ما هو تآكل المعادن؟ الأسباب واستراتيجيات الوقاية

يؤدي انزلاق جزأين معدنيين إلى تآكلهما، ويسمى ذلك "تآكل المعدن"ومع ذلك، لا يحتاج إلى حركة انزلاق مستمرة بين الأسطح بمرور الوقت، فحتى اتصال واحد غير محاذٍ يمكن أن يسبب التآكل. ويتسبب عيب التآكل في الالتصاق غير المرغوب فيه بين الأجزاء المعدنية، مما يزيد من معدل الخلل والصيانة المكلفة. 

لمنع التآكل، من الضروري فهم ما هو التآكل في المعدن وأسبابه واستراتيجيات مكافحة التآكل. تابع القراءة، ستتضمن هذه المقالة كل هذه التوضيحات. 

 

ما هو التآكل المعدني؟ التعريف والظاهرة

ما هو التآكل في المعدن؟ يتسم هذا التآكل بأنه تآكل لاصق بين الأسطح المعدنية بسبب الاحتكاك الناتج عن الضغط العالي. يعمل ضغط الاحتكاك المفرط على نقل المادة من سطح منزلق إلى آخر، مما يتسبب في التآكل والالتصاق. يمكنك تحديد منطقة التآكل من خلال تحديد الأضرار المرئية على سطح القطعة، والتي عادة ما تكون خشنة أو بارزة أو ممزقة. لذا، فإن أي خدوش أو تدهور في المادة أو نتوء قد يشير إلى هذا العيب. 

آلية التآكل/المجاملة: ResearchGate 

التآكل المعدني هو ظاهرة مجهرية مرتبطة بتشوهات بلاستيكية موضعية في نقاط التلامس العالية للسطح. مع تآكل طبقات الأكسيد على الأسطح المعدنية، تلامس جزيئات المعدن العارية بشكل مباشر. وتشكل روابط معدنية تساعد في نقل المواد البسيطة أو اللحام البارد، مما يؤدي إلى ظهور كتل مرتفعة (تسمى الكتل). تزيد هذه الكتل من الاحتكاك مع استمرار حركة الانزلاق.

تآكل الالتصاق على المحمل

علاوة على ذلك، فإن التآكل يكون عرضة لجميع المعادن والسبائك، وخاصة مكونات الصفائح مثل تلك المنتجة باستخدام عملية ختم الألومنيوم أو غيرها من عناصر تشكيل الصفائح المعدنية. ويمكن ملاحظتها أيضاً في أدوات التثبيت، والأنظمة الهيدروليكية، والمحامل، وما إلى ذلك.

 

تآكل المعادن مقابل التآكل الكاشط مقابل التآكل الناتج عن التآكل

لفهم تآكل المعدن بشكل أفضل، دعنا نقارنه بنوعين آخرين من التآكل؛ التآكل الكاشط والتآكل الناتج عن التآكل. كل هذه التآكلات مميزة بسبب أسبابها وآلية تكوينها.

اهتراء ناجم عن الكشط 

يوضح الجدول أدناه الاختلافات الرئيسية باختصار؛

البعد	تآكل المعدن	اهتراء ناجم عن الكشط	ملابس التآكل
سبب	تآكل المادة اللاصقة نتيجة تلامس المعدن مع المعدن تحت الحمل.	الجسيمات الصلبة تكشط أو تتسبب في تآكل السطح.	التفاعلات الكيميائية تؤدي إلى تدهور المادة.
الآثار	تمزيق السطح واللحام البارد	الأخاديد أو الخدوش أو التآكل السطحي.	الصدأ أو التآكل أو فقدان المادة بشكل موحد.
الشروط	ضغط مرتفع وانزلاق وتزييت غير كافي.	وجود حطام أو جزيئات كاشطة.	التعرض للرطوبة أو الأملاح أو المواد الكيميائية.
الوقاية	مواد التشحيم، والمعادن غير المتشابهة، أو الطلاءات السطحية.	مواد أكثر صلابة، وطلاءات مقاومة للتآكل.	سبائك مقاومة للتآكل، والأفلام الواقية.
التطبيقات المتأثرة	المحامل والخيوط والمكونات الهيدروليكية.	الأدوات وأحزمة النقل وأنظمة الطحن.	المنشآت البحرية وخطوط الأنابيب والمعدات الخارجية.

 

ما هي أسباب تآكل المعدن؟

السبب الرئيسي وراء تآكل المعدن هو الاحتكاك بين قطعتين معدنيتين أو أكثر، وعادة ما يكون ذلك نتيجة لقوة الاحتكاك المتزايدة تحت ضغط مرتفع. ومع ذلك، يمكن أن يكون الاحتكاك نتيجة لعدة أسباب مستقلة، وكلها تؤدي إلى تآكل الأسطح المعدنية. ويشمل ذلك عدم توافق المواد، ونقص التزييت، والإجهاد المفرط على الأجزاء المنزلقة، وخشونة السطح، وما إلى ذلك.

دعونا نناقش بعض الأسباب الرئيسية باختصار؛

تكوين الخامات: يؤدي انزلاق مواد متشابهة ذات خصائص معدنية متماثلة إلى توليد الحرارة وتليين المادة لنقلها على المستوى المجهري من سطح إلى آخر. لذا، يتم لحام هذا النقل على الجزء الثاني وينتج عنه تآكل المادة.

نقص التشحيم: يؤدي نقص التشحيم بين الأسطح الدوارة أو المنزلقة إلى زيادة الاتصال المباشر بين جزيئات المادة، مما يؤدي إلى تكثيف التسخين الموضعي ويسبب التآكل.

الإجهاد المفرط: تسمح الأحمال العالية أو ضغط التلامس بتفاعل أكبر بين الأسطح وتزيد من الإجهاد المحلي. وهذا يعزز التآكل، وخاصة في مكونات التثبيت.

جودة تشطيب السطح: إن التشطيبات السطحية الخشنة تسهل وجود المزيد من نقاط التلامس حيث ينزلق أو يتحرك جزأين أو أكثر، مما يزيد من الاحتكاك وبالتالي التآكل. 

التأثيرات الحرارية: ارتفاع درجات الحرارة أو تقلبها هو سبب آخر. فهي تسرع تدهور المواد التشحيمية وتشوهها وتآكلها.

الأسباب البيئية: يؤدي التآكل على أسطح الأجزاء والتشغيل في البيئات الكاشطة إلى الاحتكاك والتآكل. 

تشير هذه الأسباب إلى أن الجودة العامة للأجزاء المصنعة واعتبارات التجميع تؤثر على التآكل في الأجزاء المعدنية. وفي الوقت نفسه، ترتبط بعض الأسباب بالتعامل والعمليات.

 

كيف تمنع حدوث الحكة؟ ست استراتيجيات عملية

مثبتات مرشوشة

بعد فهم ما هو التآكل في المعدن وأسبابه، دعنا ننتقل إلى إجراءات أو استراتيجيات الوقاية، من اختيار المادة المناسبة إلى الطلاء الإضافي على سطح الجزء. 

1. تجنب المواد المتشابهة 

اقتران المعادن غير المتشابهة 

إن الأجزاء المصنوعة من نفس المادة تعمل على تسريع نقل المواد والعمل البارد، في حين أن المواد المختلفة تعطي أفضل خصائص مقاومة التآكل. لذا، تحقق من الخصائص المعدنية للأجزاء المنزلقة وتأكد من أنها ذات هياكل مميزة. على سبيل المثال، قد يكون استخدام جزء نحاسي وآخر من النحاس الأصفر هو الحل الأفضل بدلاً من التركيبة المتشابهة. يمكنك قراءة الاختلافات المعدنية لـ النحاس مقابل النحاس هنا. وبالتالي، يمكن أن يكون الألومنيوم والصلب زوجًا متوافقًا آخر.

2. التزييت بين الأسطح 

تشحيم الجزء المنزلق من الرف 

يمكنك استخدام مواد التشحيم التي تحتوي على عناصر مضادة للتآكل مثل النيكل وثنائي كبريتيد الموليبدينوم. توفر مواد التشحيم حاجزًا بين أسطح التلامس وتقلل من الاحتكاك. وبالتالي، يمكن أن تعمل مواد التشحيم الصلبة مثل PTFE بشكل أفضل في بعض الظروف.

3. تطبيق طلاء السطح 

تعد طلاء الأسطح إحدى الاستراتيجيات الفعّالة في منع تآكل المعدن، حيث يعمل الطلاء كحاجز مادي ويقلل من التفاعل. لتقليل الاحتكاك، من الضروري أيضًا أن يكون السطح أملسًا.

طلاء مضاد للتآكل 

نترات التيتانيوم والزنك والفوسفات هي بعض الأمثلة على مواد الطلاء المضادة للتآكل، والتي يمكن تطبيقها مع الطلاء الكهربائي أو الطلاء غير الكهربائيبالإضافة إلى ذلك، يمكنك تطبيق ترسب البخار من AlCrN أو TiAlN لتقليل مخاطر الالتصاق إلى الحد الأدنى.

إذا كنت مهتمًا أكثر، اقرأ الطلاء الكهربائي مقابل الأكسدةطريقتان يمكن استخدامهما لمنع تآكل المعدن. 

4. التحكم في الحمل وضغط التلامس 

سواء كانت مثبتات أو محامل أو مكابس هيدروليكية، تجنب الأحمال الزائدة وضغوط التلامس العالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي الأحمال المسبقة المفرطة أيضًا إلى زيادة الاحتكاك. لضمان ذلك، استخدم أدوات معايرة، وفكر في التزييت وأنظمة التحكم الرقمية.

5. النظر في العوامل الخارجية 

قم بتطبيق اللمسات النهائية اللازمة وفكر في متغيرات التشغيل إذا كنت تستخدم أجزاء معدنية في ظروف بيئية قاسية مثل البيئات البحرية والحمضية والرطبة ودرجات الحرارة العالية والكاشطة. قد تحتاج أيضًا إلى التفكير في خيارات المواد في مثل هذه الظروف. 

6. صيانة دورية

قم بتنظيف الحطام والملوثات والتآكل بشكل منتظم. ثم أعد وضع مادة التشحيم. وهذا يضمن التشغيل المستمر دون تآكل.  

 

ما هي المعادن الأكثر عرضة للتشقق؟

على الرغم من أن جميع أنواع المعادن والسبائك يمكن أن تتعرض للتآكل، إلا أن بعضها أكثر عرضة لذلك بسبب خصائصها المعدنية المواتية. من المرجح أن تعاني الأجزاء المعدنية ذات اللدونة العالية والقابلية للتشكيل من التآكل، مثل الألومنيوم، ستان ستيل، والصلب الأوستنيتي. بالإضافة إلى ذلك، فإن المعدن الذي يكوّن طبقات أكسيد يمكن أن يزيد أيضًا من خطر التآكل.

تلميع الألمنيوم

الألومنيوم معدن ناعم نسبيًا يتمتع بقدرة عالية على السحب، لذا فإن المادة تميل إلى التآكل والتصلب بسهولة. وبشكل خاص، فإن مكونين متحركين مصنوعين من الألومنيوم معرضان لخطر كبير. ومن الأمثلة على ذلك الخيوط وأدوات التثبيت وشرائح الأبواب.

التآكل في ختم الألومنيوم 

لمنع تآكل الألومنيوم، قلل الضغط واستخدم مواد التشحيم. يمكنك أيضًا استخدام الأكسدة أو غيرها من التشطيبات الصلبة. 

تلميع الفولاذ المقاوم للصدأ

إن الدرجات الأوستنيتية من الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر عرضة للتآكل مقارنة بالدرجات الأخرى، مثل 303 و304 و316 وما إلى ذلك. والسبب في ذلك هو قابليتها للسحب وخصائصها في التصلب. وبالتالي، فإن غياب السطح الصلب وتكوين طبقات أكسيد ذاتية التخميد يساهمان بشكل أكبر في حدوث التآكل.

التآكل على مثبتات الفولاذ المقاوم للصدأ

لمنع تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ، استخدم درجات مختلفة مثل 316 و420، استخدم طلاء سطحي من مادة PTFE، وتطبيق التشحيم المناسب. 

خدش التيتانيوم 

تجعل قدرة التعامل مع الإجهاد العالي والتوصيل الحراري المنخفض التيتانيوم أكثر عرضة للتآكل المعدني. تتمتع درجات التيتانيوم بمعاملات احتكاك عالية تعمل أيضًا على تعزيز التصاق المواد.

لمنع تآكل التيتانيوم، قم بتحسين التصميم للحصول على تركيز منخفض الإجهاد، وتطبيق الطلاءات مثل TiN، وتزييت الأسطح.

 

وتلخيصا 

إن قابلية التشكيل، والسحب، والتصلب، والنعومة، هي الخصائص الأساسية للمواد التي تجعل المعدن عرضة للتآكل. وفي الوقت نفسه، فإن كسر السطح، والإجهاد العالي، وعدم المحاذاة، وارتفاع درجة الحرارة، وغيرها من الظروف التشغيلية هي الأسباب الرئيسية وراء ذلك. ومع ذلك، يمكنك تكييف الاستراتيجيات المناسبة للوقاية، مثل تطبيق مواد التشحيم، وطلاء السطح، وتجنب الإجهاد المفرط. 

بشكل عام، يساعد تحسين اقتران المواد ومعالجة السطح في معالجة خدش المعدنفي ProlenTech، يمكننا تقديم خدمات شاملة لتشطيب الأسطح والطلاء المضاد للتآكل، سواء كانت براغي مُشَغَّلة بواسطة آلة CNC أو منتجات صفائح معدنية. بالإضافة إلى ذلك، يساعدك مهندسونا وخبراء الصناعة في اختيار المواد وحلول التشحيم المناسبة. 

من تفجير حبة إلى جانب الأكسدة وطلاء النتريد، لدينا حلول شاملة لمعالجة الأسطح. قم بتحميل تصميمك واطلب عرض أسعار اليوم!

 

الأسئلة الشائعة

ما هو التآكل في الأجزاء المعدنية؟

التآكل هو تآكل لاصق يحدث عندما تنزلق سطحين معدنيين على بعضهما البعض تحت الضغط، وينتج عن احتكاك مجهري - لحام المادة عند نقاط التلامس. 

كيفية تجنب التآكل المعدني بين أجزاء الألومنيوم؟

يساعد التشحيم المناسب، والأكسدة الأنوية للحصول على لمسة نهائية ناعمة، وتقشير الألومنيوم بالمعدن الصلب لتطبيقات الانزلاق على تجنب التآكل بين أجزاء الألومنيوم. 

ما هي التطبيقات الأكثر عرضة لتآكل المعادن؟

من المرجح أن تعاني التطبيقات المتعلقة بالانزلاق والتثبيت والاتصالات ذات الضغط العالي من التآكل. ومن الأمثلة على ذلك البراغي والصواميل وأجزاء الآلات والمحامل والمكابس وبوابات الصمامات.

ما هي مواد التشحيم المضادة للاحتكاك؟

تعد مادة PTFE وثنائي كبريتيد الموليبدينوم ومركبات مقاومة التآكل ومواد التشحيم للأغشية الجافة من بعض مواد التشحيم المضادة للتآكل. ومن بين مواد التشحيم الشائعة في السوق لتطبيقات مقاومة التآكل WD-40®.