Hoe kan de corrosiebestendigheid van de grondstoffen voor rollenkettingen worden gewaarborgd?
1. Materiaalselectie
1.1 Kies staal met een hoge corrosiebestendigheid.
Staal is de belangrijkste grondstof voor rollenkettingen, en de corrosiebestendigheid ervan heeft een directe invloed op de levensduur en prestaties van de rollenkettingen. Het kiezen van staal met een hoge corrosiebestendigheid is de eerste stap om de corrosiebestendigheid van de rollenkettingen te garanderen.rollenkettingen.
Toepassingen van roestvrij staal: Roestvrij staal is een van de meest gebruikte corrosiebestendige staalsoorten. Het bevat een bepaalde hoeveelheid chroom, dat een dichte chroomoxidefilm op het oppervlak kan vormen om te voorkomen dat corrosieve stoffen in het staal doordringen. Zo heeft roestvrij staal 304 bijvoorbeeld een chroomgehalte van ongeveer 18%, wat zorgt voor een goede corrosiebestendigheid en geschikt is voor algemene corrosieve omgevingen. In sommige speciale omgevingen, zoals zeewater met een hoog chloridegehalte, heeft roestvrij staal 316 een sterkere weerstand tegen putcorrosie dankzij de toevoeging van molybdeen. De corrosiebestendigheid is dan ongeveer 30% hoger dan die van roestvrij staal 304.
Corrosiebestendigheid van gelegeerd staal: Gelegeerd staal kan de corrosiebestendigheid van staal aanzienlijk verbeteren door de toevoeging van diverse legeringselementen, zoals nikkel, koper, titanium, enz. De toevoeging van nikkel kan bijvoorbeeld de stabiliteit van de passiveringslaag van staal verbeteren, en koper kan de corrosiebestendigheid van staal in een atmosferische omgeving verhogen. Na een geschikte warmtebehandeling kunnen sommige hoogwaardige gelegeerde staalsoorten een uniforme oxidefilm op het oppervlak vormen, waardoor hun corrosiebestendigheid verder wordt verbeterd. Neem bijvoorbeeld een gelegeerd staal dat nikkel en koper bevat: de corrosiesnelheid ervan in een industriële atmosferische omgeving is slechts 1/5 van die van gewoon koolstofstaal.
Het effect van oppervlaktebehandeling van staal op corrosiebestendigheid: Naast de keuze van het juiste staal is oppervlaktebehandeling ook een belangrijk middel om de corrosiebestendigheid van staal te verbeteren. Zo wordt bijvoorbeeld een laag zink, nikkel of andere metalen op het staaloppervlak aangebracht door middel van galvaniseren. Deze laag vormt een fysieke barrière die voorkomt dat corrosieve stoffen in contact komen met het staal. De gegalvaniseerde laag heeft een goede corrosiebestendigheid in een atmosferische omgeving en de corrosiebestendigheid kan tientallen jaren meegaan. De vernikkelde laag heeft een hogere hardheid en een betere slijtvastheid en kan de corrosiebestendigheid van staal ook effectief verbeteren. Daarnaast kan een chemische conversiefilmbehandeling, zoals fosfatering, een chemische conversiefilm op het staaloppervlak vormen die de corrosiebestendigheid en de hechting van de coating verbetert.
2. Oppervlaktebehandeling
2.1 Verzinken
Verzinken is een van de belangrijkste methoden voor de oppervlaktebehandeling van stalen rollenkettingen. Door het stalen oppervlak te bedekken met een zinklaag, kan de corrosiebestendigheid aanzienlijk worden verbeterd.
Beschermingsprincipe van de gegalvaniseerde laag: Zink vormt in de atmosfeer een dichte zinkoxidefilm, die voorkomt dat het corrosieve medium in contact komt met het staal. Wanneer de gegalvaniseerde laag beschadigd raakt, fungeert het zink tevens als opofferingsanode om het staal tegen corrosie te beschermen. Studies hebben aangetoond dat de corrosiebestendigheid van de gegalvaniseerde laag tientallen jaren kan bedragen en dat de corrosiesnelheid in een normale atmosferische omgeving slechts ongeveer 1/10 is van die van gewoon staal.
Het effect van het galvaniseerproces op de corrosiebestendigheid: Gangbare galvaniseerprocessen zijn onder andere thermisch verzinken en elektrolytisch verzinken. De zinklaag die door thermisch verzinken wordt gevormd, is dikker en beter bestand tegen corrosie, maar er kunnen oneffenheden op het oppervlak voorkomen. Elektrolytisch verzinken maakt het mogelijk om de dikte van de zinklaag te controleren, waardoor het oppervlak uniformer en gladder wordt. Zo kan met elektrolytisch verzinken de dikte van de zinklaag bijvoorbeeld worden geregeld tussen 5 en 15 μm. De corrosiebestendigheid is vergelijkbaar met die van thermisch verzinken, maar de oppervlaktekwaliteit is beter. Dit maakt elektrolytisch verzinken geschikt voor rollenkettingen met hoge eisen aan het oppervlak.
Onderhoud en voorzorgsmaatregelen voor de gegalvaniseerde laag: De gegalvaniseerde laag moet tijdens gebruik worden onderhouden om mechanische schade te voorkomen. Als de gegalvaniseerde laag beschadigd raakt, moet deze tijdig worden gerepareerd om te voorkomen dat het staal wordt blootgesteld aan het corrosieve medium. Daarnaast kan de corrosiebestendigheid van de gegalvaniseerde laag in bepaalde speciale omgevingen, zoals sterk zure of alkalische omgevingen, tot op zekere hoogte worden beïnvloed. Het is daarom noodzakelijk om een geschikt galvanisatieproces en de bijbehorende beschermingsmaatregelen te kiezen, afhankelijk van de specifieke omgeving.
2.2 Vernikkelingsbehandeling
Vernikkelen is een andere effectieve methode om de corrosiebestendigheid van rollenkettingstaal te verbeteren. De vernikkelde laag heeft een goede corrosie- en slijtvastheid.
Corrosiebestendigheid van nikkelbeplating: Nikkel heeft stabiele elektrochemische eigenschappen en kan in veel corrosieve media een stabiele passiveringslaag vormen, waardoor het contact van het corrosieve medium met het staal effectief wordt voorkomen. De corrosiebestendigheid van de nikkelbeplating is beter dan die van de zinklaag, vooral in een omgeving met chloride-ionen, en de weerstand tegen putcorrosie is sterker. In een zeewateromgeving met chloride-ionen is de corrosiebestendigheid van de nikkelbeplating bijvoorbeeld 3 tot 5 keer langer dan die van de zinklaag.
Het vernikkelingsproces en de impact ervan op de prestaties: Gangbare vernikkelingsprocessen zijn galvanisch vernikkelen en chemisch vernikkelen. De galvanisch vernikkelde laag heeft een hoge hardheid en goede slijtvastheid, maar stelt hoge eisen aan de vlakheid van het substraatoppervlak. Chemisch vernikkelen kan een uniforme coating vormen op het oppervlak van een niet-geleidend substraat, waarbij de dikte en samenstelling van de coating kunnen worden aangepast via procesparameters. Zo kan bijvoorbeeld met chemisch vernikkelen een nikkellaag met een dikte van 10-20 μm worden gevormd op het oppervlak van rollenkettingstaal, met een hardheid van meer dan HV700. Dit resulteert niet alleen in een goede corrosiebestendigheid, maar ook in een goede slijtvastheid.
Toepassingen en beperkingen van vernikkelen: Vernikkelen wordt veel gebruikt in rollenkettingproducten met hoge eisen aan corrosie- en slijtvastheid, zoals in de chemische industrie, de voedingsmiddelenindustrie en andere sectoren. Het vernikkelingsproces is echter relatief complex en kostbaar, en in sommige sterk zure en sterk alkalische omgevingen is de corrosiebestendigheid van de vernikkelde laag tot op zekere hoogte beperkt. Bovendien moet het afvalwater dat tijdens het vernikkelingsproces ontstaat, strikt worden gezuiverd om milieuvervuiling te voorkomen.
3. Warmtebehandelingsproces
3.1 Afschrik- en temperingsbehandeling
Afschrikken en temperen is een essentieel proces voor de warmtebehandeling van grondstoffen voor rollenkettingen. Door de combinatie van afschrikken en temperen op hoge temperatuur kunnen de algehele eigenschappen van staal aanzienlijk worden verbeterd, waardoor de corrosiebestendigheid toeneemt.
De rol van afschrikken en parameterselectie: Afschrikken kan staal snel afkoelen, zeer sterke structuren zoals martensiet vormen en de hardheid en sterkte van het staal verbeteren. Voor grondstoffen voor rollenkettingen worden olie en water als gangbare afschrikmedia gebruikt. Bijvoorbeeld, bij sommige middelmatig koolstofhoudende gelegeerde staalsoorten kan afschrikken met olie de vorming van afschrikscheuren voorkomen en een hogere hardheid opleveren. De keuze van de afschriktemperatuur is cruciaal, over het algemeen tussen 800℃ en 900℃, en de hardheid na afschrikken kan HRC45-55 bereiken. Hoewel de hardheid van het afgeschrikte staal hoog is, is de interne restspanning groot en de taaiheid laag, waardoor temperen op hoge temperatuur nodig is om deze eigenschappen te verbeteren.
Optimalisatie van het temperen bij hoge temperaturen: Temperen bij hoge temperaturen vindt meestal plaats tussen 500℃ en 650℃, en de tempertijd bedraagt doorgaans 2 tot 4 uur. Tijdens het temperproces wordt de restspanning in het staal opgeheven, neemt de hardheid licht af, maar verbetert de taaiheid aanzienlijk. Bovendien kan een stabiele getemperde troostietstructuur worden gevormd, die goede algehele mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid heeft. Studies hebben aangetoond dat de corrosiebestendigheid van staal na harden en temperen met 30% tot 50% kan worden verbeterd. In een industriële atmosfeeromgeving is de corrosiesnelheid van de grondstoffen voor rollenkettingen die zijn gehard en getemperd bijvoorbeeld slechts ongeveer een derde van die van onbehandeld staal. Daarnaast kan harden en temperen ook de vermoeiingsweerstand van staal verbeteren, wat van groot belang is voor het langdurig gebruik van rollenkettingen onder dynamische belastingen.
Het mechanisme van de invloed van harden en temperen op de corrosiebestendigheid: Harden en temperen verbetert de microstructuur van staal, verhoogt de oppervlaktehardheid en taaiheid, en daarmee het vermogen om erosie door corrosieve media te weerstaan. Enerzijds kan een hogere hardheid de mechanische slijtage van het corrosieve medium op het staaloppervlak verminderen en de corrosiesnelheid verlagen; anderzijds kan een stabiele structuur de diffusiesnelheid van het corrosieve medium vertragen en het optreden van corrosiereacties uitstellen. Tegelijkertijd kan harden en temperen ook de weerstand van het staal tegen waterstofbrosheid verbeteren. In sommige corrosieve omgevingen met waterstofionen kan het effectief voorkomen dat het staal voortijdig bezwijkt als gevolg van waterstofbrosheid.
4. Kwaliteitsinspectie
4.1 Testmethode voor corrosiebestendigheid
De corrosiebestendigheidstest van de grondstoffen voor de rollenketting is een cruciale stap in het waarborgen van de kwaliteit. Door middel van wetenschappelijke en verstandige testmethoden kan de corrosiebestendigheid van het materiaal in verschillende omgevingen nauwkeurig worden beoordeeld, wat een garantie biedt voor de betrouwbaarheid van het product.
1. Zoutsproeitest
De zoutsproeitest is een versnelde corrosietestmethode die een oceaan- of vochtige omgeving simuleert en wordt veel gebruikt om de corrosiebestendigheid van metalen materialen te beoordelen.
Testprincipe: Het rollenkettingmonster wordt in een zoutneveltestkamer geplaatst, zodat het oppervlak van het monster continu wordt blootgesteld aan een bepaalde concentratie zoutnevel. De chloride-ionen in de zoutnevel versnellen de corrosiereactie van het metalen oppervlak. De corrosiebestendigheid van het monster wordt beoordeeld door de mate van corrosie van het monster gedurende een bepaalde periode te observeren. Volgens de internationale norm ISO 9227 wordt bijvoorbeeld een neutrale zoutneveltest uitgevoerd met een zoutnevelconcentratie van 5% NaCl-oplossing, een temperatuur van ongeveer 35 °C en een testduur van doorgaans 96 uur.
Resultaatbeoordeling: De corrosiebestendigheid wordt beoordeeld aan de hand van indicatoren zoals corrosieproducten, putcorrosiediepte en corrosiesnelheid op het oppervlak van het monster. Voor roestvrijstalen rollenkettingen geldt dat na een zoutsproeitest van 96 uur de putcorrosiediepte minder dan 0,1 mm en de corrosiesnelheid minder dan 0,1 mm/jaar moet zijn om te voldoen aan de gebruikseisen van algemene industriële omgevingen. Voor gelegeerde stalen rollenkettingen geldt na galvanisatie of vernikkeling dat de resultaten van de zoutsproeitest aan hogere eisen moeten voldoen. Zo vertoont een vernikkelde rollenketting na een zoutsproeitest van 96 uur geen duidelijke corrosie op het oppervlak en is de putcorrosiediepte minder dan 0,05 mm.
2. Elektrochemische test
Elektrochemische testen kunnen een dieper inzicht geven in de corrosiebestendigheid van materialen door het elektrochemische gedrag van metalen in corrosieve media te meten.
Polarisatiecurvetest: Het rollenkettingmonster wordt gebruikt als werkelektrode en ondergedompeld in een corrosief medium (zoals een 3,5% NaCl-oplossing of een 0,1 mol/L H₂SO₄-oplossing). De polarisatiecurve wordt vervolgens geregistreerd met een elektrochemisch werkstation. De polarisatiecurve geeft parameters weer zoals de corrosiestroomdichtheid en het corrosiepotentiaal van het materiaal. Zo moet bijvoorbeeld voor een rollenketting van roestvrij staal 316 de corrosiestroomdichtheid in een 3,5% NaCl-oplossing lager zijn dan 1 μA/cm² en het corrosiepotentiaal dicht bij -0,5 V (ten opzichte van de verzadigde calomel-elektrode), wat wijst op een goede corrosiebestendigheid.
Elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS): Met de EIS-test kan de ladings-overdrachtsimpedantie en diffusie-impedantie van het materiaal in een corrosief medium worden gemeten om de integriteit en stabiliteit van de oppervlaktefilm te beoordelen. De corrosiebestendigheid van het materiaal kan worden vastgesteld door parameters zoals de capacitieve boog en de tijdconstante in het impedantiespectrum te analyseren. Zo moet bijvoorbeeld de ladings-overdrachtsimpedantie van gehard en getemperd rollenkettingstaal groter zijn dan 10⁴Ω·cm² in de EIS-test, wat aangeeft dat de oppervlaktefilm een goede beschermende werking heeft.
3. Onderdompelingstest
De onderdompelingstest is een corrosietestmethode die de daadwerkelijke gebruiksomgeving simuleert. Het rollenkettingmonster wordt gedurende lange tijd ondergedompeld in een specifiek corrosief medium om het corrosiegedrag en de veranderingen in prestaties te observeren.
Testomstandigheden: Kies een geschikt corrosief medium afhankelijk van de daadwerkelijke gebruiksomgeving van de rollenketting, zoals een zure oplossing (zwavelzuur, zoutzuur, enz.), een alkalische oplossing (natriumhydroxide, enz.) of een neutrale oplossing (zoals zeewater). De testtemperatuur wordt over het algemeen op kamertemperatuur of in het temperatuurbereik van de daadwerkelijke gebruiksomgeving gehouden en de testduur bedraagt meestal enkele weken tot enkele maanden. Rollenkettingen die in chemische omgevingen worden gebruikt, worden bijvoorbeeld 30 dagen ondergedompeld in een 3% H₂SO₄-oplossing bij 40 °C.
Resultatenanalyse: De corrosiebestendigheid wordt beoordeeld aan de hand van indicatoren zoals massaverlies, dimensionale verandering en verandering van de mechanische eigenschappen van het monster. Het massaverliespercentage is een belangrijke indicator voor de mate van corrosie. Voor roestvrijstalen rollenkettingen moet het massaverliespercentage na 30 dagen onderdompeling minder dan 0,5% bedragen. Voor rollenkettingen van gelegeerd staal moet het massaverliespercentage na oppervlaktebehandeling minder dan 0,2% bedragen. Daarnaast moeten ook de veranderingen in mechanische eigenschappen, zoals treksterkte en hardheid, van het monster worden getest om te garanderen dat het nog steeds aan de gebruikseisen in een corrosieve omgeving voldoet.
4. Ophangtest op locatie
De praktijktest houdt in dat het rollenkettingmonster direct wordt blootgesteld aan de daadwerkelijke gebruiksomgeving en dat de corrosiebestendigheid wordt beoordeeld door de corrosie gedurende langere tijd te observeren.
Testopzet: Kies een representatieve praktijkomgeving, zoals een chemische werkplaats, een offshoreplatform, een voedselverwerkingsfabriek, enz., en hang of bevestig het rollenkettingmonster met een bepaalde tussenafstand aan de apparatuur. De testduur bedraagt doorgaans enkele maanden tot enkele jaren om ervoor te zorgen dat het corrosiegedrag van het monster in de praktijkomgeving volledig kan worden geobserveerd.
Resultaten vastleggen en analyseren: Observeer en test de monsters regelmatig en registreer informatie zoals oppervlaktecorrosie en de morfologie van corrosieproducten. In een chemische werkplaatsomgeving vertoont een vernikkelde rollenketting bijvoorbeeld na een jaar hangen geen duidelijke corrosiesporen, terwijl een gegalvaniseerde rollenketting wel kleine putjes kan vertonen. Door de corrosie van monsters van verschillende materialen en behandelingsprocessen in de praktijk te vergelijken, kan de corrosiebestendigheid nauwkeuriger worden beoordeeld. Dit vormt een belangrijke basis voor de materiaalkeuze en het productontwerp.
5. Samenvatting
Het waarborgen van de corrosiebestendigheid van de grondstoffen voor de rollenketting is een systematisch proces, waarbij meerdere schakels betrokken zijn, zoals materiaalselectie, oppervlaktebehandeling, warmtebehandeling en strenge kwaliteitscontrole. Door geschikte staalsoorten met een hoge corrosiebestendigheid te selecteren, zoals roestvast staal en gelegeerd staal, en deze te combineren met oppervlaktebehandelingen zoals galvaniseren en vernikkelen, kan de corrosiebestendigheid van rollenkettingen aanzienlijk worden verbeterd. De afschrik- en ontlaatbehandeling in het warmtebehandelingsproces verbetert de algehele prestaties van het staal verder door de afschrik- en ontlaatparameters te optimaliseren, waardoor het staal een betere corrosiebestendigheid en mechanische eigenschappen heeft in complexe omgevingen.
Wat betreft kwaliteitscontrole biedt de toepassing van diverse testmethoden, zoals de zoutsproeitest, elektrochemische test, onderdompelingstest en ophangtest op locatie, een wetenschappelijke basis voor een uitgebreide evaluatie van de corrosiebestendigheid van grondstoffen voor rollenkettingen. Deze testmethoden simuleren verschillende gebruiksomgevingen en detecteren nauwkeurig het corrosiegedrag en de prestatieveranderingen van materialen onder diverse omstandigheden, waardoor de betrouwbaarheid en duurzaamheid van het product in de praktijk gewaarborgd worden.
Over het algemeen kan door de gecoördineerde optimalisatie van bovenstaande schakels de corrosiebestendigheid van grondstoffen voor rollenkettingen effectief worden verbeterd, de levensduur ervan worden verlengd en kan worden voldaan aan de gebruikseisen in verschillende industriële omgevingen.
Geplaatst op: 16 april 2025