Tribocorrosion或机械辅助腐蚀定义为降解材料表面受到机械载荷和环境腐蚀侵蚀的联合协同作用。这种协同作用导致降解和损失的材料比单独发生的要多无论是机械载荷还是腐蚀侵蚀。
摩擦腐蚀的类型包括腐蚀腐蚀,磨损腐蚀、滑动穿腐蚀和微动腐蚀。)文章中考察了侵蚀腐蚀腐蚀:涂层及其他预防措施)。在这篇文章中,我们将重点讨论微动腐蚀,其原因,一些典型的例子,以及如何防止它。
图1所示。降解过程导致摩擦腐蚀。
什么是烦恼的腐蚀?
烦恼不是一个新发现的故障模式.最初是在1911年由伊甸园,罗斯和坎宁安指在疲劳试验机的钢制部件上观察到的一种腐蚀。1939年Tomlinson,Thorpe和Gough称之为“微动腐蚀”现象。从那时起,已经观察到烦恼腐蚀在铝等软金属上在淬火钢上。(相关阅读:10个案例硬化钢的主要好处)。
微动腐蚀是一种由微小部件引起的表面损伤现象循环运动两种材料之间的结合受到环境的腐蚀侵蚀。循环振幅可以小到3到4纳米。微动损伤,如由非常小的振动摩擦位移可以发生在真空中,是相对微滑移的结果。然而,在正常的空气中,腐蚀会起到增强损伤的积极作用,因此这种现象被称为微动腐蚀。微动腐蚀的开始可能导致更快速的失效,如磨损腐蚀,通过形成磨料颗粒。
氧化是用于腐蚀的最常见的腐蚀性环境。作为细,通过机械环运动从表面移除变形的金属颗粒,它们被氧化并捕获在微动表面之间。然后将这些氧化物颗粒用作磨料,随后的材料去除。如果受损钝化膜不能re-passivated,则会发生进一步的物质损失。此外,当表面钝化膜被机械破坏时,在没有来自保护膜的任何阻力的情况下,会在界面上发生电荷转移,增加了易碎的(易碎的)氧化物颗粒的数量。
对于用于轴承、接头或弹簧应用的钢合金,微动腐蚀可以很容易地通过形成赤铁矿在接触表面之间。与滑动磨损腐蚀相比,触点之间的碎片颗粒的累积是典型的微动腐蚀。
的地形并且接触表面的化学成分也发挥着关键作用。这可以包括初始表面粗糙度,形成可塑性变形由于摩擦或冲击,表面层,两个表面的相对硬度,生长和增长机械性能的氧化膜形成,形成任何反应产物层及其吸附。
微观结构材料的摩擦学性能和缺陷的存在都会影响材料的摩擦学性能耐蚀性的表面。这些可以包括相位分布,非金属夹杂物,偏见和晶粒尺寸和方向。例如,氧化层的存在和厚度会影响到塑性变形的程度和表面穿透的深度粗糙进入更柔软的表面。
烦恼腐蚀的例子
用于模块化髋关节植入物的手术合金欠它们对稳定无源氧化物膜的形成的耐腐蚀性。但是,重复运动在髋关节置换植入物的球和插座可以导致腐蚀的耐腐蚀,并持续分解和再钝化保护氧化物层。持续重复击穿和重新钝化消耗除去的金属中的氧气,然后可以促进启动缝隙腐蚀.因此,现在用于髋关节置换植入物的材料往往不再是金属上的金属。此外,已经进行了设计改变以减少组件之间的相对运动。
牙科植入物受到影响在咀嚼过程中由传递载荷引起的变幅循环微运动。斜向载荷可促进乏力.口腔的化学环境非常复杂和恶劣,其中包括唾液和细菌微生物诱导腐蚀(MIC),酸性食品如软饮料和氟化林林。
微动腐蚀是镀锡铜电触点的常见故障机理。接触点处的氧化产物的积累是由接触的微观运动引起的。锡是一种柔软的金属,快速形成薄氧化物和硬质。当硬氧化物层被破裂时,可以将其压入柔软和延性锡基质中,在那里它可以积聚。据推测接触面之间的微滑移作用造成微动,与氧化结合导致接触面上的厚绝缘层和大幅度的增加接触电阻和最终的联系失败。
燃气轮机压气机叶片在运行过程中受到离心力的作用,并与振动载荷相结合,在压气机叶片的燕尾接头与叶片盘之间产生微动运动。被困在接触区域之间的碎片会在高温下被氧化,导致微动腐蚀。
风力发电机叶片轴承滚动体与滚道之间的振动运动会引起微动腐蚀或其他类型的摩擦腐蚀。请注意,如果使用润滑剂,并且有损坏,使用的适当术语是假盐水。然而,润滑膜的损失将由假腐蚀过渡到微动腐蚀。
摩擦腐蚀经常发生在轴颈与轴承孔或轴承座与轴承外径的接触面之间。在负载下运行时,运动导致氧化的小磨损颗粒。这些氧化的颗粒进一步磨损更多的金属。钢铁往往是最易受影响的。由于没有循环载荷,这种类型的摩擦腐蚀实际上是滑动磨损腐蚀,但有时不正确地称为微动腐蚀。它通常不被认为是灾难性的故障模式,但可能是根本原因,因为它可能阻止轴承正常运行,并最终导致故障。
预防烦躁腐蚀
防止腐蚀的防止突破烦恼。这可以包括设计变化,抑制任何振动,并确保所有接头都被正确收紧。结合了模拟有限元分析(FEA)用于用电化学计算进行腐蚀可以用来评估潜力吗对给定设计的微动腐蚀。
对于电触点来说,最有效的方法是通过设计触点来最小化微动或使用较低的弹簧速率(拉伸或压缩弹簧所需的力),来避免配对连接器部件接触区域的相对运动或滑移。(相关阅读:了解和预防电气设备的微动腐蚀损伤。)电镀带金的配合接触表面是昂贵的选择,但即使不消除腐蚀的潜力。
对于医用植入物,增加界面稳定性的设计改变可以减少微动腐蚀。材料的变化包括交联聚乙烯更耐磨陶瓷正被用于一些应用,如髋关节置换。
射击喷丸生产塑料屈服于和残余的压力提高表面微动疲劳抗力都取得了一定的成功.用于涡轮叶片的防膛涂层也曾被雇佣减少微动腐蚀。润滑在可行的情况下,另一种方法是尽量减少微动腐蚀的可能性。