Kuidas ennetada korrosiooni?

Korrosiooni ennetamine vähendab sageli ettevõtte kulusid ja pikendab toodete eluiga, kuid õige meetodi valik võib olla üsna keeruline. Arvesse tuleb võtta nii kaitstava detaili suurust kui ka materjali, töökeskkonda jm tegureid. Tihti on otstarbekas kombineerida ka mitut ennetusmeetodit. Üheks kõige levinumaks meetodiks korrosiooni ennetamisel on õige materjali valik, kuid tihti arvestatakse vaid materjali hinna ning mehaaniliste, elektriliste või optiliste omadustega. See aga võib oluliselt lühendada valminud toote eluiga, kui mõne selle olulise komponendi materjal kasutatavas keskkonnas vastu ei pea.

Oluline on materjal.

Samuti ei saa kombineerida neid metalle, millel on suur aktiivsuste erinevus (näiteks alumiinium ja teras), kuna sellisel juhul võib kergesti tekkida galvaaniline korrosioon, mille käigus toimub piisava niiskuse korral aktiivsema metalli intensiivne hävimine.

Sageli võib toote eluiga oluliselt pikendada, kui kriitilised komponendid on valmistatud korrosioonikindlamatest materjalidest, kuid need võivad olla kallimad. Seetõttu on mõnikord soodsam kasutada hoopis odavamaid ja vähem vastupidavaid materjale koos täiendavate korrosiooniennetusmeetoditega. Näiteks on üheks levinumaks konstruktsioonimaterjaliks just teras, mis võib piisava paksuse ja korrodeeriva aine äravoolu tagamisel üsna kaua vastu pidada.

Väldi korrodeeruvat keskkonda. Materjalide korrosiooni saab oluliselt aeglustada, kui takistada nende kokkupuudet korrodeeriva keskkonnaga. Selleks on kasutusel sõltuvalt rakendusvaldkonnast erinevad kaitsekatted, mis võivad olla nii polümeersed, metallilised, keraamilised kui ka komposiitsed.

Inhibiitorid. Teatud rakendustes ei pruugi kaitsekatete kasutamine olla otstarbekas (nt torude sisepinnad) ja sellisel juhul võib kasutada inhibiitoreid, mis vähendavad keskkonna korrodeerivat toimet. Näitena võib siin tuua hapniku eemaldamist keskkonnast amiinide ja hüdrasiinide abil.

Inhibiitoreid on sageli kasutatud ka komponendina värvides, et anda neile pikaajalisem kaitsevõime ka väiksemate kriimustuste korral. Nimelt vabaneb värvikihi kriimustamisel inhibiitor ja muudab lokaalselt keskkonna vähem korrodeerivaks.

Katoodne kaitse. Viimaseks levinumaks meetodiks korrosiooni ennetamisel, kus kaitstav metall pingestatakse negatiivselt, mis ei võimalda temal oksüdeeruda. Seda on võimalik teha välise vooluallika või aktiivsema metalli abil.

Viimane on eelistatud just laevade korral, kus tihti kinnitatakse kere külge tsingist plokid/plaadid, mis on elektrokeemiliselt aktiivsemad, kui kere materjaliks olev teras. Seega korrodeeruvad eelistatult just tsingist detailid ja nii kaua kuni tsinki jätkub, on ka selle vahetus läheduses olev teras roostetamise eest kaitstud.Pisemate detailide korral kaetakse aga sageli kogu objekt tsingiga. Pikkade torujuhtmete korral on pigem eelistatud välised vooluallikad (üks ca 100 km kohta), mis tagavad negatiivse potentsiaali abil metalli pikaajalise kaitse korrosiooni eest.

KAITSEKATTED KORROSIOONI VASTU 

Polümeersed katted

Ehk värvid ja lakid. Kõige enam levinud, kuna on soodsad ja neid on võimalik kerge vaevaga erinevatele pindadele kanda. Ei ole väga kulumiskindlad ning peavad olema üsna paksud, vahel mõni millimeeter, või isegi mitmekihilised, et tagada alusmaterjalile pikaajalist kaitset. Ideaalsed suuremate ehitiste ja masinate katmiseks, kuid ei sobi täppisdetailide kaitseks, kus mõõtmed on olulised.

Metallilised katted 

Nt nikkel ja kroom, mis on üsna kulumiskindlad ning annavad kaetavale metallile pikaajalise esteetilise välimuse.

Võimalik elektrokeemiliselt sadestada vaid elektrit juhtivatele aluspindadele, nt terasele, ja lahused.Protsessil eralduvad aurud võivad kahjustada tervist. Seetõttu tuleb kasutada sobivaid kaitsevahendeid ja teostada katmist vaid korralikult ventileeritud ruumides.

Õhukesed keraamilised katted

Kasutatakse nii detailide kulumiskindluse tõstmiseks kui ka korrosiooni tõkestamise eesmärgil. Nt on puuride pinnad kaetud sageli õhukese titaannitriidi või sarnaste ülikõvade materjalikihtidega, et vähendada nende kulumist. 

Valmistatakse enamasti vaakumis füüsilise aurufaasist sadestuse (PVD) meetodil, mis sobib hästi just tasaste pindade katmiseks. Mõningate objektide, nt puuride korral ei piisa ühe külje katmisest ja siis tuleb sadestamine teostada mitmelt poolt, et oleks tagatud ühtlane kate. 

Sageli on aga täppisdetailid veelgi keerukama kujuga ning PVD meetodil enam kõiki detaili osi kaetud ei saa.

Üheks parimaks meetodiks selliste objektide katmisel on aatomkihtsadestus (ALD), mis võimaldab aatomitest “kokku laduda” vajaliku koostise ja struktuuriga üliõhukesi materjalikihte.

Materjali sadestamine põhineb vahelduvatel iseküllastuvatel reaktsioonidel, nii on võimalik ühtlase paksuse materjalikihiga katta nii seest kui väljast isegi poorseid materjale. ALD meetod sobib ka väiksemate elektroonikadetailide katmiseks, et pikendada nende eluiga niiskemas keskkonnas.

Autor: Maido Merisalu, Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi kiletehnoloogia labori insener, doktorant