Heb je ooit nagedacht over het belang van materiaalselectie in engineering? In deze blogpost verkennen we de fascinerende wereld van messing en zijn opmerkelijke corrosiebestendigheid. Als ervaren werktuigbouwkundig ingenieur deel ik waardevolle inzichten in hoe messing de tand des tijds doorstaat in verschillende toepassingen. Maak je klaar om de wetenschap achter de duurzaamheid van deze legering te ontdekken en leer hoe je de voordelen ervan kunt benutten in je projecten.
Messing, een Cu-Zn legering met zink als belangrijkste legeringselement, dankt zijn naam aan zijn gele kleur.
Afhankelijk van het type en de inhoud van de toegevoegde legeringselementen kan messing worden onderverdeeld in drie hoofdtypen: enkelfasig messing, duplexmessing en speciaal messing.
Wanneer het zinkgehalte lager is dan 36%, vormt het een eenfasige α vaste oplossing, vandaar bekend als α messing. Als het zinkgehalte tussen 36% en 45% ligt, wordt het α+β duplexmessing.
Messing met een zinkgehalte hoger dan 45% is onpraktisch vanwege te grote brosheid door te veel β-fase. Speciale messing wordt samengesteld door elementen als Sn, Mn, Al, Fe, Ni, Si, Pb enz. toe te voegen aan de Cu-Zn basis.
Messing corrodeert langzaam in de atmosfeer en heeft ook een lage corrosiesnelheid in zuiver zoet water (0,0025-0,025 mm/jaar). In zeewater corrodeert het echter iets sneller (0,0075-0,1 mm/jaar).
Fluoriden hebben een minimale invloed op messingcorrosie, chloriden hebben een groter effect, terwijl jodiden ernstige corrosie veroorzaken. In water dat gassen bevat zoals O2, CO2, H2S, SO2, NH3, enz. neemt de corrosiesnelheid van messing sterk toe.
Het corrodeert gemakkelijk in mineraalwater, vooral water dat Fe2(SO4)3 bevat. Messing ondergaat ernstige corrosie in salpeterzuur en zoutzuur, corrodeert langzamer in zwavelzuur en is bestand tegen NaOH-oplossingen. Messing heeft een betere weerstand tegen impactcorrosie dan zuiver koper.
Speciaal messing is beter bestand tegen corrosie dan gewoon messing. Het toevoegen van ongeveer 1% Sn aan messing vermindert de ontzinkingscorrosie aanzienlijk en verbetert de weerstand tegen zeewater. Door ongeveer 2% Pb aan messing toe te voegen, wordt de slijtvastheid verbeterd en de corrosiesnelheid in stromend zeewater sterk verminderd.
Om ontzinking te voorkomen kunnen kleine hoeveelheden As, Sb of P (0,02%-0,05%) worden toegevoegd. Naval messing met 0,5%-1,0% Mn heeft een verhoogde sterkte en een uitstekende weerstand tegen corrosie. In messing dat 65% Cu en 55% Cu bevat, verandert het vervangen van een deel van het Zn door 12%-18% Ni de kleur naar zilverwit, vandaar dat het nikkelzilver of Duits zilver wordt genoemd.
Deze legering vertoont een uitstekende corrosieweerstand in zout, alkali en niet-oxiderende zuren. De uitgebreide vervanging van nikkel door zink voorkomt ontzinking. Naast deze corrosiekenmerken kent messing ook twee belangrijke vormen van corrosie: ontzinking en spanningscorrosie.
Factoren die spanningscorrosie in messing beïnvloeden zijn onder andere het corrosieve medium, de spanning, de samenstelling van de legering en de microstructuur. Een specifieke legering ondergaat alleen corrosiescheuren onder bepaalde media en specifieke spanningsomstandigheden.
Messing onder trekspanning kan spanningscorrosie ondervinden in alle omgevingen die ammoniak (of NH4+) bevatten, evenals in de atmosfeer, zeewater, zoet water, water van hoge temperatuur en hoge druk en stoom. Het scheuren van messing kogelhulzen tijdens het regenseizoen in de zomer (ook bekend als "seizoensscheuren") is bijvoorbeeld een typisch voorbeeld van spanningscorrosiescheuren in messing.
Bovendien kan de morfologie van spanningscorrosiescheuren in messing interkristallijn of transkristallijn zijn. In filmvormende oplossingen komen interkristallijne breuken voornamelijk voor, terwijl in niet-filmvormende oplossingen transkristallijne breuken vaker voorkomen.
Over het algemeen wordt aangenomen dat het mechanisme van spanningscorrosiescheurtjes in messing te maken heeft met de vorming van een brosse koperoxidelaag op het messingoppervlak in filmvormende oplossingen. Deze film breekt onder spanning en rek, wat leidt tot scheurgroei naar het basismetaal, die dan stopt door slip, waardoor de scheurtip wordt blootgesteld aan de corrosieve oplossing.
Het proces van interkristallijne penetratie, filmvorming, brosse breuk en scheurgroei herhaalt zich, wat uiteindelijk resulteert in een getrapt breukvlak. In niet-filmvormende oplossingen veroorzaakt spanning bij voorkeur het oplossen van dislocaties aan het koperoppervlak, wat leidt tot scheurgroei langs het pad van de hoogste dislocatiedichtheid, wat breuk veroorzaakt.
In messing met een lager zinkgehalte zijn dislocaties voornamelijk cellulair en hebben korrelgrenzen de hoogste dislocatiedichtheid, wat leidt tot interkristallijne breuken.
In hoogzinkmessing zijn dislocaties voornamelijk vlak en stapelfouten zijn de gebieden met de hoogste dislocatiedichtheid, wat leidt tot transgranulaire breuken.
Bovendien verhoogt de samenkomst van zinkatomen bij dislocaties onder spanning de reactiviteit op deze plaatsen, waardoor de scheurgroei toeneemt bij een hoger zinkgehalte.
Experimentele studies tonen aan dat in atmosferische omstandigheden industriële atmosferen het gemakkelijkst spanningscorrosiescheurtjes veroorzaken in messing, met de kortste breuklevensduur, gevolgd door landelijke atmosferen; maritieme atmosferen hebben het minste effect.
Deze verschillen in atmosferische omgevingen zijn te wijten aan variaties in het SO2-gehalte (het hoogst in industriële omgevingen, het laagst in landelijke omgevingen en bijna onbestaand in mariene omgevingen).
Samengevat zijn de stoffen die voornamelijk spanningscorrosie veroorzaken in messing ammoniak en zijn derivaten, of sulfiden. Het effect van ammoniak is goed bekend, terwijl de rol van sulfiden minder duidelijk is. Daarnaast hebben stoom, zuurstof, SO2, CO2 en CN- een versnellend effect op spanningscorrosie.
Trekspanning is een noodzakelijke voorwaarde voor het optreden van spanningscorrosiescheuren in messing. Hoe groter de trekspanning, hoe hoger de gevoeligheid voor spanningscorrosiescheuren.
Het elimineren van resterende trekspanning door ontlaten bij lage temperatuur kan spanningscorrosie in messing voorkomen.
Hoe hoger het zinkgehalte in messing, hoe gevoeliger het is voor spanningscorrosie. Het specifieke zinkgehalte waaronder spanningscorrosie niet optreedt, hangt af van de aard van het medium.
Zo heeft messing met minder dan 20% zink over het algemeen geen last van spanningscorrosie in natuurlijke omgevingen, maar messing met een laag zinkgehalte kan wel last krijgen van spanningscorrosie in ammoniakwater.
De effecten van andere legeringselementen op spanningscorrosie zijn als volgt:
Silicium voorkomt effectief spanningscorrosie in α-messing. Si en Mn verbeteren de weerstand van α+β- en β-messing tegen spanningscorrosie. In ammoniakatmosferen verbeteren elementen als Si, As, Ce en Mg de weerstand tegen spanningscorrosie van α-messing.
In atmosferische omstandigheden verhogen Si, Ce, Mg, enz. de weerstand tegen spanningscorrosie. Blootstellingstesten in industriële atmosferen geven aan dat toevoeging van Al, Ni en Sn aan Cu-Zn legeringen hun neiging tot spanningscorrosie vermindert.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO