Korózia je prirodzený proces, ktorý postupom času postupne degraduje materiály, čo vedie k poškodeniu konštrukcie, zníženej funkčnosti a zvýšeným nákladom na údržbu. V kontexte 3D vyrábaných dielov je pochopenie vlastností odolnosti proti korózii kľúčové pre zabezpečenie dlhodobého výkonu a spoľahlivosti týchto komponentov. Ako dodávateľ 3D Manufacturing máme bohaté skúsenosti s výrobou dielov s rôznym stupňom odolnosti proti korózii a v tomto blogu sa ponoríme do faktorov, ktoré ovplyvňujú odolnosť 3D vyrobených dielov proti korózii.
Výber materiálu
Výber materiálu je primárnym determinantom odolnosti 3D vyrobeného dielu voči korózii. Rôzne materiály majú odlišné chemické zloženie a mikroštruktúry, ktoré reagujú odlišne na korozívne prostredie.
Kovy
Technológie 3D tlače umožnili výrobu kovových dielov s vysokou presnosťou. Nehrdzavejúca oceľ je obľúbenou voľbou vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii. Chróm v nehrdzavejúcej oceli vytvára na povrchu pasívnu oxidovú vrstvu, ktorá pôsobí ako bariéra proti ďalšej oxidácii a korózii. Napríklad diely vyrobené z nehrdzavejúcej ocele 316L sú vysoko odolné voči korózii v morskom prostredí, kde sú vystavené slanej vode. Titán je ďalší kov používaný pri 3D výrobe. Má prirodzenú oxidovú vrstvu, ktorá poskytuje dobrú odolnosť proti korózii, najmä v drsnom chemickom prostredí. Titánové diely sa bežne používajú v leteckom a lekárskom priemysle, kde je nevyhnutná odolnosť voči korózii a biokompatibilita.
Polyméry
Polyméry tiež zohrávajú významnú úlohu pri 3D výrobe. Niektoré polyméry, ako napríklad polyéteréterketón (PEEK), majú vlastnú chemickú odolnosť. PEEK je odolný voči širokému spektru chemikálií vrátane kyselín, zásad a rozpúšťadiel. Vďaka tomu je vhodný pre aplikácie v chemickom spracovateľskom priemysle, kde sú diely vystavené korozívnym látkam. Ďalší polymér, akrylonitrilbutadiénstyrén (ABS), je menej chemicky odolný v porovnaní s PEEK, ale môže byť potiahnutý alebo upravený, aby sa zlepšila jeho odolnosť proti korózii. Potiahnutie ABS dielov ochrannou vrstvou môže zabrániť prenikaniu korozívnych činidiel a predĺžiť životnosť dielu.
Kompozity
Kompozity ponúkajú jedinečnú kombináciu vlastností vrátane odolnosti proti korózii.Kompozity pre 3D tlačsú čoraz populárnejšie v 3D výrobe. Kompozity z uhlíkových vlákien majú napríklad vysoký pomer pevnosti k hmotnosti a dobrú odolnosť proti korózii. Uhlíkové vlákna sú inertné voči mnohým chemikáliám a materiál matrice je možné zvoliť na zvýšenie celkovej odolnosti proti korózii.2,5D oplet z uhlíkových vlákiena3D oplet z uhlíkových vlákiensa používajú na vytváranie zložitých tvarových dielov so zlepšenými mechanickými a korózne odolnými vlastnosťami. Tieto pletené štruktúry môžu byť impregnované živicovou matricou za vzniku kompozitného materiálu, ktorý je odolný voči korózii a mechanickému namáhaniu.
Výrobný proces
3D výrobný proces môže tiež ovplyvniť odolnosť dielov voči korózii.
Vrstva - po - Layer Deposition
V procesoch, ako je modelovanie fúzovanej depozície (FDM) a stereolitografia (SLA), sú diely vytvárané vrstva po vrstve. Rozhrania medzi vrstvami môžu byť potenciálnymi miestami pre koróziu. Napríklad pri FDM nemusí byť spojenie medzi vrstvami dokonalé, pričom zanechávajú malé medzery alebo dutiny. Tieto dutiny môžu zachytávať vlhkosť a korozívne činidlá, čo vedie k lokálnej korózii. Aby sa to zmiernilo, môžu sa na zlepšenie spojenia medzi vrstvami a utesnenie povrchu použiť techniky po spracovaní, ako je žíhanie alebo povrchová úprava.
Drsnosť povrchu
Drsnosť povrchu 3D vyrobených dielov môže ovplyvniť koróziu. Drsné povrchy majú väčšiu plochu vystavenú prostrediu, čo zvyšuje pravdepodobnosť korózie. Okrem toho môžu drsné povrchy zachytávať nečistoty, vlhkosť a korozívne látky, čo urýchľuje proces korózie. Na zníženie drsnosti povrchu a zlepšenie odolnosti proti korózii možno použiť operácie po spracovaní, ako je brúsenie, leštenie alebo náter.
Environmentálne faktory
Prostredie, v ktorom sa 3D vyrobené diely používajú, má významný vplyv na ich odolnosť voči korózii.
Teplota a vlhkosť
Vysoké teploty a vlhkosť môžu urýchliť proces korózie. Vo vlhkom prostredí môže na povrchu dielu kondenzovať voda, ktorá poskytuje elektrolyt pre elektrochemickú koróziu. Zvýšené teploty môžu zvýšiť rýchlosť chemických reakcií, čo ďalej podporuje koróziu. Napríklad v horúcom a vlhkom priemyselnom prostredí môžu kovové časti korodovať rýchlejšie v porovnaní s časťami používanými v suchom a chladnom prostredí.
Chemická expozícia
Vystavenie chemikáliám, ako sú kyseliny, zásady a soli, môže spôsobiť koróziu. Rôzne materiály majú rôznu úroveň odolnosti voči týmto chemikáliám. Napríklad diely vyrobené z hliníka môžu v kyslom prostredí rýchlo korodovať, zatiaľ čo diely z nehrdzavejúcej ocele sú odolnejšie. Pochopenie chemického zloženia prostredia a výber vhodného materiálu je rozhodujúce pre zabezpečenie odolnosti proti korózii.
Testovanie a kontrola kvality
Na zabezpečenie odolnosti 3D vyrobených dielov proti korózii sú potrebné prísne testy a opatrenia na kontrolu kvality.
Testovanie soľným sprejom
Testovanie soľným postrekom je bežnou metódou používanou na hodnotenie odolnosti materiálov proti korózii. Pri tomto teste sú diely vystavené pôsobeniu slanej hmly na určitú dobu. Potom sa vyhodnotí vzhľad produktov korózie na povrchu dielu. Tento test poskytuje údaj o tom, ako bude diel fungovať v morskom alebo pobrežnom prostredí.
Elektrochemické testovanie
Elektrochemické testovanie sa môže použiť na meranie rýchlosti korózie materiálu. Techniky ako potenciodynamická polarizácia a elektrochemická impedančná spektroskopia môžu poskytnúť informácie o koróznom mechanizme a účinnosti ochranných náterov.
Záver
Odolnosť 3D vyrobených dielov proti korózii je ovplyvnená výberom materiálu, výrobným procesom a faktormi prostredia. Ako dodávateľ 3D Manufacturing chápeme dôležitosť týchto faktorov a berieme ich do úvahy pri navrhovaní a výrobe dielov. Starostlivým výberom materiálov, optimalizáciou výrobného procesu a implementáciou prísneho testovania a opatrení kontroly kvality môžeme vyrábať 3D vyrobené diely s vynikajúcou odolnosťou proti korózii.
Ak potrebujete 3D vyrobené diely s vysokou odolnosťou proti korózii, pozývame vás, aby ste nás kontaktovali pre podrobnú diskusiu. Náš tím odborníkov vám môže pomôcť vybrať tie správne materiály a výrobné procesy, aby vyhovovali vašim špecifickým požiadavkám.
Referencie
- Jones, DA (1992). Zásady a prevencia korózie. Prentice Hall.
- Schutz, W. (2008). Kontrola korózie v strojárstve. Wiley - VCH.
- Príručka ASM, zväzok 13A: Korózia: základy, testovanie a ochrana. ASM International.