Hvis du arbejder inden for vandindustrien, har du måske hørt begrebet 'afzinkning'. Selvom dets forekomst kan virke indlysende fra et videnskabeligt synspunkt, kan dets virkning på messingvandfittings være alvorligt skadelig.
Afzinkning udgør betydelige problemer for både producenter af messingvandfittings og slutbrugere. Så hvad er det præcist, og hvad kan der gøres for at mindske dets virkninger?
Hvad er afzinkning?
Afzinkning er en proces, der får zinklegeringer, såsom messing, til at nedbrydes i vand over tid. Messing er sammensat af omkring to tredjedele kobber og en tredjedel zink sammen med spor af andre legeringselementer, såsom tin, jern og mangan.
Under afzinkning fjernes zink utilsigtet fra messinglegeringen gennem en ætsende reaktion på vand eller fugt.
Efter en periode med drift under våde forhold, kan der udvaskes nok zink fra messinglegeringen til, at det kompromitterer en messingkomponents integritet, hvilket efterlader en svækket bikagelignende struktur, der er uegnet til formålet.
Får afzinkning messing til at ruste?
Selvom det ikke er rust, som vi traditionelt forstår det (kun jern kan ruste), har afzinkning en lignende ætsende effekt på komponenter af messinglegering, hvilket kompromitterer deres indre struktur og formindsker styrke.
Det kan være svært at få øje på afzinket messing - i modsætning til rust med sin bemærkelsesværdige farve og tekstur. Afzinkede messingkomponenter forbliver ofte uændrede på ydersiden, bortset fra mindre misfarvninger, og vil normalt bevare deres oprindelige form og dimensioner.
Men den øgede porøsitet af messinglegeringen og den dramatiske reduktion i komponentens mekaniske styrke vil ofte resultere i katastrofalt svigt.
Hvorfor forårsager afzinkning messingkorrosion?
Denne reaktivitet af messing i vand vil overraske mange mennesker; Messingbeslag er en almindelig favorit i vandindustrien, så hvorfor bruge dem, hvis afzinkning er et problem?
Sandheden er, at selvom afzinkning er en alvorlig overvejelse, når man vælger messingvandsarmaturer, skal visse miljøfaktorer være på spil for at det kan forekomme. Disse omfatter:
- Lidt surt vand i systemet
- Lidt basisk vand i systemet
- Lav beluftning af vandet
- Højere vandtemperaturer
- Virkningerne af ædle metaller og Galvanic-serien
Et godt eksempel på dette er indenfor varmtvandsbeholdere, hvor messingbeslag kan udsættes for varierende vandforhold og temperaturer. Af denne grund skal messingbeslag, der anvendes til konstruktion af varmtvandsbeholdere, vælges omhyggeligt for at minimere risikoen for afzinkning af vitale komponenter.
Den galvaniske serie og galvanisk korrosion (videnskabsbitten)
Galvanic-serien er en artikel i sig selv, men det er værd at opsummere dens virkninger her, da det giver et indblik i, hvordan afzinkning opstår, og hvorfor det får messingvandsfittings til at korrodere.
Galvanisk korrosion sker, når to forskellige metaller forbindes og nedsænkes i en elektrolyt; i dette tilfælde er de to forskellige metaller kobber og zink (i form af messing), og elektrolytten er vand. Denne galvaniske reaktion er det samme princip, der får batterier eller korrosionsceller til at fungere.
Inden i en korrosionscelle skal der være en anode, en katode, en metallisk vej og en elektrolyt. Det mere ædle metal fungerer som katoden, og det mindre ædle fungerer som anoden, hvor anoden korroderer frem for katoden.
Kobber er ikke specielt højt på den ædle skala – faktisk er det stort set i midten. Zink er dog næsten det mindst ædle metal, så kløften mellem kobber og zink er betydelig. Når en messinglegeringskomponent udsættes for en elektrolyt og danner en metallisk bane, bliver zinkelementet til anoden og korroderer frem for kobberkatoden.
Den galvaniske reaktion accelereres, hvis katoden er større end anoden. Dette forværrer spørgsmålet om afzinkning i varmtvandsbeholderkomponenter af messing, da den store kobbercylinder, der fungerer som katode, er væsentligt større end de små messingfittings, der indeholder zink, som er anoderne.
Tilføj hertil den forhøjede vandtemperatur i cylinderen, og du har skabt de perfekte betingelser for afzinkning af messingfittings.
Hvorfor bruger vandindustrien messingfittings, hvis afzinkning får dem til at korrodere?
På trods af problemerne forbundet med afzinkning, er der masser af gode grunde til at bruge messing til fremstilling af vandfittings. Messing har:
- En af de bedste bearbejdningsegenskaber af alle metaller
- Stor formbarhed til stemplinger
- Gunstig pris pr. påføringsforhold
- En forholdsvis nem legeringsproduktionsproces
Nøglen til en vellykket serviceanvendelse af messing er, at komponentdesigneren fuldt ud forstår den endelige anvendelse af beslagene.
Eliminering af virkningerne af afzinkning
For at eliminere virkningerne af afzinkning på specialiserede messingvandfittings kan messingets legeringselementer modificeres under produktionen. Dette er en relativt billig proces, der i høj grad forbedrer messingens modstandsdygtighed over for afzinkning og øger komponenternes levetid, når de bruges under varme, våde forhold såsom varmtvandsbeholdere.
Den resulterende legering kaldes afzinkningsmessing. Det omtales ofte som CZ132, DZR messing eller CW602N.
Der er to måder at fremstille DZR-messing på:
- Brug et zinkindhold på >15%. Dette forhindrer automatisk afzinkning, men det lavere zinkindhold kan gøre den resulterende legering uegnet til den påtænkte komponent eller fremstillingskrav.
- Hvis der kræves et højere zinkindhold (typisk 35%) for at bevare messingens egenskaber, kan andre legeringselementer tilsættes i meget små mængder (typisk 0.2-2%) for at forhindre afzinkning. Disse grundstoffer kaldes ofte afzinkningshæmmere og omfatter arsen, nikkel, tin, fosfor og aluminium.
En anden vigtig faktor til at forhindre afzinkning af messingbeslag er den valgte metode til fremstilling af dele. Hvis der anvendes en smedningsproces, såsom varmstempling, eller en anden termisk proces, såsom udglødning, forbedres komponentens modstandsdygtighed over for afzinkning yderligere.
Der skal dog også tages nøje overvejelser om, hvad der er rigtigt for komponentdesignet, dets anvendelse og passende bearbejdningsprocesser til fremstilling af delen.
Der er mange faktorer at tage hensyn til ved fremstilling af messinglegeringer, men dette er en bred oversigt over afzinkningsprocessen og principperne for fremstilling af DZR messingfittings til brug i vandindustrien.
Som konklusion, hvis komponentdesigneren forstår anvendelsen og specificerer den korrekte messinglegering, bør de resulterende messingfittings have en lang og problemfri levetid.
Har du spørgsmål om specialvandarmaturer? Kontakt os og vi hjælper gerne.
