Inleiding tot corrosie

Wat is corrosie?

Basisprincipes van corrosie

Corrosie is een elektrochemisch proces dat geraffineerde metalen terugbrengt naar hun natuurlijke oxidetoestand. Het bekendste en meest wijdverbreide voorbeeld is roestvorming in ijzer of staal. Corrosie leidt elk jaar tot miljarden dollars aan schade aan infrastructuur en producten. We richten ons vaak op atmosferische corrosie, een proces dat zich doorgaans buiten afspeelt in een laagje vocht op een metalen oppervlak. Het laagje vocht kan zo dun zijn dat het met het blote oog niet te zien is.

Corrosie heeft invloed op een breed scala aan materialen en industrieën – in feite alle metalen producten die buiten in gebruik zijn of anderszins aan de elementen worden blootgesteld. Dit omvat verf en coatings, additieven en kleurstoffen, architectonische en bouwmaterialen, sommige kale metalen, elektronica en een reeks auto-onderdelen.

Corrosiekrachten

Corrosie is een chemisch proces dat doorgaans wordt veroorzaakt door een combinatie van drie omgevingsinvloeden: water, zuurstof en ionen.

Water in de vorm van relatieve vochtigheid, regenval en dauw (condensatie) is fundamenteel voor bijna alle corrosieve gedragingen. Hoe langer materialen buiten nat zijn, hoe meer ze over het algemeen corroderen. Zeer droge producten en samenstellingen corroderen doorgaans niet. Bovendien kunnen verschillende waarden van relatieve vochtigheid verschillende soorten corrosief gedrag veroorzaken, met name voor verschillende metalen die met elkaar in contact komen.

Zuurstof is een belangrijke aanjager van corrosief gedrag, omdat het veel van de reductiereacties initieert die fundamenteel zijn voor corrosie. Zuurstof is natuurlijk gemakkelijk beschikbaar in de atmosfeer en ook opgelost in water.

Ionic soorten, met name chloriden en sulfiden, kunnen ook een belangrijke rol spelen bij corrosie. De chemie van corrosie is zeer complex, aangezien er naast bekende eenvoudige oxiden zoals rode roest nog een verscheidenheid aan corrosieproducten kan ontstaan. Dit is een reden waarom zure omgevingen de neiging hebben om hogere corrosiesnelheden te bevorderen dan atmosferen met een neutrale pH. Bovendien zullen zouten "deliquesceren" of vloeibare oplossingen vormen bij lagere relatieve vochtigheidswaarden, wat de nattigheidstijd en corrosiesnelheden van materialen kan verhogen.

Soorten corrosie

Er kunnen verschillende soorten corrosie optreden in buitenomgevingen. Dit omvat:

• Gratis corrosieof , over het oppervlak van een materiaal
• Galvanische corrosie, die optreedt wanneer twee verschillende metalen in contact komen in de aanwezigheid van vloeibaar water
• Spleetcorrosie, gelokaliseerde corrosie in gebieden met beperkte zuurstoftoegang ten opzichte van nabijgelegen gebieden
• Putcorrosie, kleine gaatjes die zich doorgaans vormen wanneer een beschermende barrière faalt
• Filiforme corrosie or Onderfilmcorrosie, die zich onder een coating ontwikkelt en tot aanzienlijke delaminatie kan leiden

Bescherming tegen corrosie

Er worden verschillende strategieën gebruikt om corrosie van metalen te vertragen of te stoppen. De meeste corrosietesten die buiten en in Q-FOG cyclische corrosietesters worden uitgevoerd, zijn bedoeld om de effectiviteit van deze preventiestrategieën te evalueren. Deze omvatten:

• Schilder – organische coatings die waarschijnlijk de meest voorkomende anti-corrosiebenadering vertegenwoordigen
• passivatie – dunne oxidelagen die een barrière vormen tussen het metaal en de atmosfeer
• Conversiecoatings – chemische voorbehandelingen die beschermende oppervlaktelagen op metalen vormen
• Verzinken – het aanbrengen of plateren van een tweede metaal bovenop het te beschermen basismetaal
• Mechanical Design – het construeren van producten en samenstellingen om geometrie-gerelateerde corrosie-effecten zoals spleten te vermijden

De synergetische effecten van water, zuurstof en ionische soorten in buitenomgevingen zorgen voor corrosie van materialen. Hoe kunt u ervoor zorgen dat uw producten buiten meegaan? Het antwoord is: corrosietesten.

Hoe voer ik corrosietesten uit?

Er zijn twee fundamentele typen corrosietesten: natuurlijke buitentesten en versnelde laboratoriumtesten. Deze twee testtypen zijn complementair en vormen samen een compleet corrosietestprogramma. Q-Lab kan u helpen het beste uitgebreide testplan voor uw producten en materialen te bepalen.

Buiten testen

Natuurlijke corrosietesten buitenshuis zijn een uitstekende manier om de corrosiebestendigheid van uw producten vast te stellen wanneer ze worden blootgesteld aan buitenomgevingen. Testen worden meestal gedaan in de buurt van de oceaan, aangezien zoute maritieme omgevingen de zwaarste omstandigheden bieden om corrosiebescherming te evalueren. Verschillende geografische regio's zijn zeer breed in de corrosiviteit van hun atmosfeer, zoals geïllustreerd door de ISO Corrosivity Category Estimation Tool (ICCET), dus testen in niet-maritieme omgevingen is ook waardevol. Corrosietesten worden ook vaak uitgevoerd op automotive "testterreinen", waar auto's en vrachtwagens worden gebruikt in een realistische service- en prestatieomgeving.

Natuurlijke corrosie buitenshuis is de meest nauwkeurige manier om de duurzaamheid van materialen buitenshuis te begrijpen en is de sleutel tot een uitgebreid corrosietestprogramma. Corrosietesten buitenshuis kunnen, net als verwering, uw versnelde laboratoriumtesten kwalificeren of valideren met buitendata – met andere woorden, kunnen u helpen om de test te "testen".

Versnelde laboratoriumtests

De meest gebruikelijke manier om de corrosiebestendigheid van producten te testen, is in laboratoriumtestkamers. Versnelde laboratoriumcorrosietesten kunnen de krachten van corrosie in een gecontroleerde laboratoriumomgeving versnellen, om snellere resultaten over corrosiebestendigheid te bieden. Bekijk voor een samenvatting onze webinar Moderne corrosietesten.

Versnelde corrosietesten zijn snel, herhaalbaar en handig, en zijn geweldig voor kwaliteitscontrole, kwalificatie en onderzoek en ontwikkeling. Het is een "tool voor gerichte besluitvorming", om u te helpen betere beslissingen te nemen over zaken als:

• Welke ingrediënten je wel of niet in een verf of coating moet opnemen
• Of een partij of batch naar klanten mag worden verzonden
• Bij welke leveranciers van passivering of plating moet u kopen?
• Welke verwerkings- en productieparameters moeten worden geselecteerd

Testen met zoutnevel

Er is een grote verscheidenheid aan versnelde corrosietestprotocollen beschikbaar voor testen, die allemaal kunnen worden uitgevoerd door het juiste model Q-FOG Corrosion Tester te selecteren. De eenvoudigste en oudste van deze testen worden continue zoutneveltesten genoemd. De bekendste van deze testen zijn ASTM B117 en ISO 9227, die monsters blootstellen aan een zoutnevel, of mist, bij matig verhoogde temperaturen van 35-50 °C. Deze testen hebben geen cyclische bevochtigings- of droogstappen en kunnen worden uitgevoerd met het meest economische Q-FOG-model: de Q-FOG-SSP, evenals de meer geavanceerde CCT- en CRH-testers. De meest uitgevoerde zoutsproeitesten gebruiken een neutrale elektrolytoplossing, vaak verdund natriumchloride (NaCl). Zoutsproeitesten kunnen in plaats daarvan aangezuurde zoutoplossingen gebruiken om snellere, hardere testresultaten uit te voeren op zeer duurzame coatings.

Cyclische corrosie

Cyclische corrosietesten introduceert extra droog- en bevochtigingsstappen met hoge vochtigheid, om een ​​betere laboratoriumsimulatie van natuurlijke atmosferische corrosie te bieden. Onderzoek geeft aan dat testresultaten van cyclische testen vergelijkbaar zijn met die verkregen buiten in resulterende structuur, morfologie en relatieve corrosiesnelheden. Een van de vroegste cyclische testen is de Prohesion-test, die zoutnevel afwisselt met drogen en die kan worden uitgevoerd door alle Q-FOG-testers.

Andere cyclische testen, waarvan er veel zijn ontwikkeld door automobielorganisaties en OEM's, introduceerden verzadigende vochtigheid of bevochtigingsstappen, bedoeld om corrosie snel opnieuw te initiëren na droogstappen. Deze testen kunnen worden uitgevoerd door de Q-FOG CCT model, dat een waterdampgenerator bevat, en door het geavanceerde CRH-model.

Moderne corrosietesten in de automobielindustrie

De corrosietesttechnologie is de afgelopen jaren aanzienlijk verbeterd, onder leiding van OEM's in de automobielindustrie die graag tests willen ontwikkelen met meer realisme en correlatie met de werkelijke prestaties tijdens gebruik. Deze tests kunnen doorgaans alleen worden uitgevoerd door de Q-FOG CRH-tester, die volledige regeling van de relatieve vochtigheid biedt, inclusief overgangen.

Een van de innovaties van moderne cyclische corrosietesten voor auto's is de vervanging van zoutnevel door directe zoutnevel of douche. Deze techniek past de oplossing veel sneller toe op testmonsters en kan de benodigde tijd voor het testen aanzienlijk verkorten.

De belangrijkste vooruitgang in moderne corrosietestapparatuur is echter de introductie van nauwkeurige relatieve vochtigheidsregeling, inclusief gecontroleerde overgangen tussen verschillende testomstandigheden. Eerdere cyclische tests konden alleen zeer droge of zeer natte omstandigheden testen en misten de mogelijkheid om op een consistente manier tussen die stappen over te gaan. Die tests testten daarom niet op een groot deel van het bereik van corrosiegedrag dat optreedt bij tussenliggende waarden van relatieve vochtigheid, waar buitenmaterialen feitelijk een groot deel van hun tijd doorbrengen. De luchtvoorconditioner in de Q-FOG CRH maakt deze regeling mogelijk door koele, droge lucht aan de testkamer te leveren.

Waarom corrosietesten uitvoeren?

Redenen om te testen

Bij Q-Lab stellen we vaak de vraag "Gaan uw producten mee in de buitenlucht?" en antwoorden met "Raad niet als u kunt testen!" Dat gezegd hebbende, wat zijn de werkelijke voordelen van corrosietesten? Hier zijn er een paar:

Verbeter de duurzaamheid van uw product

Corrosietesten hebben geleid tot drastische toenames in de levensduur van veel belangrijke producten. Neem bijvoorbeeld autolakken, waar corrosietesten ontwikkelingen hebben ondersteund die hebben geleid tot een toename van meer dan 100% in de levensduur van producten.

Bespaar op materiaalkosten

De juiste materiaalkeuze kan een cruciale impact hebben op de productprestaties – en uw winst. Hoeveel zou het u besparen als u grondstoffen zou kopen die 10% goedkoper zijn en uw prestaties niet worden beïnvloed? De juiste selectie van beschermende coatings kan in sommige gevallen honderdduizenden dollars besparen, en corrosietesten geven u het vertrouwen om de juiste keuze te maken.

Voorkom catastrofale veldstoringen

Aan de andere kant, hoeveel zou het u kosten als u 10% goedkopere grondstoffen zou kopen, maar uw product daardoor niet meer goed functioneerde? Rechtszaken en grootschalige garantieclaims kunnen zeer schadelijk zijn voor de winst en reputatie van een bedrijf. Testen helpt dergelijke fouten te voorkomen.

Veel meer!

Met corrosietesten kunt u voldoen aan de specificaties van klanten, uw reputatie op de markt verbeteren, claims van leveranciers verifiëren, uw bestaande productlijnen uitbreiden, nieuwe markten betreden, de concurrentie voorblijven en de overheidsvoorschriften voorblijven.

Typen testen

Het is belangrijk om te begrijpen dat niet alle corrosietesttypen dezelfde doelen hebben. Een testprogramma moet worden ontwikkeld met een duidelijk begrip van welke kennis cruciaal is om te verkrijgen. De onderstaande testmatrix toont verschillende categorieën testen van eenvoudig tot meest complex:

De meeste corrosietesten, althans in het begin, zijn kwaliteitscontrole testen – korte, gedefinieerde screeningtests voor vaste tijdsintervallen die pass/fail-resultaten genereren. Zoutneveltests vallen doorgaans in deze categorie, net als veel van de vroege cyclische corrosietests. Dit is nauw verwant aan kwalificatie or bevestiging testen, waarbij de specificaties van een klant in een test moeten worden gehaald om acceptatie te krijgen. Correlatieve en voorspellende testen vereisen buitengegevens en maken daarom deel uit van een breder testprogramma. Deze testtypen vereisen over het algemeen ook geavanceerdere testprotocollen, zoals de gecontroleerde RH-cycli die zijn ontwikkeld door OEM's in de automobielindustrie. correlatief Bij testen worden buitengegevens gebruikt als referentie voor de rangorde van monsters in laboratoriumtests – met andere woorden, om te bepalen welke het meest corrosiebestendig zijn en welke het minst corrosiebestendig. Voorspellend Testen geven schattingen van de levensduur op basis van laboratoriumresultaten, maar zijn zeer materiaalspecifiek, testspecifiek en specifiek voor de faalwijze, en vereisen veel testgegevens in de buitenlucht.

Correlatie

De meest voorkomende vraag die we bij Q-Lab krijgen is een variatie op de vraag: "Hoeveel uur in een versnelde corrosietester komt overeen met (5, 10, 20) jaar in gebruik?"

Het korte antwoord is dat er geen eenvoudige, algemene relatie tussen laboratorium- en versnelde corrosietesten. Het probleem is niet dat we nog niet de perfecte corrosietester hebben ontwikkeld. Hoe geavanceerd of duur u uw corrosietester ook maakt, u zult nog steeds niet het "magische getal" vinden. Het grootste probleem is de inherente variabiliteit en complexiteit van blootstellingssituaties buitenshuis, waaronder geografie, weersvariabiliteit, serviceomgeving, testomstandigheden en nog veel meer.

De rangordegegevens die gegenereerd kunnen worden door een uitgebreid corrosietestplan zijn echter uiterst waardevolle informatie die u veel kan vertellen over de duurzaamheid van het product. Bij Q-Lab zijn we er om u te helpen het maximale uit uw testprogramma te halen met zo min mogelijk gedoe: daarom zeggen we dat we testen eenvoudig maken.