Oplossingen voor problemen bij vormwaarneming en analyse tijdens metaalcorrosietests
Metaalhoudende materialen, die in auto's en diverse andere producten worden gebruikt, roesten plaatselijk en aanzienlijk op onverwachte plaatsen, wat tot breuken kan leiden.
Het analyseren van gecorrodeerde onderdelen is belangrijk om de oorzaken te bepalen en herhaling te voorkomen, en microscopen worden gebruikt om de vormen van gecorrodeerde onderdelen waar te nemen.
In dit gedeelte worden de procedure voor corrosietests en de oorzaken van corrosie uitgelegd en worden voorbeelden gegeven van het oplossen van problemen met een 4K digitale microscoop.
- Het belang van en de procedure voor corrosietests
- Vormen, voorbeelden en oorzaken van plaatselijke corrosie
- Voorbeelden uit de praktijk van opgeloste problemen tijdens corrosietests
- Een microscoop die corrosietests verandert
Het belang van en de procedure voor corrosietests
Corrosie is het verschijnsel waarbij metalen en andere vaste materialen worden aangetast, verteerd of beschadigd door chemische of elektrochemische reacties in de omringende omgeving, waardoor de oorspronkelijke functies verloren gaan. Er zijn verschillende vormen van corrosie, zoals interkristallijne corrosie, putjes, spleetcorrosie, contactcorrosie en scheurvorming door spanningscorrosie (transkristallijne scheurvorming en scheurvorming bij de korrelgrens), die verschillen al naargelang het materiaal en de omgeving.
Om de oorzaken van corrosie te onderzoeken en herhaling ervan te voorkomen, worden in een groot aantal industrieën corrosietests uitgevoerd. Corrosietests zijn met name belangrijk voor producten, zoals auto's, waarvoor bij de productie allerlei materialen worden gebruikt en waarvan de veiligheid in verschillende buitenomgevingen moet kunnen worden gegarandeerd.
In het algemeen worden corrosietests conform de volgende procedure uitgevoerd.
Procedure voor corrosietests
- Vormgevingswaarneming van het gecorrodeerde gebied
- Controleer het gebied waar de corrosie zich heeft voorgedaan, en de kleur en status van de gecorrodeerde delen.
- Waarnemen door gecorrodeerde delen uit te snijden of te verwijderen
- Snijd de gecorrodeerde delen uit. Als dit niet gaat, verwijdert u alleen de gecorrodeerde delen.
- Gedetailleerde waarneming van de gecorrodeerde delen en elementaire analyse van de gecorrodeerde substanties
- (1) Bekijk met een microscoop nauwgezet het oppervlak van de gecorrodeerde delen om de toestand van de gecorrodeerde onderdelen en de substanties te controleren. Soms moeten de gecorrodeerde delen worden gereinigd om te kunnen controleren op putjes en andere vormen van corrosie aan het oppervlak van het substraat.
(2) Analyseer de bestanddelen van de gecorrodeerde substanties (elementanalyse) om de substantie aan te geven die de corrosie bevordert. - Dwarsdoorsnedewaarneming van de gecorrodeerde delen
- Maak zo nodig van de gecorrodeerde delen dwarsdoorsnedemonsters om de voortgang van de corrosie te kunnen controleren. Voor een dwarsdoorsnede kan ook de samenstelling (elementanalyse) worden uitgevoerd.
Vormen, voorbeelden en oorzaken van plaatselijke corrosie
Veel problemen door corrosie zouden worden veroorzaakt door plaatselijke corrosie op plekken waar het moeilijk is om de mate van het voortschrijden van het corroderen te voorspellen. Ook kan corrosie ontstaan door beschadiging van de beschermende toplaag van metalen oppervlakken, waardoor die oppervlakken gaan corroderen.
Gangbare vormen en oorzaken van plaatselijke corrosie die schade kunnen veroorzaken, worden hieronder beschreven.
Interkristallijne corrosie
- A. Interkristallijne corrosie
- B. Afstoten
- Verschijnsel: Corrosie die wordt veroorzaakt door onzuiverheden en insluitsels op korrelgrenzen die normaal gesproken vrijwel niet corroderen. Ook kan afstoten zich voordoen, waarbij door interkristallijne corrosie korrels loslaten.
- Voorbeelden: Dit verschijnsel doet zich voor op plaatsen waar roestvrijstaal of aluminiumlegeringen niet goed of niet voldoende met warmte zijn behandeld. Ook kan die worden waargenomen bij delen die zijn gelast.
- Oorzaken:
Door het materiaal: verlaagde chroomconcentratie aan de korrelgrens, segregatie van sporenbestanddelen aan de korrelgrens, afzettingen aan de korrelgrens, enzovoort.
Putjes
- A. Putjes
- B. Passiveringslaag
- Verschijnsel: Corroderen van zeer beperkte plaatsen op metaaloppervlakken met behoud van een passieve toestand (passiveringsfolies) die diep doordringt in kleine gaatjes.
- Voorbeeld: Een passiveringslaag die plaatselijk wordt beschadigd door halogeenionen (zoals Cl), waardoor gatvormige corrosie ontstaat. Dit wordt veroorzaakt door metalen onregelmatigheden zoals niet-metaalhoudende insluitingen in een waterige chlorideoplossing van roestvrij staal en aluminiumlegeringen.
- Oorzaken:
Door de omgeving: halogeenionen, opgeloste zuurstof.
Door het materiaal: insluitsels, defecten, enzovoort.
Spleetcorrosie
- A. Spleetcorrosie
- B. Passiveringslaag
- Verschijnsel: Corrosie veroorzaakt door een tekort aan opgeloste zuurstof in spleten, waardoor passiveringslagen op metaaloppervlakken worden aangetast en metalen smelten.
- Voorbeelden: Dit verschijnsel doet zich voor op flensvlakken van roestvrij staal, aluminium en titanium.
- Oorzaken:
Door de structuur/het materiaal: spleetstructuur, maten van oxidatie, enzovoort.
Door de omgeving: halogeenionen, opgeloste zuurstof (de groeifase is gelijk aan die voor putjes).
Contactcorrosie (bimetallische contactcorrosie en galvanische corrosie)
- A. Gecorrodeerd deel
- B. Onedel metaal
- C. Edelmetaal
- Verschijnsel: Corrosie die zich voordoet en voortschrijdt bij onedele metalen als gevolg van het contact tussen metalen met verschillende elektrodepotentialen en de aanwezigheid van een elektrolytoplossing op het contactpunt.
- Voorbeelden: Bij contact tussen aluminium en koper corrodeert het aluminium en bij contact tussen staal en roestvrij staal corrodeert het staal.
- Oorzaken:
Door het materiaal: contact tussen metalen met verschillende elektrische potentialen. Bij contact tussen verschillende materialen corrodeert het onedele metaal het meest.
Scheurvorming door spanningscorrosie
- Verschijnsel: Corrosie die wordt veroorzaakt door trekspanning (restspanning of spanning door externe belasting), waardoor de beschermende coating op het oppervlak wordt beschadigd. Voortschrijdende corrosie kan uiteindelijk leiden tot scheurvorming.
- Typen scheurvorming: Aangezien de richting waarin het metaal scheurt door de spanningscorrosie, verschilt als gevolg van de combinatie van metaal en omgeving, zo zijn er ook verschillen in de scheurvormen.
Een transkristallijne scheurvorming gaat verder via korrels terwijl een scheurvorming bij korrelgrenzen verder gaat langs de korrelgrenzen. - Oorzaken:
Transkristallijne scheurvorming: insluitsels, afzettingen, oppervlaktecoating, materiaaldefecten, enzovoort.
Scheurvorming bij de korrelgrens: korrelgrenzen van sporenelementen, segregatie, korrelgrens chroom-verarmde-lagen, korrelgrensafzettingen, onregelmatige korrelgrenzen, enzovoort.
Voorbeelden uit de praktijk van opgeloste problemen tijdens corrosietests
Aangezien de oorzaken van corrosie kunnen worden aangegeven aan de hand van de vormen van corrosie, zijn vormgevingswaarneming en gedetailleerde waarneming met behulp van microscopen belangrijk voor de corrosietests.
Gecorrodeerde onderdelen hebben driedimensionale vormen, zodat bij de waarneming van gecorrodeerde delen diverse problemen opdoemen, bijvoorbeeld bij het instellen van de scherpstelling en de extractie van verlichtingscondities. Ook is het soms moeilijk om vanwege onvoldoende resolutie interkristallijne corrosie of scheurvorming door corrosie in detail waar te nemen.
Bij de ultra-high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks van KEYENCE worden een lens met hoge resolutie, een 4K CMOS en een speciaal ontworpen waarnemingssysteem gebruikt. Deze en andere ingebouwde technologieën maken nauwkeurige en snelle waarneming en analyse mogelijk middels een eenvoudige bediening op basis van 4K-beelden met hoge resolutie.
In dit gedeelte worden toepassingsvoorbeelden gegeven van de multifunctionele 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks bij het waarnemen en analyseren van gecorrodeerde delen.
Waarneming van korrelgrenzen aan de hand van zeer nauwkeurige beelden met hoge resolutie
Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks
Met de lens met hoge resolutie en 4K CMOS is waarneming met high-definition 4K-beelden met hoge resolutie mogelijk, zelfs bij sterk vergrote waarnemingen van korrelgrenzen.
Daardoor is het mogelijk interkristallijne corrosie, afstoting en scheurvorming door spanningscorrosie (transkristallijne scheurvorming en scheurvorming bij de korrelgrens) in detail met heldere beelden waar te nemen.
Haarscherpe waarneming van het geheel van een driedimensionaal, gecorrodeerd onderdeel
Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks
Met de hoge-resolutie lens die een grote scherptediepte en een waarneming met hoge resolutie mogelijk maakt, 4K CMOS en de real-time dieptesamenstelling kan met een eenvoudige handeling direct een high-definition beeld worden gemaakt waarin het hele doel haarscherp wordt weergegeven.
Er hoeft niet te worden scherpgesteld voor elk waarnemingspunt, zodat u snel vanuit elke hoek kunt waarnemen.
Links: zonder dieptecompositie/rechts: met dieptecompositie (200×)
Links: zonder dieptecompositie/rechts: met dieptecompositie (150×)
Waarneming van corrosiepatronen zonder aangepaste belichting
Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks
Dankzij de gemakkelijke bediening met één druk op een knop kunnen met de multiverlichtingsfunctie snel meerdere beelden worden verkregen met verlichting vanuit alle richtingen. Door eenvoudig het beste beeld voor de waarneming te selecteren, kunnen gebruikers met een scherp beeld waarnemen.
Door deze functie hoeft er geen tijd en moeite meer te worden besteed aan het extraheren van verlichtingscondities en kan er snel worden waargenomen met high-definition beelden bij optimale belichting.
Bovendien worden beeldgegevens met andere multiverlichting automatisch opgeslagen, zelfs nadat het waarnemingsbeeld is geselecteerd, zodat de waarneming onder andere verlichtingscondities kan worden uitgevoerd door eenvoudigweg een beeld opnieuw te selecteren. Deze functie kan de tijdsduur bekorten en neemt het werk van het op de objecttafel zetten van het monster en het opnieuw aanpassen van de belichting uit handen.
Een microscoop die corrosietests verandert
Naast de hier genoemde functies is de high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks voorzien van een groot aantal andere nuttige functies voor analyses en tests.
Behalve het in high-definition waarnemen van gecorrodeerde delen kan de VHX-reeks naadloos nauwkeurige 2D- en 3D-metingen op submicrongrootte maken en automatisch gebieden meten, wat van nut kan zijn bij de kwantitatieve evaluatie van korrelgrenzen.
De VHX-reeks is bovendien één enkel apparaat en is alles wat u nodig hebt voor het gemakkelijk en snel uitvoeren van een hele reeks werkzaamheden tot en met het automatisch maken van rapporten met behulp van waarnemingsbeelden en gemeten waarden, door Excel te installeren en sjablonen te gebruiken.
Klik voor meer informatie over de VHX-reeks op de onderstaande knop om de catalogus te downloaden. Klik voor vragen op de andere onderstaande knop of neem contact op met KEYENCE.
