Introduktion till korrosion

Vad är korrosion?

Grunderna i korrosion

Korrosion är en elektrokemisk process som återställer raffinerade metaller till sina naturliga oxidtillstånd. Det mest välbekanta och utbredda exemplet är att järn eller stål bildar rost. Korrosion leder till miljarder dollar i infrastruktur och produktskador varje år. Vi fokuserar ofta på Atmospheric Corrosion, en process som vanligtvis sker utomhus i en fuktfilm på en metallyta. Fuktfilmen kan vara så tunn att den är osynlig för blotta ögat.

Korrosion påverkar ett brett spektrum av material och industrier – i praktiken alla metallprodukter som används utomhus eller på annat sätt exponeras för väder och vind. Detta inkluderar färger och beläggningar, tillsatser och färgämnen, arkitektoniska och byggnadsmaterial, vissa rena metaller, elektronik och en rad fordonskomponenter.

Korrosionskrafter

Korrosion är en kemisk process som vanligtvis orsakas av en kombination av tre miljökrafter: vatten, syre och joniska arter.

Vatten i form av relativ fuktighet, nederbörd och dagg (kondens) är grundläggande för nästan allt frätande beteende. Ju mer tid material utomhus är våta, desto mer tenderar de att korrodera, generellt sett. Mycket torra produkter och sammansättningar tenderar inte att korrodera. Dessutom kan olika värden på relativ fuktighet orsaka olika typer av korrosivt beteende, speciellt för olika metaller i kontakt med varandra.

Syrgas är en nyckelfaktor för korrosivt beteende, eftersom det initierar många av de reduktionsreaktioner som är grundläggande för korrosion. Syre är naturligtvis lättillgängligt i atmosfären, och även löst i vatten.

Jonisk arter, speciellt klorider och sulfider, kan också spela en stor roll vid korrosion. Korrosionens kemi är mycket komplex, eftersom en mängd olika korrosionsprodukter kan bildas förutom välkända enkla oxider som rödrost. Detta är en anledning till varför sura miljöer tenderar att främja högre korrosionshastigheter än atmosfärer med neutralt pH. Dessutom kommer salter att "avskilja" eller bilda flytande lösningar vid lägre relativa fuktighetsvärden, vilket kan öka materialens fuktighetstid och korrosionshastigheter.

Korrosionstyper

En mängd olika typer av korrosion kan förekomma i servicemiljöer utomhus. Detta inkluderar:

• Fri korrosion, eller Allmän korrosion, över ytan av ett material
• Galvanisk korrosion, inträffar när två olika metaller är i kontakt i närvaro av flytande vatten
• Spaltkorrosion, lokal korrosion i områden med begränsad syretillgång i förhållande till närliggande områden
• Gropkorrosion, små hål som vanligtvis bildas när en skyddsbarriär går sönder
• Filiform korrosion or Underfilmskorrosion, som utvecklas under en beläggning och kan leda till betydande delaminering

Korrosionsskydd

En mängd olika strategier används för att bromsa eller stoppa korrosion av metaller. De flesta korrosionstestningar som utförs utomhus och i Q-FOG cykliska korrosionstestare är faktiskt för att utvärdera effektiviteten av dessa förebyggande strategier. Dessa inkluderar:

• Färg – organiska beläggningar som förmodligen representerar den vanligaste antikorrosionsmetoden
• Passivering – tunna oxidskikt som bildar en barriär mellan metallen och atmosfären
• Konverteringsbeläggningar – kemiska förbehandlingar som bildar skyddande ytskikt på metaller
• Galvanisering – avsättning eller plätering av en andra metall ovanpå den basmetall som ska skyddas
• Mekanisk design – konstruera produkter och sammansättningar för att undvika geometrirelaterade korrosionseffekter som sprickor

De synergistiska effekterna av vatten, syre och joniska arter i utomhusmiljöer är det som resulterar i korrosion av material. Hur kan du säkerställa att dina produkter håller utomhus? Svaret är: korrosionsprovning.

Hur utför jag korrosionsprovning?

Det finns två grundläggande typer av korrosionsprovning: naturlig utomhusprovning och accelererad laboratorieprovning. Dessa två provningstyper är komplementära och utgör, utförda tillsammans, ett komplett korrosionsprovningsprogram. Q-Lab kan hjälpa dig att fastställa den bästa omfattande provningsplanen för dina produkter och material.

Utomhusprovning

Naturlig korrosionstestning utomhus är ett utmärkt sätt att fastställa korrosionsbeständigheten hos dina produkter när de utsätts för utomhusmiljöer. Tester görs vanligtvis nära havet, eftersom salta marina miljöer ger de svåraste förhållandena för att utvärdera korrosionsskydd. Olika geografiska regioner är mycket brett när det gäller korrosiviteten i deras atmosfärer, vilket illustreras av ISO Corrosivity Category Estimation Tool (ICCET), så testning i icke-marina miljöer är också av värde. Korrosionstestning utförs också ofta på fordonsprovningsplatser, där bilar och lastbilar används i en realistisk service- och prestandamiljö.

Naturlig utomhuskorrosion är det mest exakta sättet att förstå hållbarheten hos material utomhus och är nyckeln till ett omfattande korrosionstestprogram. Utomhuskorrosionstestning, precis som för väderpåverkan, kan kvalificera eller validera din accelererade labbtestning med utomhusdata – med andra ord kan hjälpa dig att "testa testet."

Accelererad laboratorieprovning

Det vanligaste sättet att testa produkters korrosionsbeständighet är i laboratorietestkammare. Accelererad laboratoriekorrosionstestning kan accelerera korrosionskrafterna i en kontrollerad labbmiljö, för att ge snabbare resultat om korrosionsbeständighet. För en sammanfattning, se vårt webinar Modern korrosionstestning.

Accelererad korrosionstestning är snabb, repeterbar och bekväm och är utmärkt för kvalitetskontroll, kvalificering och forskning och utveckling. Det är ett "verktyg för styrande beslutsfattande", som hjälper dig att fatta bättre beslut om saker som:

• Vilka ingredienser som ska inkluderas eller inte inkluderas i en färg eller beläggning
• Oavsett om ett parti eller parti är OK att skicka till kunder
• Vilka passiverings- eller pläteringsleverantörer att köpa från
• Vilka bearbetnings- och tillverkningsparametrar ska väljas

Saltsprayprovning

En mängd olika accelererade korrosionstestprotokoll finns tillgängliga för testning, som alla kan uppfyllas genom att välja rätt modell av Q-FOG Corrosion Tester. De enklaste och äldsta av dessa tester kallas kontinuerliga saltspraytest. De mest kända av dessa tester är ASTM B117 och ISO 9227, som utsätter prover för en saltdimma, eller dimma, vid måttligt förhöjda temperaturer från 35-50 °C. Dessa tester har inga cykliska vätnings- eller avtorkningssteg och kan utföras av den mest ekonomiska Q-FOG-modellen – Q-FOG SSP, såväl som de mer avancerade CCT- och CRH-testarna. De vanligaste saltspraytesterna använder en neutral elektrolytlösning, ofta utspädd natriumklorid (NaCl). Saltspraytester kan istället använda surgjorda saltlösningar för att utföra snabbare, hårdare testresultat på mycket hållbara beläggningar.

Cyklisk korrosion

Cyklisk korrosionsprovning introducerar ytterligare torknings- och vätningssteg med hög luftfuktighet, för att ge en bättre laboratoriesimulering av naturlig atmosfärisk korrosion. Forskning tyder på att testresultat från cykliska tester liknar de som erhålls utomhus i resulterande struktur, morfologi och relativa korrosionshastigheter. Ett av de tidigaste cykliska testerna är Prohesion-testet, som varvar saltdimma med torkning och som kan utföras av alla Q-FOG-testare.

Andra cykliska tester, av vilka många utvecklades av fordonsorganisationer och OEM:er, introducerade mättande fuktighet, eller vätningssteg, avsedda att snabbt återuppta korrosion efter torkningssteg. Dessa tester kan utföras av Q-FOG CCT modell, som inkluderar en vattenånggenerator, samt av den avancerade CRH-modellen.

Modern korrosionsprovning av fordon

Under de senaste åren har teknologin för korrosionstestning avancerat avsevärt, lett av OEM:s biltillverkare som är ivriga att utveckla tester med större realism och korrelation till faktiska prestanda under drift. Dessa tester kan vanligtvis bara uppfyllas av Q-FOG CRH-testare, som har full kontroll av relativ fuktighet, inklusive övergångar.

Bland innovationerna i moderna fordons cykliska korrosionstester är ersättningen av saltdimma med direkt saltspray eller dusch. Denna teknik tillämpar lösningen på testprover mycket snabbare och kan avsevärt minska den tid som krävs för testning.

Det mest betydande framstegen inom modern korrosionstestutrustning är dock införandet av exakt relativ fuktighetskontroll, inklusive kontrollerade övergångar mellan olika testförhållanden. Tidigare cykliska tester kunde endast testa antingen mycket torra eller mycket våta förhållanden, och saknade förmågan att övergå mellan dessa steg på ett konsekvent sätt. Dessa tester testade därför inte för mycket av intervallet av korrosionsbeteende som sker vid mellanliggande värden för relativ fuktighet, där utomhusmaterial faktiskt spenderar mycket av sin tid. Luftkonditioneringsapparaten i Q-FOG CRH möjliggör denna kontroll genom att tillföra kall, torr luft till testkammaren.

Varför utföra korrosionsprovning?

Skäl att prova

På Q-Lab ställer vi ofta frågan "Kommer dina produkter att hålla utomhus?" och svara med "Gissa inte när du kan testa!" Som sagt, vilka är de faktiska fördelarna med korrosionstestning? Här är bara några:

Förbättra din produkts hållbarhet

Korrosionstestning har resulterat i drastiska ökningar av livslängden för många viktiga produkter. Ta till exempel bilbeläggningar, där korrosionstestning har stött utvecklingen som leder till över 100 % ökad produktlivslängd.

Spara på materialkostnader

Rätt materialval kan ha en avgörande inverkan på produktens prestanda – och ditt resultat. Hur mycket skulle det spara dig om du köpte råvaror som var 10 % billigare och din prestation inte påverkades? Korrekt val av skyddande beläggningar kan spara hundratusentals dollar i vissa fall, och korrosionstestning ger dig självförtroendet att göra rätt val.

Undvik katastrofala produktfel

Å andra sidan, hur mycket skulle det kosta dig om du köpte 10 % billigare råvaror, men det fick din produkt att misslyckas? Rättegångar och storskaliga garantianspråk kan vara mycket skadliga för ett företags vinst och rykte. Testning hjälper till att undvika sådana misstag.

Många fler!

Korrosionstestning kan hjälpa dig att möta kundernas specifikationer, förbättra ditt marknadsrykte, verifiera leverantörsanspråk, utöka dina befintliga produktlinjer, gå in på nya marknader, överträffa konkurrenterna och ligga steget före myndighetsföreskrifter.

Provningsmetoder

Det är viktigt att förstå att inte alla typer av korrosionstest har samma mål. Ett testprogram bör utvecklas med en tydlig förståelse för vilken kunskap som är avgörande att skaffa sig. Testmatrisen nedan visar olika kategorier av testning från enklaste till mest komplexa:

De flesta korrosionstestning, åtminstone till att börja med, är kvalitetskontroll testning – korta, definierade screeningtest för fasta tidsintervall som genererar godkända/underkända resultat. Saltspraytester faller vanligtvis i denna kategori, liksom många av de tidiga cykliska korrosionstesterna. Detta är nära relaterat till kvalifikationer or godkännande testning, där en kunds specifikation behöver uppfyllas i ett test för att få acceptans. Korrelativ och prediktiv testning kräver utomhusdata och är därför en del av ett bredare testprogram. Dessa testtyper kräver i allmänhet också mer avancerade testprotokoll, som de kontrollerade RH-cyklerna som utvecklats av OEM-tillverkare för bilar. Korrelativ testning använder utomhusdata som en referens till "rank order"-prover i laboratorietester – med andra ord för att avgöra vilka som är mest korrosionsbeständiga och vilka som är minst korrosionsbeständiga. Förutsägande testning ger uppskattningar av livslängden baserat på labbresultat, men är mycket materialspecifika, testspecifika och fellägesspecifika och kräver massor av utomhustestdata.

Korrelation

Den vanligaste frågan vi får på Q-Lab är någon variant av "hur många timmar i en accelererad korrosionstestare motsvarar (5, 10, 20) år i drift?"

Det korta svaret är att det finns inget enkelt allmänt förhållande mellan laboratorieprovning och accelererad korrosionstestning. Problemet är inte att vi bara inte har utvecklat den perfekta korrosionstestaren ännu. Oavsett hur sofistikerad eller dyr du gör din korrosionstestare, hittar du fortfarande inte det "magiska numret". Det största problemet är den inneboende variationen och komplexiteten i exponeringssituationer utomhus, inklusive geografi, vädervariationer, servicemiljö, testförhållanden och många fler.

Men den rangordningsdata som kan genereras av en omfattande korrosionstestplan är extremt värdefull information som kan berätta mycket om produktens hållbarhet. På Q-Lab är vi här för att hjälpa dig att få ut det mesta av ditt testprogram med minsta möjliga krångel: det är därför vi säger att vi gör testning enkelt.