Om du arbetar inom vattenindustrin har du kanske hört begreppet "avzinkning". Även om dess förekomst kan verka uppenbart ur vetenskaplig synvinkel, kan dess effekt på mässingsvattenbeslag vara allvarligt skadlig.
Avzinkning utgör betydande problem för både tillverkare av mässingsvattenbeslag och slutanvändare. Så, vad exakt är det och vad kan göras för att minska dess effekter?
Vad är avzinkning?
Avzinkning är en process som gör att zinklegeringar, såsom mässing, bryts ner i vatten med tiden. Mässing består av cirka två tredjedelar koppar och en tredjedel zink, tillsammans med spår av andra legeringsämnen, såsom tenn, järn och mangan.
Under avzinkning avlägsnas zink oavsiktligt från mässingslegeringen genom en korrosiv reaktion på vatten eller fukt.
Efter en period under våta förhållanden kan tillräckligt mycket zink läcka ut från mässingslegeringen så att det äventyrar en mässingskomponents integritet, vilket lämnar en försvagad bikakeliknande struktur som är olämplig för ändamålet.
Får avzinkning att mässing rostar?
Även om det inte är rost som vi traditionellt förstår det (endast järn kan rosta), har avzinkning en liknande korrosiv effekt på komponenter i mässingslegeringar, vilket äventyrar deras inre struktur och minskar styrkan.
Det kan vara svårt att upptäcka avzinkad mässing – till skillnad från rost med sin anmärkningsvärda färg och struktur. Avzinkade mässingskomponenter förblir ofta oförändrade på utsidan, bortsett från mindre missfärgningar, och kommer vanligtvis att behålla sin ursprungliga form och dimensioner.
Men den ökade porositeten hos mässingslegeringen och den dramatiska minskningen av komponentens mekaniska hållfasthet kommer ofta att resultera i katastrofala fel.
Varför orsakar avzinkning mässingskorrosion?
Denna reaktivitet av mässing i vatten kommer att överraska många människor; Mässingsbeslag är en vanlig favorit inom vattenindustrin, så varför använda dem om avzinkning är ett problem?
Sanningen är att även om avzinkning är ett allvarligt övervägande när man väljer vattenarmatur i mässing, måste vissa miljöfaktorer spela in för att det ska inträffa. Dessa inkluderar:
- Lite surt vatten i systemet
- Lite alkaliskt vatten i systemet
- Låg luftning av vattnet
- Högre vattentemperaturer
- Effekterna av ädla metaller och Galvanic-serien
Ett bra exempel på detta är inom varmvattenflaskor, där mässingsbeslag kan utsättas för varierande vattenförhållanden och temperaturer. Av denna anledning måste mässingsbeslag som används vid konstruktion av varmvattenflaskor vara noggrant utvalda för att minimera risken för avzinkning av vitala komponenter.
Galvanisk serien och galvanisk korrosion (vetenskapsbiten)
Galvanic-serien är en artikel i sig själv, men det är värt att sammanfatta dess effekter här eftersom den ger en inblick i hur avzinkning uppstår och varför det får mässingsvattenbeslag att korrodera.
Galvanisk korrosion inträffar när två olika metaller sammanfogas och nedsänks i en elektrolyt; i detta fall är de två olika metallerna koppar och zink (i form av mässing), och elektrolyten är vatten. Denna galvaniska reaktion är samma princip som gör att batterier, eller korrosionsceller, fungerar.
Inom en korrosionscell måste det finnas en anod, en katod, en metallbana och en elektrolyt. Ju mer ädel metall fungerar som katod och den mindre ädla fungerar som anod, varvid anoden korroderar framför katoden.
Koppar är inte särskilt högt på den ädla skalan – det är faktiskt ganska mycket i mitten. Zink är dock nästan den minst ädla metallen, så gapet mellan koppar och zink är betydande. När en mässingslegeringskomponent utsätts för en elektrolyt och bildar en metallisk bana, blir zinkelementet anoden och korroderar i stället för kopparkatoden.
Den galvaniska reaktionen accelereras om katoden är större än anoden. Detta förvärrar problemet med avzinkning i varmvattencylinderkomponenter i mässing eftersom den stora kopparcylindern, som fungerar som katod, är betydligt större än de små mässingsbeslagen som innehåller zinken, som är anoderna.
Lägg till detta den förhöjda vattentemperaturen i cylindern och du har skapat de perfekta förutsättningarna för avzinkning av mässingsbeslag.
Varför använder vattenindustrin mässingsbeslag om avzinkning gör att de korroderar?
Trots de problem som är förknippade med avzinkning finns det många goda skäl att använda mässing vid tillverkning av vattenarmatur. Mässing har:
- En av de bästa bearbetningsegenskaperna för alla metaller
- Stor formbarhet för stämplingar
- Fördelaktig kostnad per appliceringsförhållande
- En jämförelsevis enkel legeringsproduktionsprocess
Nyckeln till en framgångsrik serviceapplikation av mässing är att komponentkonstruktören till fullo förstår den slutliga applikationen av beslagen.
Eliminera effekterna av avzinkning
För att eliminera effekterna av avzinkning på specialvattenbeslag i mässing kan mässingens legeringselement modifieras under tillverkningen. Detta är en relativt billig process som avsevärt förbättrar mässingens motståndskraft mot avzinkning och ökar komponenternas livslängd när de används i varma, våta förhållanden såsom varmvattentankar.
Den resulterande legeringen kallas avzinkningsmässing. Det kallas ofta CZ132, DZR-mässing eller CW602N.
Det finns två sätt att producera DZR-mässing:
- Använd en zinkhalt på >15 %. Detta förhindrar automatiskt avzinkning, men den lägre zinkhalten kan göra den resulterande legeringen olämplig för den avsedda komponenten eller tillverkningskraven.
- Om en högre zinkhalt (typiskt 35%) krävs för att bevara mässingens egenskaper, kan andra legeringsämnen tillsättas i mycket små mängder (typiskt 0.2-2%) för att förhindra avzinkning. Dessa grundämnen kallas ofta avzinkningshämmare och inkluderar arsenik, nickel, tenn, fosfor och aluminium.
En annan viktig faktor för att förhindra avzinkning av mässingsbeslag är den valda metoden för tillverkning av delar. Om en smidesprocess, såsom varmpressning, används eller annan termisk process, såsom glödgning, förbättras komponentens motståndskraft mot avzinkning ytterligare.
Man måste dock noggrant överväga vad som är rätt för komponentkonstruktionen, dess tillämpning och lämpliga bearbetningsprocesser för att tillverka detaljen.
Det finns många faktorer att ta hänsyn till vid tillverkningen av mässingslegeringar, men detta är en bred översikt över avzinkningsprocessen och principerna för att tillverka DZR-mässingsbeslag för användning inom vattenindustrin.
Sammanfattningsvis, om komponentkonstruktören förstår applikationen och anger rätt mässingslegering, bör de resulterande mässingsbeslagen ha en lång och problemfri livslängd.
Har du några frågor om specialvattenarmatur? Ta kontakt med oss så hjälper vi gärna till.
