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如何防止涂层下丝状腐蚀

通过丹尼斯·贾亚辛格 |审核人Raghvendra Gopal选择目录
发布日期:2021年4月29日
关键的外卖

丝状腐蚀是严重的在温暖的沿海和热带地区,经历盐下降或严重污染的工业地区。了解它形成的原因和地点对预防至关重要。

丝状腐蚀是一种特殊形式的腐蚀,发生在薄涂料像细丝一样随机分布的线。丝状腐蚀又称膜下腐蚀、丝状腐蚀或蜗杆腐蚀。在这篇文章中,我们检查丝状腐蚀的原因,它通常出现的地方,它如何发展,如何检测它和如何防止它发生。

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什么是丝状腐蚀?

丝状腐蚀发生在涂有薄层的金属表面有机薄膜,通常0.05至0.1毫米(2至4毫米)厚,暴露在温暖、潮湿的环境中大气.丝状腐蚀总是始于涂层缺陷,如划痕和薄弱点,如胡子,切割边缘和孔。(查看我们的免费服务涂层失效和缺陷指南.)

丝状腐蚀的丝状性质(左)。涂层下形成的丝状腐蚀通道。图1。丝状腐蚀的丝状性质(左)。涂层下形成的丝状腐蚀通道(右)。
来源:NASA腐蚀工程实验室

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丝状腐蚀是如何发生的

在许多方面,金属表面的丝状腐蚀铝(铝)镁(Mg)与钢上的腐蚀相似。丝状腐蚀是由形成的微分曝气细胞在涂层基底的缺陷部位。

丝状细胞由一个活跃的头和尾巴组成,通过应用涂层的裂缝接收氧气和凝结的水蒸气。如果头部是非常酸性的,头部可能充满氧化铝凝胶和气泡在铝。在镁元素中,由于镁元素的腐蚀,头部呈现黑色,但当头部被打破时,腐蚀性液体是透明的。铝和镁的丝状尾部外观呈白色。的188app彩票分别是铝和镁的氢氧化物和氧化物。阳极反应生产基地3+或镁2+离子,反应形成不溶性沉淀物在氧还原反应中产生的羟基离子主要发生在尾部。

铝和镁的起始和活化机制与涂覆钢的基本相同。酸化的头部是一个移动的水池电解质,但尾部是铝离子运输的区域,并与羟基离子发生逐渐反应。最终腐蚀产物在多孔的188app彩票尾部部分水化并完全膨胀。尾部的头部和中间部分是各种初始反应物离子和中间产物的对应位置腐蚀铝在水介质中。(要了解更多信息,请阅读铝腐蚀:你必须知道的5个不可思议的事实.)

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与钢相比,铝和镁表现出更大的成形倾向水泡在酸性介质中,随着氢气的演化而来阴极反应在头部区域。机尾的腐蚀产物188app彩票是三氢氧化铝3.,白色凝胶状沉淀物,或氢氧化镁Mg(OH)2,一种白色的沉淀。

影响丝状腐蚀的因素

各种因素影响丝状腐蚀的起始,包括:

涂层的性质

丝状腐蚀发生在所有类型的油漆:丙烯酸油漆epoxy-polyamidesepoxy-amines聚氨酯,以及使用何种经典的应用模式,无论是液体涂料还是静电粉.它不发生在密封涂层,如电工胶带。

的表面处理

这是一个重要的因素。丝状腐蚀发生在未收到表面处理、准备不良或表面在喷漆前已被污染的金属。

合金的性质

合金的大自然不是一个重要因素,因为丝状腐蚀可能影响所有的因素铝合金.最近,三家欧洲公司进行了一项合作研究,Alusuisse, Hydro aluminum和Pechiney,表明对于建筑行业最常用的合金,铝6060和6063,合金成分没有影响,除非铜浓度超过0.1%。

最容易发生丝状腐蚀的地方

通常,丝状腐蚀在温暖的沿海和热带地区是严重的,这些地区经历了盐沉降或严重污染的工业区。粗糙的表面也会经历更严重的丝状腐蚀。丝状腐蚀通常发生在湿度在75% - 90%之间,温度在20°C - 40°C(68°F - 104°F)范围的铝合金上,生长加速在85%相对湿度(RH)数量大气相对湿度是引发丝状腐蚀的唯一最关键因素。(相关阅读:大气腐蚀的5个因素.)

控制丝状腐蚀的其他主要参数是合金成分、铸锭和钢坯的剥皮,热处理、金属表面层状况、温度、酸洗以及初步的表面处理。虽然有机涂层的厚度和温度对引发丝状腐蚀的作用不大,但提高了温度会增加长丝的生长如果相对湿度保持在临界范围

如何检测丝状体腐蚀

丝状腐蚀不需要显微镜就可以目测到。在镀有锡、金、银、磷酸盐、搪瓷或者漆。

在美国确定丝状腐蚀抗性的标准试验是ASTM D 2803,“金属有机涂层耐丝状腐蚀性试验指南”根据本试验,将涂层金属试样划入裸金属,并进行表面处理盐雾在空气中放置24小时,用蒸馏水漂洗,然后在25°C(77°F)和85% RH的环境下潮湿地放置在一个封闭的机柜中。接触时间通常在100到1000小时之间。测试结果表明涂层材料是否出现丝状腐蚀。

受丝状腐蚀影响最大的行业

飞机结构部件是用螺栓和铆钉固定的。这些紧固件其他尖锐的皮肤边缘是丝状腐蚀的常见起始点。据报道在温暖的海洋环境中运行的飞机遭受了相当大的腐蚀破坏,特别是在2024年和7000年涂有聚氨酯和其他涂层的铝合金上。

湿度是腐蚀传播的最关键变量,因为这是溶解盐离子所必需的。

腐蚀通常开始哪里有瑕疵在基材和涂布层中。缺陷可能是由划痕或石头碎片引起的,这削弱了粘合剂在基材和涂层之间。

腐蚀从这个位置开始,形成腐蚀缺陷的头部。腐蚀通常表现为一种独特的丝状,就像蠕虫的轨迹,出现在涂层表面之下。

对铝的损害并不广泛,但在外观上令人反感,特别是当轨道是长和白色。

这种丝状腐蚀可以损坏所有类型的铝产品,如车轮、汽车车身和飞机。要修复破损,需要用砂纸打磨并涂上一层新的涂层。为防止丝状腐蚀,需要适当的表面预处理。

当温度升高时,丝状腐蚀更加严重氯化物金属的浓度很高,主要是在飞机频繁飞越海洋或停泊在沿海机场的机库时。

铝被广泛用于罐头和其他类型的包装。铝箔经常被压合到纸或纸板上,以形成潮湿或不潮湿蒸汽屏障.如果铝箔被丝状腐蚀,产品可能会被污染或干燥,因为蒸汽屏障被打破。在生产过程中或在潮湿的环境中储存时,箔层压纸板会发生降解。

在汽车工业中,具有双色调表面(抛光部分)和/或抛光表面的锻造、独特的轻合金车轮显示出丝状腐蚀增加的趋势。

如何防止丝状体腐蚀

通常,丝状腐蚀是可以防止的通过降低相对湿度低于60%。不幸的是,直接降低飞机和汽车等移动物体上的湿度是不现实的。然而,长期存储设施中的组件的湿度水平可以很容易地通过添加干燥风扇和增湿器来控制,或通过添加干燥剂塑料包装。

采用两层环氧树脂涂层系统和两层聚氨酯涂层的组件比单一涂层系统更能抵抗丝状腐蚀。

当钢基体为不锈钢时,丝状腐蚀的可能性降低镀锌富锌底漆铬酸盐磷化底漆采用坚韧的聚氨酯和环氧树脂中间层,可降低丝状体在钢基体上的敏感性。铬酸锌底漆,铬酸阳极氧化和铬酸盐或铬酸盐磷酸盐转化涂层提供了不同程度的缓解铝合金丝状腐蚀的效果(另一种选择在文章中讨论)运输和可再生能源工业用液体尼龙复合聚合物涂料的研究进展.)

在金属表面涂多层涂料会减缓水分的扩散,比单层涂料系统有更少的渗透和缺陷部位。多层涂层系统可以抵抗机械磨损的渗透,并且有更少的山丘和山谷。更厚的涂层通过层积累和更慢固化表现出明显更好的抵抗力通过减少氧气和水分渗透,减少丝状腐蚀溶剂截留,起始点更少。粉末涂料系统也是有益的,因为它们是热熔合的,从而形成具有更好的防潮性的坚韧涂层。光滑的,准备充分的启动金属表面通常比粗糙表面有更好的电阻。

钢、铝和镁都具有化学活性。它们的合金中含有分散、沉淀和凝聚的金属间化合物热轧退火.虽然这些合金一般都有所改进力学性能最近的工作表明它们的不均一性(混合)和表面活性层的存在增加了它们对丝状腐蚀的敏感性。

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写的丹尼斯·贾亚辛格|Corr Met检验咨询公司负责人/首席技术官。

Dennis Jayasinghe的头像

Dennis Jayasinghe是一名高级腐蚀工程师,在工业和研究领域拥有超过15年的综合经验。Dennis在腐蚀失效分析、腐蚀缓解和监测方法、腐蚀检测、针对腐蚀的设计改进、腐蚀风险评估、腐蚀管理程序的开发以及针对特定环境的适当材料选择方面具有丰富的经验。此外,他还是解决钢、不锈钢和镀锌质量相关问题的专家。在加拿大多个制造公司担任高级工程职位后,他成立CorrMet Inspection & Consulting,担任负责人。Dennis是加拿大阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省的注册和活跃的专业工程师,也是NACE的正式成员。

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