Korrosion är en naturlig process som gradvis bryter ned material över tid, vilket leder till strukturella skador, minskad funktionalitet och ökade underhållskostnader. I samband med 3D-tillverkade delar är förståelse av korrosionsbeständighetsegenskaper avgörande för att säkerställa långtidsprestanda och tillförlitlighet hos dessa komponenter. Som leverantör av 3D Manufacturing har vi lång erfarenhet av att tillverka delar med varierande grad av korrosionsbeständighet och i denna blogg kommer vi att fördjupa oss i de faktorer som påverkar korrosionsbeständigheten hos 3D-tillverkade delar.
Materialval
Valet av material är den primära bestämningsfaktorn för en 3D-tillverkad dels korrosionsbeständighet. Olika material har distinkta kemiska sammansättningar och mikrostrukturer som reagerar olika på korrosiva miljöer.
Metaller
3D-utskriftstekniker har möjliggjort produktion av metalldelar med hög precision. Rostfritt stål är ett populärt val på grund av dess utmärkta korrosionsbeständighet. Kromet i rostfritt stål bildar ett passivt oxidskikt på ytan, som fungerar som en barriär mot ytterligare oxidation och korrosion. Till exempel är delar tillverkade av 316L rostfritt stål mycket motståndskraftiga mot korrosion i marina miljöer, där de utsätts för saltvatten. Titan är en annan metall som används i 3D-tillverkning. Den har ett naturligt oxidskikt som ger bra korrosionsbeständighet, speciellt i tuffa kemiska miljöer. Titandelar används ofta inom flyg- och medicinindustrin, där motstånd mot korrosion och biokompatibilitet är avgörande.
Polymerer
Polymerer spelar också en betydande roll i 3D-tillverkning. Vissa polymerer, såsom polyeter-eterketon (PEEK), har inneboende kemisk resistens. PEEK är resistent mot ett brett spektrum av kemikalier, inklusive syror, baser och lösningsmedel. Detta gör den lämplig för applikationer inom kemisk processindustri, där delar utsätts för frätande ämnen. En annan polymer, akrylnitrilbutadienstyren (ABS), är mindre kemiskt resistent jämfört med PEEK men kan beläggas eller behandlas för att förbättra dess korrosionsbeständighet. Att belägga ABS-delar med ett skyddande lager kan förhindra inträngning av frätande ämnen och förlänga delens livslängd.
Kompositer
Kompositer erbjuder en unik kombination av egenskaper, inklusive korrosionsbeständighet.3D-utskriftskompositerblir allt populärare inom 3D-tillverkning. Kolfiberkompositer har till exempel höga hållfasthets-till-viktförhållanden och god korrosionsbeständighet. Kolfibrerna är inerta mot många kemikalier, och matrismaterialet kan väljas för att förbättra den totala korrosionsbeständigheten.2,5D kolfiberflätaoch3D kolfiberflätaanvänds för att skapa komplexa - formade delar med förbättrade mekaniska och korrosionsbeständiga egenskaper. Dessa flätade strukturer kan impregneras med en hartsmatris för att bilda ett kompositmaterial som är resistent mot korrosion och mekanisk påkänning.
Tillverkningsprocess
3D-tillverkningsprocessen kan också påverka delars korrosionsbeständighet.
Lager - för - Lager Deposition
I processer som fused deposition modellering (FDM) och stereolitografi (SLA), byggs delar lager för lager. Gränssnitten mellan skikten kan vara potentiella platser för korrosion. I FDM, till exempel, kan bindningen mellan skikten inte vara perfekt, vilket lämnar små luckor eller tomrum. Dessa hålrum kan fånga in fukt och frätande ämnen, vilket leder till lokal korrosion. För att mildra detta kan efterbearbetningstekniker såsom glödgning eller ytbehandling användas för att förbättra bindningen mellan skikten och täta ytan.
Ytjämnhet
Ytråheten hos 3D-tillverkade delar kan påverka korrosion. Grova ytor har en större yta utsatt för miljön, vilket ökar sannolikheten för korrosion. Dessutom kan grova ytor fånga in smuts, fukt och frätande ämnen, vilket påskyndar korrosionsprocessen. Efterbearbetningsoperationer som slipning, polering eller beläggning kan användas för att minska ytjämnheten och förbättra korrosionsbeständigheten.
Miljöfaktorer
Miljön där de 3D-tillverkade delarna används har en betydande inverkan på deras korrosionsbeständighet.
Temperatur och luftfuktighet
Höga temperaturer och luftfuktighet kan påskynda korrosionsprocessen. I en fuktig miljö kan vatten kondensera på delens yta, vilket ger en elektrolyt för elektrokemisk korrosion. Förhöjda temperaturer kan öka hastigheten för kemiska reaktioner, vilket ytterligare främjar korrosion. Till exempel, i en varm och fuktig industriell miljö, kan metalldelar korrodera snabbare jämfört med delar som används i en torr och sval miljö.
Kemisk exponering
Exponering för kemikalier som syror, baser och salter kan orsaka korrosion. Olika material har olika motståndskraft mot dessa kemikalier. Till exempel kan delar tillverkade av aluminium korrodera snabbt i sura miljöer, medan delar av rostfritt stål är mer motståndskraftiga. Att förstå miljöns kemiska sammansättning och välja lämpligt material är avgörande för att säkerställa korrosionsbeständighet.
Testning och kvalitetskontroll
För att säkerställa korrosionsbeständigheten hos 3D-tillverkade delar är rigorösa tester och kvalitetskontrollåtgärder nödvändiga.
Saltspraytestning
Saltsprayprovning är en vanlig metod som används för att utvärdera korrosionsbeständigheten hos material. I detta test utsätts delar för en saltladdad dimma under en specificerad period. Utseendet av korrosionsprodukter på delens yta utvärderas sedan. Detta test ger en indikation på hur delen kommer att prestera i en marin- eller kustmiljö.
Elektrokemisk testning
Elektrokemisk testning kan användas för att mäta korrosionshastigheten hos ett material. Tekniker som potentiodynamisk polarisation och elektrokemisk impedansspektroskopi kan ge information om korrosionsmekanismen och effektiviteten hos skyddande beläggningar.
Slutsats
Korrosionsbeständigheten hos 3D-tillverkade delar påverkas av materialval, tillverkningsprocessen och miljöfaktorer. Som leverantör av 3D Manufacturing förstår vi vikten av dessa faktorer och tar hänsyn till dem under design och tillverkning av delar. Genom att noggrant välja material, optimera tillverkningsprocessen och genomföra rigorösa test- och kvalitetskontrollåtgärder kan vi producera 3D-tillverkade delar med utmärkt korrosionsbeständighet.
Om du är i behov av 3D-tillverkade delar med hög korrosionsbeständighet, inbjuder vi dig att kontakta oss för en detaljerad diskussion. Vårt team av experter kan hjälpa dig att välja rätt material och tillverkningsprocesser för att möta dina specifika krav.
Referenser
- Jones, DA (1992). Principer och förebyggande av korrosion. Prentice Hall.
- Schutz, W. (2008). Korrosionskontroll inom teknik. Wiley - VCH.
- ASM Handbook, Volym 13A: Korrosion: Grunderna, testning och skydd. ASM International.