การกัดกร่อนของรูพรุน: สาเหตุ วิธีการป้องกันโลหะจากการกัดกร่อน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การกัดกร่อนคือการทำลายพื้นผิวของวัสดุอันเป็นผลมาจากกระบวนการรีดอกซ์อย่างแข็งขัน การทำลายชั้นของวัสดุทำให้ความแข็งแรง การนำไฟฟ้าลดลง ความเปราะบางเพิ่มขึ้น และการยับยั้งคุณสมบัติอื่นๆ ของโลหะ

ระหว่างการทำงานของผลิตภัณฑ์โลหะ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้รับผลกระทบจากการทำลายล้างหลายประเภท โดยที่การกัดกร่อนแบบรูพรุนมีความโดดเด่น เธอคือคนที่อันตรายที่สุดและคาดเดาไม่ได้

ขุดหลุม

บนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์โลหะ คุณมักจะสังเกตเห็นการกดทับเล็กๆ จุดสีน้ำตาลหรือสีน้ำตาลได้ นักวิทยาศาสตร์เรียกจุดดังกล่าวว่า pitting และกระบวนการของการปรากฏตัวของมันเรียกว่า pitting corrosion มันเกิดขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุที่สัมผัสกับน้ำทะเล สารละลายของเกลือต่าง ๆ สภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวทางเคมี และรับรู้ปัจจัยลบอื่น ๆ

การกัดกร่อนแบบรูพรุนส่งผลกระทบเฉพาะโลหะและโลหะผสมแบบพาสซีฟ โดยส่วนใหญ่จะพัฒนาในชั้นป้องกันการกัดกร่อนหรือในบริเวณที่มีข้อบกพร่องต่างๆ “แผลพุพอง” อาจรบกวนการทำงานของต่างๆ ได้ผลิตภัณฑ์: ตั้งแต่เยื่อบางและไมโครเซอร์กิตไปจนถึงมวลรวมที่มีผนังหนา นอกจากนี้ ลักษณะที่ปรากฏยังก่อให้เกิดรอยแตกจากการกัดกร่อน ซึ่งลดลักษณะเฉพาะของวัสดุลงอย่างมาก

แผนการทำลายโลหะ

เพื่อกระตุ้นการกัดกร่อนแบบรูพรุน จำเป็นต้องมีรีเอเจนต์สองตัว - แอคติเวเตอร์และพาสซิเวเตอร์ แอนไอออนของคลอรีน โบรมีน ไอโอดีน ส่วนใหญ่มักทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น ซึ่งพบได้ในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่ที่มีการใช้งานผลิตภัณฑ์โลหะ พวกมันถูกดูดซับบนพื้นผิวโลหะและก่อตัวเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้ด้วยส่วนประกอบ

น้ำหรือหมู่ไฮดรอกซิลมักทำหน้าที่เป็นตัวป้องกัน กระบวนการทำลายล้างดำเนินไปตามรูปแบบต่อไปนี้:

1. ไอออนของตัวกระตุ้นถูกดูดซับบนพื้นผิวของฟิล์มป้องกัน (ออกไซด์)
2. มีกระบวนการแทนที่ออกซิเจนไอออนด้วยไอออนของกระบวนการ
3. เกิดไอออนที่ละลายน้ำได้จำนวนมาก ทำให้ฟิล์มแตก

ด้วยเหตุนี้ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของกระแสในท้องถิ่น และกระบวนการแอโนดที่รุนแรงถูกเปิดใช้งาน ในเวลาเดียวกัน การกระตุ้นไอออนจะเคลื่อนไปยังศูนย์กลางของการทำลายล้าง เนื่องจากการกัดกร่อนแบบรูพรุนดำเนินไปอย่างไร

การกัดกร่อนแบบรูพรุนแบบต่างๆ

ประเภทของการกัดกร่อนแบบรูพรุนจะแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อม อุณหภูมิ ความเป็นกรด องค์ประกอบทางเคมีของสารเป็นหลัก ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้ รูปร่างจะเปลี่ยนไปขนาดของหลุมและที่ตั้ง ดังนั้นตามขนาด การทำลายจุดจึงแตกต่าง:

• กล้องจุลทรรศน์ - ขนาดจุดน้อยกว่า 0.1 มม.
• ปกติ - เส้นผ่านศูนย์กลางของหลุมแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.1 ถึง 1 มม.
• แผลเมื่อก่อตัวเกิน 1 มม.

การกัดกร่อนแบบรูพรุนสามารถเปิดหรือปิดได้ขึ้นอยู่กับสถานที่ ในกรณีแรกแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจจับร่องรอยการทำลายล้าง - จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ การกัดกร่อนประเภทนี้มักนำไปสู่การพังทลาย

สนิมที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า หลุมบ่อมักจะรวมกันเป็นรูปแบบเดียว ในกรณีนี้ การทำลายของวัสดุไม่ได้เกิดขึ้นในเชิงลึก แต่ในความกว้าง ซึ่งทำให้เกิดข้อบกพร่องของพื้นที่ขนาดใหญ่

รูปทรงบ่อ

รูปร่างของรูพรุนขึ้นอยู่กับช่องว่างภายในตาข่ายคริสตัล ซึ่งก่อตัวขึ้นในขั้นตอนแรกของกระบวนการกัดกร่อน การก่อตัวที่ผิดปกติมากที่สุด - เกิดขึ้นบนพื้นผิวของเหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสมต่ำ และเหล็กกล้าคาร์บอน อะลูมิเนียม โครเมียม โลหะผสมนิกเกิล เหล็ก

แผลครึ่งซีกเกิดจากการละลายไอโซโทรปิก กระบวนการนี้คล้ายกับการขัดด้วยไฟฟ้า ส่วนนี้อธิบายส่วนด้านล่างที่เป็นมันเงาของช่องครึ่งวงกลม ผลิตภัณฑ์ที่อ่อนไหวต่อการทำลายดังกล่าวมากที่สุดคือผลิตภัณฑ์ไททาเนียม อะลูมิเนียม นิกเกิลและโคบอลต์ ตลอดจนโครงสร้างแทนทาลัม ลักษณะใกล้เคียงกันการกัดกร่อนแบบรูพรุนของเหล็กกล้าไร้สนิม

นอกจากนี้ หลุมสามารถเป็นรูปหลายเหลี่ยมและเหลี่ยมเพชรพลอย "แผล" ของประเภทหลังมักจะรวมกันซึ่งนำไปสู่กระดูกหักครึ่งซีกขนาดใหญ่

เหตุผลในการปรากฏตัว

สาเหตุหลักของการกัดกร่อนแบบรูพรุนคือการละเมิดเทคโนโลยีการผลิตและผลกระทบทางกลต่อวัสดุ อันเป็นผลมาจากการละเมิดเทคโนโลยีการหล่อโลหะมีการรวมตัวของไมโครต่างๆซึ่งละเมิดโครงสร้างของมัน การรวมที่พบบ่อยที่สุดเรียกว่าระดับโรงสี

เนื่องจากผลกระทบทางกล การกัดกร่อนแบบรูพรุนมักเริ่มพัฒนาบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ สาเหตุของเรื่องนี้อยู่ในการทำลายฟิล์มป้องกันส่วนบน การละเมิดโครงสร้างภายใน และการเกิดขึ้นของขอบเกรนบนพื้นผิว ปัจจัยที่พบบ่อยที่สุดในการเปิดใช้งานกระบวนการนี้เรียกว่าผลกระทบแบบไดนามิก ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของ microcracks

การกัดกร่อนแบบรูพรุนของโลหะจะเกิดขึ้นได้เร็วกว่าบนพื้นผิวที่ขรุขระ เช่นเดียวกับภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น น้ำทะเล สารละลายกรด

วิธีการป้องกันโลหะจากการกัดกร่อนแบบรูพรุน

เพื่อป้องกันผลิตภัณฑ์โลหะจากการกัดกร่อนแบบรูพรุน ใช้วิธีหลักสามวิธี:

1. การทำให้ระบบปิดโดยใช้สารละลายของสารประกอบอัลคาไลน์ ซัลเฟต โครเมต
2. การแนะนำส่วนประกอบที่มีความต้านทานการเกิดสนิมสูงในองค์ประกอบของวัสดุ - โมลิบดีนัมโครเมียม ซิลิกอน
3. ใช้เทคโนโลยีแคโทดและแอโนดเพื่อสร้างชั้นป้องกัน

วิธีการที่นำเสนอทั้งหมดในการป้องกันโลหะจากการกัดกร่อนนั้นใช้ได้เฉพาะในการผลิตเท่านั้น เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์ไฮเทคและการลงทุนขนาดใหญ่ ในชีวิตประจำวันเป็นไปไม่ได้ที่จะขจัดความเสี่ยงที่จะเป็นหลุมเป็นบ่อ เป็นไปได้ที่จะทำให้อิทธิพลของปัจจัยแสดงเชิงลบอ่อนแอลงเท่านั้นโดย:

• เคลือบกันสนิม
• ปรับปรุงสภาพการทำงานของผลิตภัณฑ์
• ลดระดับความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมที่วัสดุสัมผัส

แต่วิธีที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่าที่สุดคือการขัดอย่างทั่วถึง: การลดความหยาบของพื้นผิวจะเป็นการเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนไปพร้อมๆ กัน แต่เพื่อให้ได้ผลดีที่สุด ควรใช้ทุกวิธีในการปกป้องโลหะจากการกัดกร่อนพร้อมๆ กัน