Hakisan adalah proses di mana besi terdegradasi dengan adanya pelbagai agen pengoksidaan di persekitaran. Pengaratan berlaku dalam pelbagai bentuk dan boleh menyebabkan banyak sebab. Salah satu contoh yang biasa adalah proses pengaratan, di mana besi mengoksidasi apabila terdapat kelembapan. Kakisan adalah masalah serius bagi pengeluar bangunan, kapal, kapal terbang, kereta, dan produk logam lain. Sebagai contoh, apabila besi digunakan sebagai bahagian jambatan, integriti struktur besi, yang boleh rosak akibat kakisan, sangat penting bagi keselamatan orang yang menggunakan jambatan tersebut. Lihat Langkah 1 di bawah ini untuk mula belajar bagaimana melindungi besi dari ancaman kakisan dan cara melambatkan kadar kakisan.
Langkah
Kaedah 1 dari 3: Memahami Jenis Karat Besi yang Biasa
Kerana banyak jenis besi yang digunakan sekarang, pembina dan pengeluar perlu melindungi dari banyak jenis kakisan. Setiap besi mempunyai sifat elektrokimia yang unik yang menentukan jenis kakisan (jika ada) yang rentan terhadapnya. Jadual di bawah menerangkan beberapa seterika biasa dan jenis kakisan yang boleh mereka lalui.
| Besi | Kerentanan kakisan besi | Teknik Pencegahan Umum | Aktiviti Galvanik * |
|---|---|---|---|
| Keluli Tahan Karat (Pasif) | Serangan seragam, galvanik, berlubang, retak (semuanya terutama di air laut) | Pembersihan, lapisan pelindung atau meterai | Rendah (bentuk awal kakisan membentuk lapisan pengoksidaan pelindung) |
| Besi | Serangan seragam, galvanik, retak | Pembersihan, lapisan pelindung atau penutup, galvanisasi, anti karat | Tinggi |
| Tembaga | Serangan seragam, dezinkifikasi, tekanan | Pembersihan, pelindung atau penutup (biasanya minyak atau pernis), menambahkan plumbum, aluminium, atau arsenik pada aloi | Pada masa ini |
| Aluminium | Galvanik, lubang, retakan | Pembersihan, lapisan pelindung atau meterai, anod, galvanisasi, perlindungan katodik, penebat elektrik | Tinggi (kakisan awal membentuk lapisan pengoksidaan yang menentang) |
| Tembaga | Galvanik, lubang, noda estetik | Pembersihan, lapisan pelindung atau pengedap, menambahkan nikel pada aloi logam (terutamanya untuk air garam) | Rendah (kakisan awal membentuk patina penahan) |
* Perlu diketahui bahawa lajur "Galvanic Activity" merujuk kepada aktiviti kimia besi yang dijelaskan oleh jadual galvanik dari sumber rujukan. Untuk tujuan jadual ini, "semakin tinggi aktiviti besi galvanik, semakin cepat ia akan mengalami kakisan galvanik apabila digabungkan dengan besi yang kurang aktif."
Langkah 1. Mencegah kakisan serangan seragam dengan melindungi permukaan besi
Hakisan serangan seragam (kadang-kadang dipendekkan menjadi kakisan "seragam") adalah jenis kakisan yang berlaku, dengan cara yang sama, pada permukaan logam yang terdedah. Dalam jenis kakisan ini, seluruh permukaan besi diserang oleh kakisan dan, oleh itu, kakisan berlaku pada kadar yang seragam. Sebagai contoh, jika bumbung logam yang tidak dilindungi kerap terkena hujan, seluruh permukaan bumbung akan bersentuhan dengan jumlah air yang sama dan karenanya akan terhakis pada kadar yang seragam. Cara paling mudah untuk melindungi daripada serangan seragam biasanya ialah meletakkan penghalang pelindung antara beri dan agen penghakis. Ini boleh menjadi beberapa perkara - cat, meterai minyak, "atau" penyelesaian elektrokimia seperti lapisan seng galvanis.
Dalam keadaan bawah tanah atau rendaman, perisai katodik juga merupakan pilihan yang baik
Langkah 2. Mencegah kakisan galvanik dengan memotong aliran ion dari satu besi ke besi yang lain
Salah satu bentuk hakisan penting yang boleh berlaku tanpa mengira kekuatan fizikal besi yang terlibat adalah kakisan galvanik. Hakisan galvanik berlaku apabila dua besi dengan potensi elektrod yang berlainan bersentuhan dengan kehadiran elektrolit (seperti air garam) yang mewujudkan jalan konduksi elektrik di antara mereka. Apabila ini berlaku, ion besi mengalir dari besi yang lebih aktif ke zat besi yang kurang aktif, menyebabkan besi yang lebih aktif dapat berkarat lebih cepat dan besi yang kurang aktif terhakis dengan lebih perlahan. Dari segi praktikal, ini bermaksud bahawa kakisan akan berlaku pada besi yang lebih aktif pada titik hubungan antara kedua besi tersebut.
- Apa-apa kaedah perlindungan yang menghalang aliran ion antara besi boleh menghentikan kakisan galvanik. Memberi besi pelindung lapisan dapat membantu mencegah elektrolit dari persekitaran membuat jalan konduksi elektrik di antara kedua besi, proses pelindung elektrokimia seperti galvanisasi dan anod juga berfungsi dengan baik. Anda juga dapat mengelakkan kakisan galvanik pada kawasan besi yang bertebat secara elektrik.
- Di samping itu, penggunaan pelindung katodik atau anod dapat melindungi besi penting dari kakisan galvanik. Lihat di bawah untuk maklumat lebih lanjut.
Langkah 3. Mencegah karat pitting dengan melindungi permukaan besi, mengelakkan sumber klorida di persekitaran, dan mengelakkan kesan calar
Pitting adalah bentuk kakisan yang berlaku pada skala mikroskopik tetapi boleh membawa akibat besar. Lubang menjadi perhatian utama besi yang mendapat 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. Lubang berlaku di mana sebatang besi kecil kehilangan lapisan pelindung pasifnya. Apabila ini berlaku, kakisan galvanik berlaku pada skala mikroskopik, yang membawa kepada pembentukan lubang kecil pada besi. Dalam lubang ini, persekitaran menjadi tinggi asid, yang mempercepat proses. Lubang biasanya dicegah dengan menggunakan lapisan pelindung ke permukaan logam dan / atau menggunakan pelindung katodik.
Pendedahan terhadap persekitaran klorida yang tinggi (seperti, misalnya air garam) dapat mempercepat proses perforasi
Langkah 4. Mencegah keretakan kakisan dengan meminimumkan ruang yang ketat dalam reka bentuk objek
Hakisan retak berlaku di ruang objek logam di mana akses ke cecair di sekitarnya (udara atau cecair) sangat buruk - contohnya, di bawah selak, di bawah pencuci, di bawah tong besi, atau di antara sendi engsel. Hakisan retak berlaku di mana jurang antara permukaan logam cukup luas untuk membolehkan cecair masuk tetapi cukup sempit sehingga cecair sukar untuk melarikan diri dan menjadi bertakung. Persekitaran di ruang kecil ini menjadi menghakis dan besi mula karat dalam proses yang serupa dengan kakisan retak. Mencegah keretakan kakisan secara amnya adalah masalah reka bentuk. Dengan meminimumkan kehadiran jurang sempit dalam pembinaan objek logam dengan menutup jurang ini atau memberikan peredaran, mungkin untuk mengurangkan kakisan retak.
Hakisan retak menjadi perhatian khusus ketika mengendalikan besi seperti aluminium yang mempunyai lapisan pelindung luar pasif, kerana mekanisme kakisan retak dapat menyumbang kepada kerosakan lapisan ini
Langkah 5. Mencegah kakisan retakan tegangan dengan hanya menggunakan beban yang selamat dan / atau penyepuhlindapan
Stress corrosion cracking (SCC) adalah bentuk kegagalan struktur yang berkaitan dengan kakisan yang menjadi perhatian para jurutera merancang struktur bangunan yang menyokong beban kritikal. Dengan berlakunya SCC, besi yang menyokong beban membentuk retakan dan keretakan di bawah had muatannya - dalam kes yang teruk, pada tahap yang lebih rendah. Dengan adanya ion-ion yang menghakis, retakan kecil mikroskopik pada besi yang disebabkan oleh tegangan tegangan cas berat menyebar ketika ion-ion yang menghakis mencapai hujung retak. Ini menyebabkan keretakan perlahan-lahan membesar dan boleh menyebabkan kegagalan struktur. SCC sangat berbahaya kerana ia boleh berlaku walaupun terdapat bahan-bahan yang biasanya kurang menghakis besi. Ini bermaksud bahawa kakisan berbahaya ini berlaku semasa permukaan besi yang selebihnya kelihatan tidak terjejas.
- Mencegah SCC sebahagiannya adalah masalah reka bentuk. Sebagai contoh, memilih bahan yang tahan SCC di persekitaran di mana besi akan beroperasi dan memastikan bahawa bahan besi diuji dengan betul dapat membantu mencegah SCC. Di samping itu, proses pengukuhan besi dapat menghilangkan sisa tekanan dari reka bentuk.
- SCC telah diketahui diperburuk oleh suhu tinggi dan adanya cairan yang mengandung klorida terlarut.
Kaedah 2 dari 3: Mencegah Kakisan dengan Penyelesaian Rumah
Langkah 1. Warnakan permukaan besi
Mungkin kaedah yang paling biasa dan murah untuk melindungi besi daripada kakisan adalah dengan menutupnya dengan lapisan cat. Proses pengaratan melibatkan agen kelembapan dan pengoksidaan yang berinteraksi dengan permukaan besi. Dengan cara itu, jika besi dilapisi dengan pelindung cat pelindung, kelembapan atau agen pengoksidaan tidak boleh bersentuhan dengan besi itu sendiri dan kakisan tidak berlaku.
- Walau bagaimanapun, cat itu sendiri terdedah kepada kerosakan. Cat semula bila ada sesuatu yang terkelupas, usang atau rosak. Sekiranya cat merosot sehingga besi terkena, pastikan untuk memeriksa kakisan atau kerosakan pada besi yang terdedah.
-
Terdapat banyak kaedah untuk mengecat permukaan logam. Pekerja logam sering menggunakan beberapa kaedah ini untuk memastikan semua objek logam mendapat lapisan yang menyeluruh. Berikut adalah beberapa kaedah contoh dengan komen mengenai penggunaannya:
- Berus - digunakan untuk ruang yang sukar dijangkau.
- Roller - digunakan untuk menutup ruang besar. Murah dan senang.
- Semburan udara - digunakan untuk menutupi ruang yang besar. Lebih cepat tetapi tidak semudah roller (membazir cat).
- Semburan tanpa udara / Semburan tanpa udara elektrostatik - digunakan untuk menutup ruang besar. Cepat dan membolehkan pelbagai tahap ketekalan tebal / nipis. Tidak membazir seperti air semburan biasa. Peralatannya agak mahal.
Langkah 2. Gunakan cat laut untuk besi yang terkena air
Objek logam yang bersentuhan dengan air secara berkala (atau terus-menerus), seperti perahu, memerlukan cat khas untuk melindungi dari kebarangkalian kakisan yang tinggi. Dalam keadaan ini, kakisan "normal" dalam bentuk karat bukan satu-satunya masalah (walaupun agak besar), kerana hidupan laut (tongkang, dll.) Dapat tumbuh pada besi yang tidak dilindungi yang boleh menjadi sumber kehausan dan kakisan tambahan. Untuk melindungi objek logam seperti kapal dan lain-lain, pastikan anda menggunakan cat laut epoksi berkualiti tinggi. Cat jenis ini bukan sahaja melindungi besi dari kelembapan, tetapi juga menghalang pertumbuhan hidupan laut di permukaannya.
Langkah 3. Sapukan pelinciran 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 kebolehgunaan besi. Walau bagaimanapun, cat biasanya tidak sesuai untuk menggerakkan bahagian logam. Contohnya, jika anda melukis pada engsel pintu, apabila cat mengering, ia akan menahan engsel, menyekat pergerakannya. Sekiranya anda memaksa pintu terbuka, cat akan retak, meninggalkan ruang untuk kelembapan mencapai seterika. Pilihan yang lebih baik untuk bahagian besi seperti engsel, sendi, poros, dan sebagainya adalah pelinciran tidak larut dalam air yang sesuai. Lapisan pelincir yang teliti ini akan menolak kelembapan sambil memastikan pergerakan bahagian logam anda lancar dan mudah.
Oleh kerana pelincir tidak kering di tempat seperti cat, mereka boleh merosot dari masa ke masa dan memerlukan penggunaan semula secara berkala. Sapukan semula pelinciran secara berkala ke bahagian logam untuk memastikan ia tetap 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 harus memastikan seterika anda bersih dan kering sebelum memulakan proses aplikasi. Pastikan seterika bebas dari kotoran, minyak, sisa kimpalan, atau kakisan yang ada, kerana ini boleh membuang usaha anda dengan menyumbang kepada kakisan di masa depan.
- Tanah, minyak, dan serpihan lain boleh mengganggu cat dan pelinciran dengan mengelakkan cat atau pelincir melekat langsung ke permukaan logam. Contohnya, jika anda melukis pada kepingan besi dengan sekerap besi di atasnya, cat akan kering di atas kisar, meninggalkan ruang kosong di besi di bawahnya. Sekiranya dan ketika pengasah jatuh. Bahagian yang terdedah akan mudah terkena kakisan.
- Sekiranya mengecat atau melumasi permukaan besi dengan kakisan yang sudah ada sebelumnya, tujuan anda adalah menjadikan permukaan sehalus dan normal mungkin untuk memastikan lekatan pelekat yang sebaik mungkin pada seterika. Gunakan berus dawai, kertas pasir, dan / atau penghilang karat kimia untuk menghilangkan kakisan sebanyak mungkin.
Langkah 5. Jauhkan produk besi yang tidak dilindungi dari kelembapan
Seperti yang dinyatakan di atas, kebanyakan bentuk kakisan diperburuk oleh kelembapan. Sekiranya anda tidak dapat menggunakan lapisan pelindung cat atau penutup pada seterika anda, anda harus berhati-hati untuk memastikan ia tidak terkena kelembapan. Menjadikan usaha untuk memastikan alat besi yang tidak dilindungi kering dapat meningkatkan kegunaannya dan memperpanjang jangka hayatnya. Sekiranya besi anda terkena air atau kelembapan, pastikan untuk membersihkan dan mengeringkannya segera setelah digunakan untuk mengelakkan kakisan bermula.
Selain memantau pendedahan kelembapan semasa menggunakan, pastikan untuk menyimpan objek logam di dalam rumah, di tempat yang bersih dan kering. Untuk barang besar yang tidak sesuai dengan almari atau kabinet, tutup barang dengan kain. Ini membantu mengusir kelembapan dari udara dan mengelakkan habuk terkumpul di permukaan
Langkah 6. Pastikan permukaan logam sebersih mungkin
Selepas setiap penggunaan objek logam, tidak kira logam dicat atau tidak, pastikan membersihkan permukaan fungsinya, membersihkan kotoran, minyak, atau habuk. Pengumpulan kotoran pada permukaan logam dapat menyebabkan kehausan besi 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
Besi galvanis adalah besi yang telah dilapisi dengan lapisan seng yang nipis untuk melindunginya dari kakisan. Zink lebih aktif secara kimia daripada zat besi yang mendasari, jadi zat pengoksidaan apabila terkena udara. Setelah lapisan zink teroksidasi, ia akan membentuk lapisan pelindung, mencegah kakisan seterika yang mendasari. Jenis galvanisasi yang paling biasa hari ini adalah proses yang disebut galvanisasi hot dip di mana sekeping besi (biasanya keluli) direndam dalam zink lebur panas untuk mendapatkan lapisan yang seragam.
-
Proses ini melibatkan pengendalian bahan kimia industri, beberapa di antaranya berbahaya pada suhu bilik, pada suhu yang sangat tinggi dan tidak boleh dicuba oleh orang lain selain profesional yang terlatih. Berikut adalah langkah-langkah asas proses galvanisasi hot dip untuk keluli:
- Keluli dibersihkan dengan larutan panas untuk menghilangkan kotoran, minyak, cat, dan lain-lain, kemudian dibilas dengan bersih.
- Keluli direndam 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 direndam dalam zink panas dan dibiarkan mencapai suhu zink.
- Baja disejukkan dalam "tangki penyejuk" yang diisi dengan air.
Langkah 2. Gunakan anod korban
Salah satu cara untuk melindungi objek besi daripada kakisan adalah dengan memasang elektrik kecil logam reaktif yang disebut "anod pengorbanan" padanya. Kerana hubungan elektrokimia antara badan besi yang lebih besar dan badan reaktif kecil (yang dijelaskan secara ringkas di bawah), hanya besi kecil dan reaktif yang akan mengalami kakisan, menjadikan besi yang besar dan penting tetap utuh. Apabila anod korban berkarat sepenuhnya, ia mesti diganti atau besi yang lebih besar akan terhakis. Kaedah perlindungan kakisan ini biasanya digunakan untuk struktur terkubur seperti tangki simpanan bawah tanah, atau objek yang selalu bersentuhan dengan air, seperti kapal.
- Anod korban dibuat dari beberapa jenis besi reaktif. Zink, aluminium, dan magnesium adalah tiga besi yang paling biasa digunakan untuk tujuan ini. Oleh kerana sifat kimia bahan ini, zink dan aluminium biasanya digunakan untuk bahan besi dalam air masin, sedangkan magnesium lebih sesuai untuk tujuan air tawar.
- Anod pengorbanan boleh digunakan kerana proses kimia kakisan itu sendiri. Apabila objek besi menghakis, kawasan yang secara kimia serupa dengan anod dan katod dalam sel elektrokimia terbentuk secara semula jadi. Elektron mengalir dari anoda di permukaan besi ke elektrolit sekitarnya. Oleh kerana anod pengorbanan sangat reaktif dibandingkan dengan besi yang dilindungi, objek itu sendiri menjadi sangat katodik dengan perbandingan dan, dengan itu, elektron mengalir keluar dari anoda korban, menyebabkannya berkarat tetapi tidak besi yang lain.
Langkah 3. Gunakan "arus terkesan"
Oleh kerana proses elektrokimia di sebalik kakisan besi melibatkan aliran elektrik dalam bentuk elektron yang mengalir keluar dari besi, adalah mungkin untuk menggunakan sumber arus elektrik luaran untuk mengawal aliran kakisan dan mencegah kakisan. Proses ini (disebut "arus terkesan") adalah muatan besi negatif berterusan pada besi terlindung. Cas ini mengatasi aliran menyebabkan elektron mengalir keluar dari besi, mencegah kakisan. Jenis perlindungan ini biasanya digunakan untuk struktur besi terkubur seperti tangki simpanan dan paip.
- Ketahuilah bahawa jenis arus elektrik yang digunakan untuk sistem perlindungan arus terkesan biasanya arus terus (DC).
- Biasanya, arus terkesan yang menghalang kakisan dihasilkan dengan menguburkan dua anod besi di tanah berhampiran objek logam yang dilindungi. Arus elektrik dihantar melalui wayar penebat di anod, yang kemudian mengalir melalui tanah dan ke objek logam. Elektrik mengalir melalui objek besi dan kemudian kembali ke sumber elektrik (penjana, penerus, dll.) Melalui wayar penebat.
Langkah 4. Gunakan anodizing
Anodizing adalah lapisan pelindung permukaan khas yang digunakan untuk melindungi besi dari kakisan. Sekiranya anda pernah melihat karabiner besi berwarna terang, anda pernah melihat permukaan besi anodized berwarna. Daripada melibatkan penggunaan fizikal lapisan pelindung, seperti cat, anodisasi menggunakan arus elektrik untuk memberi besi lapisan pelindung yang mencegah hampir semua bentuk kakisan.
- Proses kimia di sebalik anodisasi melibatkan fakta bahawa banyak besi, seperti aluminium, secara semula jadi membentuk produk kimia yang disebut oksida ketika bersentuhan dengan oksigen di udara. Ini mengakibatkan besi biasanya mempunyai lapisan oksida luar yang tipis yang melindungi (hingga tahap yang berbeza-beza, bergantung pada besi) terhadap kakisan lebih lanjut. Arus elektrik yang digunakan dalam proses anodisasi biasanya menghasilkan binaan oksida ini yang lebih tebal di permukaan besi daripada biasa, memberikan perlindungan yang besar dari kakisan.
-
Terdapat beberapa cara untuk menderma besi. Berikut adalah langkah asas salah satu proses anodisasi. Lihat Cara Anodize Aluminium untuk maklumat lebih lanjut.
- Aluminium dibersihkan dan dibuang minyak.
- Kekotoran pada permukaan aluminium dikeluarkan dengan larutan de-smut.
- Aluminium diletakkan di dalam mandian asid pada arus dan suhu berterusan (contohnya, 12 amps/sq ft dan 70-72 darjah F (21-22 darjah C).
- Aluminium dikeluarkan dan dibilas.
- Aluminium secara pilihan dimasukkan ke dalam pewarna pada suhu 100-140 darjah F (38-60 darjah C).
- Aluminium ditutup dengan merendamnya dalam air mendidih selama 20-30 minit.
Langkah 5. Gunakan besi pasif
Seperti yang dinyatakan di atas, sebilangan besi secara semula jadi membentuk lapisan oksida pelindung ketika terkena udara. Sebilangan besi membentuk lapisan oksida ini dengan berkesan sehingga tidak aktif secara kimia. Kami mengatakan bahawa besi adalah "pasif" merujuk pada proses "pasif" di mana ia menjadi kurang reaktif. Bergantung pada penggunaannya, benda besi pasif mungkin tidak "memerlukan" perlindungan tambahan untuk membuatnya tahan karat.
-
Salah satu contoh besi pasif yang terkenal ialah keluli tahan karat. Keluli tahan karat adalah aloi keluli dan kromium biasa yang tahan kakisan dalam kebanyakan keadaan tanpa memerlukan perlindungan. Bagi kebanyakan kegunaan sehari-hari, kakisan biasanya tidak menjadi perhatian pada keluli tahan karat.
Walau bagaimanapun, mesti dinyatakan bahawa dalam keadaan tertentu, keluli tahan karat tidak 100% tahan kakisan - contohnya, di dalam air garam. Begitu juga, banyak besi pasif menjadi tidak pasif dalam keadaan cuaca yang melampau dan oleh itu tidak sesuai untuk semua aplikasi
Petua
- Berhati-hati dengan kakisan antara granular. Ini mempengaruhi keupayaan besi untuk dibentuk atau dimanipulasi, dan mengurangkan kekuatan keseluruhan besi.
- Majlis Perahu dan Kapal layar Amerika secara amnya mengesyorkan mengikat kapal. Walau bagaimanapun, kapal aluminium dan keluli tidak boleh diikat untuk mengelakkan besi terhakis.
Amaran
- Jangan sekali-kali meninggalkan bahagian logam yang berkarat dengan teruk di kenderaan atau kapal. Tahap kakisan berbeza-beza, tetapi kakisan apa pun dapat menunjukkan kerosakan struktur yang serius. Untuk keselamatan, ganti atau hapus semua tanda kakisan besi.
- Semasa menggunakan anod korban, jangan cat. Itu akan menjadikan elektron tidak dapat masuk ke sekitarnya, menghilangkan daya pencegahan kakisannya.
