Завртњи, матице, завртњии други причвршћивачи су подложни корозији након-дуготрајног коришћења, што нарушава стабилност и безбедност механичких веза. Током фазе дизајна производа, инжењери морају пажљиво одабрати материјале, површинске облоге и заштитне премазе у складу са стварним радним окружењем како би ублажили корозију, спречили погоршање перформанси и губитак радног века и гарантовали општу оперативну поузданост механичке опреме. Овај рад систематски разрађује уобичајене начине корозије, унутрашње механизме и заштитне принципе површинских премаза за причвршћиваче, пружајући техничку подршку за избор материјала и антикорозиону оптимизацију производа за причвршћивање.

1. Основни појам корозије

Корозија метала се односи на деструктивну деградацију металних супстрата узроковану хемијским или електрохемијским интеракцијама са амбијенталним медијима, и то је један од најчешћих начина квара механичких спојних елемената.

Чиста хемијска корозија настаје када причвршћивачи директно контактирају корозивне хемијске супстанце без учешћа електричне струје. На пример, исцурели електролит из батерије може директно еродирати површине затварача и оштетити основне материјале. У стварној индустријској служби, већина кварова на корозији причвршћивача је резултат индиректних електрохемијских реакција, обично укључујући рђање челика и галванску корозију.

Ширење корозије у причвршћивачима подсећа на каријес зуба. Потиче од ситних невидљивих дефеката и брзо се шири, постепено нарушавајући структурни интегритет навојних спојева. Прогресивна корозија троши металне подлоге, смањује механичку чврстоћу и на крају доводи до отпуштања или лома причвршћивача. Поред тога, галванске реакције такође могу да изазову оштећење од корозије на суседним повезаним компонентама.

Осим уобичајеног слабљења чврстоће, корозија може изазвати два посебна типа квара. Први су корозиони кварови изазвани напоном{1}}, као што је кртост водоником под дејством спреге корозије и затезног напона. Други је отказивање због замора од корозије, где се микропукотине настале на кородираним деловима непрекидно шире под наизменичним оптерећењима и на крају изазивају ломове причвршћивача услед замора.

Неправилан избор материјала је кључни узрок хемијске корозије. Хемијска корозија се дешава када су материјали за причвршћивање растворљиви у корозивним медијима. На пример, обичанвијци од угљеничног челикаће се брзо растворити и кородирати када су изложени хлороводоничкој киселини. За тешка и предвидљива корозивна окружења, пожељне су легуре-отпорне на корозију као што су нерђајући челик и легуре на бази никла-. У међувремену, густи и непропусни заштитни премази могу се усвојити како би се суштински изоловали корозивни медији и избегла хемијска корозија.

У индустријским применама, корозијом затварача доминира електрохемијска корозија изазвана микро спонтаним струјама, што карактерише бржа брзина ширења и шири опсег оштећења. Електрохемијска корозија се ослања на четири неопходна услова: анодни и катодни региони, проводљиви електролитски медији, разлика потенцијала и затворене проводне петље. Континуирана електрохемијска корозија ће се наставити када се испуне сви услови.

1.1 Механизам корозије угљеничног челика

Рђање је најтипичнији и најосновнији облик електрохемијске корозије за челичне материјале. Када се капљице воде залепе за челичне површине, на граници између челичне подлоге и воденог електролита формира се разлика потенцијала, стварајући микро електричне струје и иницирајући реакцију рђе. Реакције оксидације се дешавају у анодним регионима, где атоми гвожђа јонизују и растварају се у електролиту. Сходно томе, реакције редукције се одвијају у катодним регионима, где атмосферски кисеоник реагује са водом да би произвео хидроксидне јоне.

Јони гвожђа се комбинују са хидроксидним јонима у електролиту, формирајући наслаге оксида гвожђа, односно рђе, на површинама причвршћивача. Дуготрајно-излагање влажном окружењу одржава цикличну електрохемијску реакцију, што доводи до континуиране ерозије подлоге и прогресивног погоршања корозије.

1.2 Галванска корозија

Галванска корозија, такође дефинисана као корозија различитог метала, је типичан начин електрохемијске корозије. У складу са општом електрохемијском корозијом, потребна су четири основна услова: анода, катода, електролит и разлика потенцијала. Затворена петља корозије настаје када су два различита метала са различитим потенцијалима електрода у директном контакту.

Када су два различита метала у контакту изложена електролиту, метал са већим електродним потенцијалом делује као катода, док онај са нижим потенцијалом служи као анода. У затвореној петљи, атоми анодног метала се континуирано јонизују и троше, што доводи до прогресивног оштећења корозије. Већа разлика потенцијала између два метала ће убрзати и погоршати галванску корозију.

Табела галванске серије је кључна смерница за{0}}производњу причвршћивача против корозије. Положај сваког метала у табели представља ниво његовог електродног потенцијала. Што су два метала даље одвојена у низу, већа је њихова потенцијална разлика и већи је ризик од галванске корозије. На пример, легура магнезијума и платина леже на два крајња краја серије, што их чини некомпатибилном монтажном комбинацијом. Насупрот томе, метали са сличним потенцијалним вредностима производе занемарљиве електрохемијске реакције и поседују низак ризик од корозије.

Озбиљност галванске корозије одређују три кључна фактора:

(1) Разлика потенцијала: Размак два метала у галванском низу директно одређује степен корозије. Комбинација алуминијумских делова и компоненти од нерђајућег челика 316 трпи већу галванску корозију од подударања делова угљеничног челика и калаја.

(2) Активност електролита: Већа концентрација јона побољшава проводљивост електролита и убрзава реакције корозије. Расол садржи обиље јона и служи као далеко активнији електролит од дејонизоване воде, што доводи до брже галванске корозије у сланим срединама.

(3) Однос површине катоде{1}}аноде: Већа површина катоде у односу на аноду значајно интензивира анодну корозију. На пример, мали алуминијумски причвршћивачи састављени на великим плочама од нерђајућег челика делују као сићушне аноде и брзо кородирају у окружењу електролита. Напротив, малипричвршћивачи од нерђајућег челикау комбинацији са великим алуминијумским плочама формирају малу катодну површину, ограничавајући корозију на ивици контакта и ублажавајући укупна оштећења.

1.3 Фреттинг корозија

Фреттинг корозија је посебан не-хемијски и не-електрохемијски начин корозије, који се обично јавља у условима трења високог{2}}оптерећења. Релативно клизање и континуирана компресија између површина које се спајају троше природне заштитне оксидне филмове причвршћивача. Новоизложена свежа метална подлога директно долази у контакт са спољашњим окружењем и брзо корозује.

Причвршћивачи од нерђајућег челика, легуре алуминијума и легуре титанијума су веома осетљиви на корозију. Њихове носеће површине и површине навоја у потпуности зависе од заштитних оксидних филмова за отпорност на корозију. Када се оксидни слојеви истроше, подлога ће трпети континуирано и прогресивно оштећење корозије.

1.4 Корозија пукотина

Пукотина корозија је скривени локализовани начин електрохемијске корозије. Јавља се у уским металним празнинама, закошењима, прелазима лука и подручјима склоним акумулацији прашине и задржавању воде. Разлике у концентрацији електролита унутар и изван уских зазора покрећу локализоване електрохемијске реакције и узрокују селективна оштећења од корозије на унутрашњим металним подлогама.

Корозија пукотина је локализована и тешко ју је открити у раној фази, што може довести до озбиљног оштећења структуре након дуготрајног-акумулације. У међувремену, велики број атомског водоника који настаје током корозије у пукотинама ће бити апсорбован од стране металне матрице, лако индукујући водоничну кртост и повећавајући ризик од лома причвршћивача.

1.5 Питтинг корозија

Питтинг корозија је високо локализован облик корозије који ствара ситне рупице на металним површинама. Ови почетни микро дефекти се постепено продубљују и шире у очигледне макроскопске корозивне јаме са трајним реакцијама корозије.

У поређењу са другим облицима корозије, питтинг корозија има ограничен утицај на укупан структурни интегритет и механичке перформансе причвршћивача без изазивања брзог квара. Његов основни механизам лежи у локалном недостатку кисеоника на површини метала, који формира независне анодне регионе, покреће локализоване електрохемијске реакције и на крају се развија у дубоке корозивне јаме.

2. Механизми заштите причвршћивача

На основу горе наведених механизама корозије, циљана оптимизација структуре и мере заштите процеса могу се усвојити да би се прекинули услови корозије и сузбиле електрохемијске реакције. Постоје четири основна механизма за заштиту од -корозије за причвршћиваче, који се могу применити независно или у комбинацији да би се постигле оптималне перформансе против -корозије.

2.1 Механизам за заштиту баријера

Заштита баријере је најосновнија{0}}метода против корозије. Густи и континуирани заштитни премаз је прекривен на металној површини да изолује подлогу од корозивних медија и блокира путеве ширења корозије. Његов заштитни ефекат у потпуности зависи од интегритета премаза. Неоштећени премази обезбеђују дуготрајну-стабилну-заштиту од корозије, док ће огреботине, љуштење или хабање изложити подлогу и одмах изазвати корозију. Типичне примене обухватају филмове за фарбање и друге неметалне заштитне премазе.

2.2 Механизам заштите од жртвене аноде

Механизам за заштиту од жртвене аноде усваја активнији површински премаз који кородира првенствено како би заштитио металну подлогу. Овај заштитни ефекат траје само када је заштитни премаз готов. Када се премаз потпуно потроши, подлога ће бити изложена и кородирана. Електро{3}}поцинкована превлака је типична примена овог механизма, где цинк са већом хемијском активношћу кородира првенствено да би заштитио подлоге од угљеничног челика.

2.3 Механизам заштите слоја пасивације

Заштита од пасивизације се ослања на инертне, густе оксидне филмове који се спонтано формирају на металним површинама. Хемијски стабилан пасивирајући слој изолује спољашње корозивне медије и обезбеђује дугорочне-противкорозионе-перформансе.Причвршћивачинаправљени од нерђајућег челика, легуре титанијума и легуре алуминијума постижу трајну отпорност на корозију кроз своје природне пасивне фолије.

2.4 Заштитни механизам{1}}самоизлечења

Самозалеђујућа заштита је напредна и високо{1}}поуздана анти-технологија против корозије. Мала оштећења заштитних премаза или пасивизирајућих филмова могу се спонтано поправити у природном окружењу како би се одржале континуиране заштитне перформансе. Иако је обим његове примене ограничен, пружа одличну -стабилност против корозије. Пасивациони филм од аустенитног нерђајућег челика поседује изузетну-способност самозалечења, која може брзо да се регенерише након мањих оштећења и поврати отпорност на корозију.

3. Закључак

Причвршћивачи су изложени вишеструким ризицима од корозије, укључујући хемијску корозију, електрохемијску корозију, корозију на нагризању, корозију у пукотинама и корозију удубљења, што све оштећује структурни интегритет и смањује поузданост везе. Због тога, инжењери морају у потпуности да процене потенцијалне типове корозије и ризике од отказа у складу са условима рада и карактеристикама животне средине у инжењерском дизајну и практичној примени. Разуман избор материјала, оптимизовано подударање оплата и премаза и побољшање структуре могу ефикасно да спрече или одложе корозију, обезбеђујући дугорочну-стабилност навојних спојева и безбедан рад механичке опреме.