Pengaratan adalah proses semula jadi yang berlaku pada semua logam, tetapi ia dapat diperlahankan dengan beberapa rawatan yang berbeza
Ia disebabkan oleh kehadiran agen pengoksidaan di persekitaran, seperti air atau udara. Ini boleh menjadi masalah besar bagi mereka yang terlibat dalam projek pembinaan berskala besar menggunakan bahan logam, yang merangkumi bangunan, kereta, jambatan, pesawat terbang, dan banyak lagi. Tetapi produk logam kecil akan menjadi berkarat dan kehilangan kekuatan atau keindahannya. Nasib baik, anda dapat mengelakkan proses ini terjadi secepat yang biasa dilakukan dengan bahan yang terdapat di sekitar rumah atau dengan teknik canggih untuk kesan yang lebih kuat.
Langkah-langkah
Kaedah 1 dari 3: Memahami Jenis Karat Logam Yang Umum
Kerana banyak jenis logam yang digunakan sekarang, pembina dan pengeluar perlu melindungi daripada pelbagai jenis kakisan. Setiap logam mempunyai sifat elektrokimia tersendiri yang menentukan jenis kakisan (jika ada) logam yang mudah terdedah. Jadual di bawah memperincikan pilihan logam biasa dan jenis kakisan yang boleh mereka lalui.
| Logam | Kerentanan Kakisan Logam | Teknik Pencegahan Umum | Aktiviti Galvanik * |
|---|---|---|---|
| Keluli Tahan Karat (Pasif) | Serangan seragam, galvanik, lubang, celah (semua termasuk dalam air masin) | Pembersihan, lapisan pelindung atau sealant | Rendah (kakisan awal membentuk lapisan oksida tahan) |
| Besi | Serangan seragam, galvanik, celah | Pembersihan, pelindung atau pelindung, galvanisasi, pelindung anti karat | Tinggi |
| Tembaga | Serangan seragam, dezinkifikasi, tekanan | Pembersihan, pelindung atau pelindung (biasanya minyak atau lakuer), menambahkan timah, aluminium, atau arsenik pada aloi | Sedang |
| Aluminium | Galvanic, pitting, celah | Pembersihan, lapisan pelindung atau sealant, anodisasi, galvanisasi, perlindungan katodik, penebat elektrik | Tinggi (kakisan awal membentuk lapisan oksida tahan) |
| Tembaga | Galvanic, pitting, estetika menodai | Pembersihan, lapisan pelindung atau sealant, menambahkan nikel pada aloi (terutamanya untuk air masin) | Rendah (kakisan awal membentuk patina tahan) |
* Perhatikan bahawa lajur "Aktiviti Galvanik" merujuk kepada aktiviti kimia relatif logam seperti yang dijelaskan oleh jadual siri galvanik dari sumber rujukan. Untuk tujuan jadual ini, semakin tinggi aktiviti galvanik logam, semakin cepat ia akan mengalami kakisan galvanik apabila digabungkan dengan logam yang kurang aktif.
Langkah 1. Mencegah kakisan serangan seragam dengan melindungi permukaan logam
Korosi serangan seragam (kadang-kadang dipendekkan menjadi kakisan "seragam") adalah jenis kakisan yang berlaku, dengan sewajarnya, secara seragam di atas permukaan logam yang terdedah. Dalam jenis kakisan ini, seluruh permukaan logam diserang oleh kakisan dan, oleh itu, kakisan berlaku pada kadar yang seragam. Sebagai contoh, jika atap besi yang tidak dilindungi kerap terkena hujan, seluruh permukaan bumbung akan bersentuhan dengan jumlah air yang hampir sama dan karenanya akan berkarat pada kadar yang seragam. Cara paling mudah untuk melindungi daripada kakisan serangan seragam biasanya dengan meletakkan penghalang pelindung antara logam dan agen penghakisan. Ini boleh menjadi pelbagai perkara - cat, sealant minyak, atau penyelesaian elektrokimia seperti lapisan zink tergalvani.
Dalam keadaan bawah tanah atau rendaman, perlindungan katodik juga merupakan pilihan yang baik
Langkah 2. Mencegah kakisan galvanik dengan menghentikan aliran ion dari satu logam ke logam yang lain
Salah satu bentuk hakisan penting yang boleh berlaku tanpa mengira kekuatan fizikal logam yang terlibat adalah kakisan galvanik. Hakisan galvanik berlaku apabila dua logam dengan potensi elektrod yang berbeza bersentuhan antara satu sama lain dengan adanya elektrolit (seperti air masin) yang mewujudkan jalan pengalir elektrik di antara keduanya. Apabila ini berlaku, ion logam mengalir dari logam yang lebih aktif ke logam yang kurang aktif, menyebabkan logam yang lebih aktif terhakis pada kadar yang dipercepat dan logam yang kurang aktif terhakis pada kadar yang lebih perlahan. Secara praktikal, ini bermaksud bahawa kakisan akan berkembang pada logam yang lebih aktif pada titik hubungan antara kedua-dua logam.
- Sebarang kaedah perlindungan yang menghalang aliran ion antara logam berpotensi menghentikan kakisan galvanik. Memberi lapisan pelindung kepada logam dapat membantu mengelakkan elektrolit dari persekitaran membuat jalan pengalir elektrik di antara kedua-dua logam, sementara proses perlindungan elektrokimia seperti galvanisasi dan anodisasi juga berfungsi dengan baik. Ini juga mungkin untuk mengelakkan kakisan galvanik dengan menebat elektrik kawasan logam yang bersentuhan antara satu sama lain.
- Selain itu, penggunaan pelindung katodik atau anod pengorbanan dapat melindungi logam penting dari kakisan galvanik. Lihat di bawah untuk maklumat lebih lanjut.
Langkah 3. Mencegah karat pitting dengan melindungi permukaan logam, mengelakkan sumber klorida persekitaran, dan mengelakkan kesan calar dan calar
Pitting adalah bentuk kakisan yang berlaku pada skala mikroskopik tetapi boleh membawa akibat besar. Pitting sangat mementingkan logam yang memperoleh ketahanan kakisan dari lapisan nipis sebatian pasif di permukaannya, kerana bentuk kakisan ini boleh menyebabkan kegagalan struktur dalam keadaan di mana lapisan pelindung biasanya menghalangnya. Pitting berlaku apabila sebahagian kecil logam kehilangan lapisan pasif pelindungnya. Apabila ini berlaku, kakisan galvanik berlaku pada skala mikroskopik, yang membawa kepada pembentukan lubang kecil pada logam. Di dalam lubang ini, persekitaran tempatan menjadi sangat berasid, yang mempercepat prosesnya. Pitting biasanya dicegah dengan menggunakan lapisan pelindung ke permukaan logam dan / atau menggunakan pelindung katodik.
Pendedahan kepada persekitaran yang tinggi klorida (misalnya, air garam) diketahui dapat mempercepat proses pembuangan
Langkah 4. Mencegah kakisan celah dengan meminimumkan ruang yang ketat dalam reka bentuk objek
Hakisan celah berlaku di ruang objek logam di mana akses ke cecair di sekitarnya (udara atau cecair) kurang baik - misalnya, di bawah skru, di bawah pencuci, di bawah tongkang, atau di antara sendi engsel. Hakisan celah berlaku di mana jurang dekat permukaan logam cukup luas untuk membolehkan bendalir masuk tetapi cukup sempit sehingga bendalir mengalami kesukaran untuk keluar dan menjadi stagnan. Persekitaran setempat di ruang kecil ini menjadi menghakis dan logam mula terhakis dalam proses yang serupa dengan pengaratan pitting. Mencegah kakisan celah pada umumnya adalah masalah reka bentuk. Dengan meminimumkan terjadinya jurang yang ketat dalam pembinaan objek logam dengan menutup jurang ini atau membiarkan peredaran, mungkin untuk mengurangkan kakisan celah.
Hakisan celah menjadi perhatian khusus ketika berhadapan dengan logam seperti aluminium yang mempunyai lapisan luar pelindung, pasif, kerana mekanisme kakisan celah dapat menyumbang kepada pemecahan lapisan ini
Langkah 5. Cegah keretakan kakisan tekanan dengan hanya menggunakan beban selamat dan / atau penyepuhlindapan
Stress corrosion cracking (SCC) adalah bentuk kegagalan struktur yang berkaitan dengan kakisan yang jarang menjadi perhatian para jurutera yang dibebankan dengan struktur bangunan yang bertujuan untuk menyokong beban penting. Sekiranya berlaku SCC, logam yang menanggung beban membentuk retakan dan patah di bawah had beban yang ditentukan - dalam kes yang teruk, pada pecahan had. Dengan adanya ion-ion yang menghakis, retakan mikroskopik kecil pada logam yang disebabkan oleh tegangan tegangan dari beban berat menyebarkan ketika ion-ion yang menghakis mencapai hujung retak. Ini menyebabkan retakan tumbuh secara beransur-ansur dan berpotensi menyebabkan kegagalan struktur akhirnya. SCC sangat berbahaya kerana ia boleh berlaku walaupun terdapat bahan yang secara semula jadi hanya menghakis logam. Ini bermaksud bahawa kakisan berbahaya berlaku sementara permukaan logam selebihnya kelihatan tidak terjejas.
- Mencegah SCC sebahagiannya adalah masalah reka bentuk. Sebagai contoh, dengan memilih bahan yang tahan SCC di lingkungan di mana logam akan beroperasi dan memastikan bahawa bahan logam diuji dengan betul dapat membantu mencegah SCC. Selain itu, proses penyepuhlindapan logam dapat menghilangkan tekanan sisa dari pembuatannya.
- SCC diketahui diperburuk oleh suhu tinggi dan kehadiran cecair yang mengandungi klorida terlarut.
Kaedah 2 dari 3: Mencegah Kakisan dengan Penyelesaian Rumah
Langkah 1. Warnakan permukaan logam
Mungkin kaedah yang paling biasa dan berpatutan untuk melindungi logam daripada kakisan adalah dengan menutupnya dengan lapisan cat. Proses pengaratan melibatkan kelembapan dan agen pengoksidaan yang berinteraksi dengan permukaan logam. Oleh itu, apabila logam dilapisi dengan pelindung pelindung cat, baik kelembapan atau agen pengoksidaan tidak dapat bersentuhan dengan logam itu sendiri dan tidak berlaku kakisan.
- Walau bagaimanapun, cat itu sendiri terdedah kepada kerosakan. Gunakan semula cat setiap kali ia menjadi pecah, usang atau rosak. Sekiranya cat merosot sehingga logam yang mendasari terdedah, pastikan untuk memeriksa kakisan atau kerosakan pada logam yang terdedah.
-
Terdapat pelbagai kaedah untuk menerapkan cat ke permukaan logam. Pekerja logam sering menggunakan beberapa kaedah ini bersama-sama untuk memastikan bahawa keseluruhan objek logam mendapat lapisan yang menyeluruh. Berikut adalah contoh kaedah dengan komen mengenai penggunaannya:
- Berus - digunakan untuk ruang yang sukar dijangkau.
- Roller - digunakan untuk menutup kawasan yang luas. Murah dan selesa.
- Semburan udara - digunakan untuk menutup kawasan yang luas. Lebih cepat tetapi kurang cekap daripada penggelek (pembaziran cat tinggi).
- Semburan tanpa udara / Semburan tanpa udara elektrostatik - digunakan untuk menutup kawasan yang luas. Cepat dan membolehkan tahap konsistensi tebal / nipis berubah-ubah. Kurang membazir daripada semburan udara biasa. Peralatannya mahal.
Langkah 2. Gunakan cat laut untuk logam yang terkena air
Objek logam yang kerap (atau selalu) bersentuhan dengan air, seperti kapal, memerlukan cat khas untuk melindungi daripada kemungkinan berlakunya kakisan. Dalam keadaan seperti ini, kakisan "normal" dalam bentuk pengaratan bukan satu-satunya kebimbangan (walaupun ia adalah yang utama), kerana hidupan laut (tongkang, dll.) Yang boleh tumbuh pada logam yang tidak dilindungi dapat menjadi sumber kehausan tambahan dan kakisan. Untuk melindungi objek logam seperti kapal dan sebagainya, pastikan anda menggunakan cat epoksi laut bermutu tinggi. Cat jenis ini bukan sahaja melindungi logam yang mendasari dari kelembapan, tetapi juga menghalang pertumbuhan hidupan laut di permukaannya.
Langkah 3. Sapukan pelincir pelindung pada bahagian logam yang bergerak
Untuk permukaan logam yang rata dan statik, cat berfungsi dengan baik untuk menjaga kelembapan dan mencegah kakisan tanpa menjejaskan kegunaan logam. Walau bagaimanapun, cat biasanya tidak sesuai untuk menggerakkan bahagian logam. Contohnya, jika anda mengecat engsel pintu, ketika cat mengering, ia akan menahan engselnya di tempat, sehingga menghalangi pergerakannya. Sekiranya anda memaksa pintu terbuka, cat akan retak, meninggalkan lubang untuk kelembapan sampai ke logam. Pilihan yang lebih baik untuk bahagian logam seperti engsel, sendi, galas, dan sebagainya adalah pelincir larut air yang sesuai. Lapisan pelincir jenis ini secara semula jadi akan menolak kelembapan dan pada masa yang sama memastikan pergerakan bahagian logam anda yang lancar dan mudah.
Oleh kerana pelincir tidak kering di tempat seperti cat, bahan pelincirnya merosot dari masa ke masa dan memerlukan penggunaan semula sekali-sekala. Sapukan semula pelincir ke bahagian logam secara berkala untuk memastikan ia kekal berkesan sebagai pelindung
Langkah 4. Bersihkan permukaan logam dengan teliti sebelum mengecat atau melincirkan
Sama ada anda menggunakan cat biasa, cat laut, atau pelincir / pelindung pelindung, anda pasti ingin memastikan logam anda bersih dan kering sebelum memulakan proses permohonan. Berhati-hatilah untuk memastikan logam bebas dari kotoran, gris, sisa kimpalan sisa, atau kakisan yang ada, kerana perkara-perkara ini boleh merosakkan usaha anda dengan menyumbang kepada kakisan masa depan.
- Kotoran, kotoran, dan serpihan lain mengganggu cat dan pelincir dengan memastikan cat atau pelincir tidak melekat langsung ke permukaan logam. Sebagai contoh, jika anda melukis di atas kepingan keluli dengan sedikit serutan logam sesat di atasnya, cat akan terpasang pada serutan, meninggalkan ruang kosong pada logam yang mendasari. Sekiranya dan ketika serutan jatuh, tempat yang terdedah akan mudah terkena kakisan.
- Sekiranya mengecat atau melumasi permukaan logam dengan beberapa kakisan yang ada, tujuan anda adalah menjadikan permukaan selembut dan sekata mungkin untuk memastikan pematuhan pelekat dengan logam sebaik mungkin. Gunakan berus dawai, kertas pasir, dan / atau penghilang karat kimia untuk menghilangkan kakisan longgar sebanyak mungkin.
Langkah 5. Jauhkan produk logam yang tidak dilindungi dari kelembapan
Seperti yang dinyatakan di atas, kebanyakan bentuk kakisan diperburuk oleh kelembapan. Sekiranya anda tidak dapat memberikan logam anda lapisan pelindung cat atau pelekat, anda harus berhati-hati untuk memastikan ia tidak terdedah kepada kelembapan. Usaha menjaga agar alat logam yang tidak dilindungi kering dapat meningkatkan kegunaannya dan memperpanjang jangka hayatnya. Sekiranya barang logam anda terdedah kepada air atau kelembapan, pastikan untuk membersihkan dan mengeringkannya segera setelah digunakan untuk mengelakkan karat bermula.
Selain memerhatikan kelembapan semasa penggunaan, pastikan untuk menyimpan barang-barang logam di dalam rumah di tempat yang bersih dan kering. Untuk objek besar yang tidak sesuai dengan almari atau almari, tutup objek dengan terpal atau kain. Ini membantu mengekalkan kelembapan dari udara dan mengelakkan habuk terkumpul di permukaan
Langkah 6. Jaga permukaan logam sebersih mungkin
Selepas setiap penggunaan barang logam, sama ada logam dicat atau tidak, pastikan membersihkan permukaan fungsinya, membersihkan kotoran, kotoran, atau debu. Pengumpulan kotoran dan serpihan di permukaan logam boleh menyebabkan keausan dan telinga logam dan / atau lapisan pelindungnya, yang menyebabkan kakisan dari masa ke masa.
Kaedah 3 dari 3: Mencegah Hakisan dengan Penyelesaian Elektrokimia Canggih
Langkah 1. Gunakan proses galvanisasi
Logam tergalvani adalah logam yang telah dilapisi dengan lapisan seng yang nipis untuk melindunginya dari kakisan. Zink lebih aktif secara kimia daripada logam yang mendasari, jadi zat pengoksidaan apabila terkena udara. Setelah lapisan zink mengoksidasi, ia membentuk lapisan pelindung, mencegah kakisan logam di bawahnya. Jenis galvanisasi yang paling biasa hari ini adalah proses yang disebut galvanisasi hot-dip di mana bahagian logam (biasanya keluli) tenggelam dalam tong zink panas dan lebur untuk mendapatkan lapisan yang seragam.
-
Proses ini melibatkan pengendalian bahan kimia industri, beberapa di antaranya berbahaya pada suhu bilik, pada suhu yang sangat panas dan dengan itu tidak boleh dicuba oleh orang lain selain profesional terlatih. Berikut adalah langkah-langkah asas proses galvanisasi hot-dip untuk keluli:
- Keluli dibersihkan dengan larutan kaustik untuk menghilangkan kotoran, minyak, cat, dan lain-lain, kemudian dibilas dengan teliti.
- Baja itu dijerut dalam asid untuk menghilangkan kerak pengisar, kemudian dibilas.
- Bahan yang disebut fluks digunakan pada baja dan dibiarkan kering. Ini membantu lapisan zink akhir melekat pada keluli.
- Keluli dicelupkan ke dalam tong zink cair dan dibiarkan panas hingga suhu zink.
- Keluli disejukkan dalam "tangki pelindapkejutan" yang berisi air.
Langkah 2. Gunakan anod korban
Salah satu cara untuk melindungi objek logam dari kakisan adalah dengan memasangkan sekeping logam kecil dan reaktif yang disebut elektrik sebagai anod pengorbanan kepadanya. Oleh kerana hubungan elektrokimia antara objek logam yang lebih besar dan objek reaktif kecil (dijelaskan secara ringkas di bawah), hanya sekeping logam kecil dan reaktif yang akan mengalami kakisan, menjadikan objek logam yang besar dan penting tetap utuh. Apabila anod korban berkarat sepenuhnya, ia mesti diganti atau objek logam yang lebih besar akan mula berkarat. Kaedah perlindungan kakisan ini sering digunakan untuk struktur terkubur, seperti tangki simpanan bawah tanah, atau objek yang sentiasa bersentuhan dengan air, seperti kapal.
- Anod pengorbanan dibuat dari beberapa jenis logam reaktif. Zink, aluminium, dan magnesium adalah tiga logam yang paling biasa digunakan untuk tujuan ini. Oleh kerana sifat kimia bahan ini, zink dan aluminium sering digunakan untuk objek logam di air masin, sedangkan magnesium lebih sesuai untuk tujuan air tawar.
- Sebab kerja anoda pengorbanan ada kaitannya dengan kimia proses kakisan itu sendiri. Apabila objek logam menghakis, kawasan yang secara kimia menyerupai anod dan katod dalam sel elektrokimia terbentuk secara semula jadi. Elektron mengalir dari bahagian anod paling banyak permukaan logam ke elektrolit sekitarnya. Oleh kerana anod pengorbanan sangat reaktif dibandingkan dengan logam objek yang dilindungi, objek itu sendiri menjadi sangat katodik sebagai perbandingan dan, dengan itu, elektron mengalir keluar dari anoda korban, menyebabkannya terhakis tetapi menghindarkan sisa logam.
Langkah 3. Gunakan arus yang terkesan
Kerana proses kimia di sebalik kakisan logam melibatkan arus elektrik dalam bentuk elektron yang mengalir keluar dari logam, mungkin menggunakan sumber arus elektrik luar untuk mengatasi arus kakisan dan mencegah kakisan. Pada dasarnya, proses ini (disebut arus terkesan) memberikan cas elektrik negatif berterusan pada logam yang dilindungi. Cas ini mengatasi arus yang menyebabkan elektron mengalir keluar dari logam, menghentikan kakisan. Jenis perlindungan ini sering digunakan untuk struktur logam yang terkubur seperti tangki simpanan dan saluran paip.
- Perhatikan bahawa jenis arus yang digunakan untuk sistem perlindungan arus terkesan biasanya arus terus (DC).
- Biasanya, arus yang terkesan mencegah kakisan dihasilkan dengan menguburkan dua anod logam di tanah berhampiran objek logam yang akan dilindungi. Arus dihantar melalui wayar terlindung ke anoda, yang kemudian mengalir melalui tanah dan ke objek logam. Arus melewati objek logam dan kembali ke sumber arus (penjana, penerus, dll.) Melalui wayar terlindung.
Langkah 4. Gunakan anodisasi
Anodizing adalah sejenis lapisan permukaan pelindung khas yang digunakan untuk melindungi logam daripada kakisan dan juga digunakan untuk memohon die dan sebagainya. Sekiranya anda pernah melihat karabiner logam berwarna terang, anda pernah melihat permukaan logam anodized yang dicelup. Daripada melibatkan penggunaan fizikal lapisan pelindung, seperti pada lukisan, anodisasi menggunakan arus elektrik untuk memberi logam lapisan pelindung yang mencegah hampir semua bentuk kakisan.
- Proses kimia di sebalik anodisasi melibatkan fakta bahawa banyak logam, seperti aluminium, secara semula jadi membentuk produk kimia yang disebut oksida ketika mereka bersentuhan dengan oksigen di udara. Ini mengakibatkan logam biasanya mempunyai lapisan oksida luar yang tipis yang melindungi (hingga tahap yang berbeza-beza, bergantung pada logam) daripada kakisan selanjutnya. Arus elektrik yang digunakan dalam proses anodisasi pada dasarnya menghasilkan penumpukan oksida ini pada permukaan logam yang lebih tebal daripada yang biasanya berlaku, memberikan perlindungan yang besar dari kakisan.
-
Terdapat beberapa cara untuk menganodkan logam. Berikut adalah langkah-langkah asas satu proses anodisasi. Lihat Cara Anodize Aluminium untuk maklumat lebih lanjut.
- Aluminium dibersihkan dan tidak berminyak.
- Kekotoran permukaan aluminium dikeluarkan dengan larutan de-smut.
- Aluminium diturunkan ke dalam mandi asid pada arus dan suhu yang tetap (contohnya, 12 amp / sq ft dan 70-72 darjah F (21-22 darjah C).
- Aluminium dikeluarkan dan dibilas.
- Aluminium secara opsional tenggelam dalam pewarna pada suhu 100-140 darjah F (38-60 darjah C).
- Aluminium ditutup dengan meletakkannya dalam air mendidih selama 20-30 minit.
Langkah 5. Gunakan logam yang menunjukkan pasif
Seperti yang dinyatakan di atas, sebilangan logam secara semula jadi membentuk lapisan oksida pelindung semasa terkena udara. Sebilangan logam membentuk lapisan oksida ini dengan berkesan sehingga akhirnya menjadi tidak aktif secara kimia. Kami mengatakan bahawa logam ini pasif merujuk kepada proses pasivasi di mana ia menjadi kurang reaktif. Bergantung pada penggunaan yang diinginkan, objek logam pasif tidak semestinya memerlukan perlindungan tambahan untuk menjadikannya tahan kakisan.
-
Salah satu contoh logam yang terkenal yang menunjukkan pasif adalah keluli tahan karat. Keluli tahan karat adalah aloi keluli biasa dan kromium yang berkesan tahan karat dalam kebanyakan keadaan tanpa memerlukan perlindungan lain. Bagi kebanyakan kegunaan sehari-hari, kakisan biasanya tidak menjadi perhatian pada keluli tahan karat.
Walau bagaimanapun, perlu dinyatakan bahawa dalam keadaan tertentu, keluli tahan karat tidak 100% tahan kakisan - terutamanya dalam air masin. Begitu juga, banyak logam pasif menjadi tidak pasif dalam keadaan ekstrem tertentu dan dengan itu mungkin tidak sesuai untuk semua kegunaan
