voor ijzerhoudende materialen in zout water, terwijl magnesium meer geschikt is voor zoetwaterdoeleinden.
- Opofferingsanodes kunnen worden gebruikt vanwege het chemische proces van corrosie zelf. Wanneer een ijzeren voorwerp corrodeert, worden op natuurlijke wijze gebieden gevormd die chemisch vergelijkbaar zijn met de anode en kathode in een elektrochemische cel. Elektronen stromen van de anode aan het ijzeren oppervlak naar het omringende elektrolyt. Omdat de opofferingsanode zeer reactief is in vergelijking met het te beschermen ijzer, wordt het object zelf in vergelijking daarmee zeer kathodisch en dus stromen elektronen uit de opofferingsanode, waardoor deze corrodeert, maar niet de rest van het ijzer.
Stap 3. Gebruik "onder de indruk stroom"
Aangezien het elektrochemische proces achter de corrosie van ijzer de stroom van elektriciteit omvat in de vorm van elektronen die uit het ijzer stromen, is het mogelijk om een externe elektrische stroombron te gebruiken om de corrosieve stroom te regelen en corrosie te voorkomen. Dit proces ("ingedrukte stroom" genoemd) is een continue negatieve ijzerlading op het beschermde strijkijzer. Deze lading overweldigt de stroom waardoor elektronen uit het ijzer stromen, waardoor corrosie wordt voorkomen. Dit type bescherming wordt meestal gebruikt voor begraven ijzeren constructies zoals opslagtanks en leidingen.
- Houd er rekening mee dat het type elektrische stroom dat wordt gebruikt voor onder druk staande stroombeveiligingssystemen meestal gelijkstroom (DC) is.
- Doorgaans wordt een opgedrukte stroom die corrosie voorkomt, gegenereerd door twee ijzeren anodes in de grond te begraven nabij een beschermd metalen object. Elektrische stroom wordt door de isolatiedraad bij de anode gestuurd, die vervolgens door de grond en in het metalen object stroomt. Elektriciteit stroomt door ijzeren voorwerpen en keert vervolgens via isolatiedraden terug naar de bron van elektriciteit (generatoren, gelijkrichters, enz.).
Stap 4. Gebruik anodiseren
Anodiseren is een speciale oppervlaktebeschermende laag die wordt gebruikt om ijzer te beschermen tegen corrosie. Als je ooit een lichtgekleurde ijzeren karabijnhaak hebt gezien, heb je een gekleurd geanodiseerd ijzeren oppervlak gezien. In plaats van het fysiek aanbrengen van een beschermende coating, zoals verf, gebruikt anodiseren een elektrische stroom om het ijzer een beschermende laag te geven die bijna alle vormen van corrosie voorkomt.
- Het chemische proces achter anodisatie houdt in dat veel ijzers, 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 ijzer normaal gesproken een dunne buitenste oxidelaag heeft die (in verschillende mate, afhankelijk van het ijzer) beschermt tegen verdere corrosie. De elektrische stroom die bij het anodisatieproces wordt gebruikt, zorgt meestal voor een dikkere laag van dit oxide op het oppervlak van het ijzer dan normaal, wat een uitstekende bescherming tegen corrosie biedt.
-
Er zijn verschillende manieren om ijzer te doneren. Hieronder vindt u de basisstappen van een van de anodisatieprocessen. Zie Hoe aluminium te anodiseren voor meer informatie.
- Aluminium wordt gereinigd en ontvet.
- Onzuiverheden op het aluminium oppervlak worden verwijderd met een de-smut-oplossing.
- Het aluminium wordt in een zuurbad geplaatst met constante stroom en temperatuur (bijvoorbeeld 12 ampère/sq ft en 70-72 graden F (21-22 graden C).
- Aluminium wordt verwijderd en gespoeld.
- Het aluminium wordt eventueel bij 100-140 graden F (38-60 graden C) in de kleurstof gebracht.
- Aluminium wordt verzegeld door het 20-30 minuten onder te dompelen in kokend water.
Stap 5. Gebruik passief ijzer
Zoals hierboven vermeld, vormt wat ijzer van nature een beschermende oxidelaag wanneer het wordt blootgesteld aan lucht. Sommige ijzer vormt deze oxidelaag zo effectief dat het chemisch inactief wordt. We zeggen dat ijzer "passief" is in verwijzing naar een "passief" proces waarin het minder reactief wordt. Afhankelijk van het gebruik hebben passieve ijzeren voorwerpen mogelijk geen extra bescherming nodig om ze corrosiebestendig te maken.
-
Een bekend voorbeeld van passief ijzer is roestvast staal. Roestvast staal is een veel voorkomende legering van staal en chroom die onder de meeste omstandigheden bestand is tegen corrosie zonder dat bescherming nodig is. Voor de meeste alledaagse toepassingen is corrosie bij roestvrij staal meestal geen probleem.
Het moet echter gezegd worden dat roestvrij staal onder bepaalde omstandigheden niet 100% corrosiebestendig is - bijvoorbeeld in zout water. Evenzo worden veel passieve strijkijzers niet-passief onder extreme weersomstandigheden en zijn ze dus niet geschikt voor alle toepassingen
Tips
- Houd rekening met intergranulaire corrosie. Dit beïnvloedt het vermogen van het strijkijzer om te worden gevormd of gemanipuleerd en vermindert de algehele sterkte van het strijkijzer.
- De American Boat and Yacht Council raadt over het algemeen aan om de boot vast te binden. Aluminium en stalen boten mogen echter niet worden vastgebonden om te voorkomen dat het ijzer corrodeert.
Waarschuwing
- Laat nooit ernstig gecorrodeerde metalen onderdelen achter in voertuigen of boten. De mate van corrosie varieert, maar elke corrosie kan wijzen op ernstige structurele schade. Vervang of verwijder voor de veiligheid alle tekenen van ijzercorrosie.
- Als u een opofferingsanode gebruikt, schilder deze dan niet. Dat zou het voor elektronen onmogelijk maken om de omgeving in te gaan, waardoor het corrosiewerende vermogen wordt weggenomen.
