Cara Mencegah Korosi Filiform Di Bawah Pelapis
Korosi filiform adalah bentuk khusus dari korosi yang terjadi di bawah lapisan tipis pada benang yang didistribusikan secara acak seperti filamen. Korosi filiform juga dikenal sebagai korosi lapisan bawah, korosi filamen atau korosi jalur cacing. Dalam artikel ini, kami membahas penyebab korosi filiform, di mana biasanya muncul, bagaimana perkembangannya, cara mendeteksinya, dan cara mencegahnya.
Korosi filiform terjadi pada permukaan logam yang dilapisi dengan film organik tipis, biasanya setebal 0,05 hingga 0,1 mm (2 hingga 4 mil), bila terkena udara atmosfer yang hangat dan lembab. Korosi filiform selalu dimulai pada cacat lapisan seperti goresan dan titik lemah seperti janggut, tepi terpotong dan lubang. (Lihat Panduan Kegagalan dan Cacat Pelapisan gratis kami.)
Gambar 1. Sifat filamen korosi filiform (kiri). Terowongan korosi filiform terbentuk di bawah lapisan (kanan).
Sumber:Laboratorium Teknik Korosi NASA
Dalam banyak hal, korosi filiform pada aluminium (Al) dan magnesium (Mg) mirip dengan korosi pada baja. Korosi filiform didorong oleh pembentukan sel aerasi diferensial di lokasi cacat pada substrat berlapis.
Sel filiform terdiri dari kepala aktif dan ekor yang menerima oksigen dan uap air terkondensasi melalui retakan pada lapisan yang diterapkan. Kepala dapat diisi dengan gel alumina dan gelembung gas dalam aluminium jika kepala sangat asam. Pada magnesium, kepala tampak kehitaman karena penggoresan magnesium, tetapi cairan korosifnya jernih ketika kepala pecah. Ekor filiform dalam aluminium dan magnesium tampak keputihan. Produk korosi masing-masing adalah hidroksida dan oksida aluminium dan magnesium. Reaksi anodik menghasilkan Al
3+
atau Mg
2+
ion, yang bereaksi membentuk endapan yang tidak larut dengan ion hidroksil yang dihasilkan dalam reaksi reduksi oksigen yang terjadi terutama di bagian ekor.
Mekanisme inisiasi dan aktivasi pada aluminium dan magnesium pada dasarnya sama dengan baja lapis. Bagian kepala yang diasamkan adalah kumpulan elektrolit yang bergerak, tetapi bagian ekor adalah daerah di mana ion aluminium diangkut dan reaksi bertahap dengan ion hidroksil terjadi. Produk korosi akhir terhidrasi sebagian dan mengembang penuh di bagian ekor yang berpori. Kepala ekor dan bagian tengah adalah lokasi yang sesuai untuk berbagai ion reaktan awal dan produk antara aluminium korosi dalam media berair. (Untuk mempelajari lebih lanjut, baca Korosi Aluminium:5 Fakta Luar Biasa yang Harus Anda Ketahui.)
Berbeda dengan baja, aluminium dan magnesium menunjukkan kecenderungan yang lebih besar untuk membentuk lepuh di media asam, dengan gas hidrogen berkembang dalam reaksi katodik di daerah kepala. Produk korosi ekor adalah aluminium trihidroksida Al(OH)3 , endapan agar-agar keputihan, atau magnesium hidroksida Mg(OH)2 , endapan keputihan.
Berbagai faktor mempengaruhi inisiasi korosi filiform, termasuk:
Sifat pelapis
Korosi filiform terjadi pada semua jenis cat:pernis akrilik, epoksi-poliamida, epoksi-amina dan poliuretan, dan dengan mode aplikasi klasik apa pun, apakah itu cat cair atau bubuk elektrostatik. Itu tidak terjadi di bawah lapisan tertutup seperti pita listrik.
Persiapan permukaan
Ini adalah faktor yang signifikan. Korosi filiform berkembang pada logam yang tidak menerima persiapan permukaan, persiapan yang buruk, atau logam yang permukaannya telah terkontaminasi sebelum pengecatan.
Sifat paduan
Sifat paduan bukanlah faktor penting karena korosi filiform dapat mempengaruhi semua paduan aluminium. Sebuah studi kolaboratif baru-baru ini yang dilakukan oleh tiga perusahaan Eropa, Alusuisse, Hydro Aluminium dan Pechiney, menunjukkan bahwa untuk paduan yang paling umum digunakan dalam industri konstruksi, Aluminium 6060 dan 6063, komposisi paduan tidak berpengaruh, kecuali ketika konsentrasi tembaga melebihi 0,1%. .
Biasanya, korosi filiform parah di daerah pantai dan tropis yang hangat yang mengalami penurunan garam atau daerah industri yang sangat tercemar. Permukaan yang lebih kasar juga mengalami tingkat korosi filiform yang lebih besar. Korosi filiform biasanya terjadi pada paduan aluminium ketika tingkat kelembaban antara 75% - 90% dan dalam kisaran suhu 20°C – 40°C (68°F – 104°F), dan pertumbuhan meningkat pada kelembaban relatif 85%. (RH) tingkat. Kelembaban relatif atmosfer adalah satu-satunya faktor yang paling penting untuk memulai korosi filiform. (Bacaan terkait:5 Faktor Korosi Atmosfer.)
Parameter utama lainnya yang mengatur korosi filiform adalah komposisi paduan, scalping ingot dan billet, perlakuan panas, kondisi lapisan permukaan logam, suhu, penggilingan, pengawetan dan perlakuan permukaan awal. Meskipun ketebalan lapisan organik dan suhu memainkan peran kecil dalam memulai korosi filiform, peningkatan suhu akan meningkatkan pertumbuhan filamen jika kelembaban relatif tetap dalam kisaran kritis.
Korosi filiform dapat dikenali secara visual tanpa menggunakan mikroskop. Telah diamati pada baja berlapis, aluminium dan magnesium dengan lapisan tipis timah, emas, perak, fosfat, enamel atau pernis.
Tes standar untuk mengidentifikasi ketahanan korosi filiform di Amerika Serikat adalah ASTM D 2803, "Panduan Pengujian Ketahanan Korosi Filiform Pelapis Organik pada Logam." Berdasarkan pengujian ini, spesimen logam yang dilapisi digoreskan ke logam kosong dan diberi suasana kabut garam hingga 24 jam, dibilas dengan air suling, dan kemudian ditempatkan basah dalam lemari tertutup pada suhu 25°C (77°F) dan 85% RH. Waktu pemaparan biasanya bervariasi dari 100 hingga 1000 jam. Hasil pengujian menunjukkan apakah bahan yang dilapisi mengembangkan korosi filiform.
Komponen struktural pesawat diikat dengan baut dan paku keling. Pengencang ini dan tepi kulit tajam lainnya adalah titik awal yang umum untuk korosi filiform. Telah dilaporkan bahwa pesawat yang beroperasi di lingkungan laut yang hangat mengalami kerusakan korosi yang cukup besar, terutama pada 2024 dan 7000 paduan aluminium yang dilapisi dengan poliuretan dan pelapis lainnya.
Kelembaban adalah variabel yang paling kritis untuk penyebaran korosi karena ini diperlukan untuk melarutkan ion garam.
Korosi biasanya dimulai di mana ada ketidaksempurnaan pada substrat dan lapisan pelapis. Ketidaksempurnaan dapat disebabkan oleh goresan atau serpihan batu yang melemahkan ikatan perekat antara substrat dan lapisan.
Korosi dimulai pada lokus ini, yang membentuk kepala cacat korosi. Korosi biasanya muncul sebagai filamen seperti benang yang berbeda, seperti jalur cacing, yang muncul di bawah permukaan pelapis.
Kerusakan tidak meluas pada aluminium tetapi secara kosmetik tidak dapat diterima, terutama jika lintasannya panjang dan berwarna putih.
Jenis korosi filiform ini dapat merusak semua jenis produk aluminium seperti roda, badan mobil dan pesawat terbang. Untuk memperbaiki kerusakan membutuhkan pengamplasan dan menerapkan lapisan pelapis baru. Untuk mencegah korosi filiform, diperlukan perlakuan awal permukaan yang tepat.
Korosi filiform lebih parah ketika konsentrasi klorida pada logam tinggi, terutama ketika pesawat sering terbang di atas lautan atau berpangkalan di hanggar lapangan terbang pesisir.
Aluminium banyak digunakan untuk kaleng dan jenis kemasan lainnya. Aluminium foil sering dilaminasi ke kertas atau kertas karton untuk membentuk penghalang kelembaban atau uap. Jika aluminium foil telah dimakan oleh korosi filiform, produk dapat terkontaminasi atau mengering karena penghalang uap rusak. Degradasi kertas karton laminasi yang digagalkan dapat terjadi selama produksi atau penyimpanan berikutnya di lingkungan yang lembab.
Dalam industri otomotif, velg ringan khas yang ditempa dengan permukaan warna kembar (bagian yang dipoles) dan/atau permukaan yang dipoles menunjukkan kecenderungan peningkatan korosi filiform.
Biasanya, korosi filiform dapat dicegah dengan mengurangi kelembaban relatif di bawah 60%. Sayangnya, tidak praktis untuk secara langsung mengurangi kelembapan pada benda bergerak seperti pesawat terbang dan mobil. Namun, tingkat kelembapan untuk komponen yang disimpan di fasilitas penyimpanan jangka panjang dapat dengan mudah dikontrol dengan menambahkan kipas pengering dan pelembap, atau dengan menambahkan pengering ke dalam kemasan plastik.
Komponen yang dilapisi dengan dua lapis sistem pelapis epoksi dan dua lapis poliuretan lebih mampu menahan korosi filiform daripada sistem berlapis tunggal.
Kemungkinan korosi filiform berkurang ketika substrat baja digalvanis. Primer yang kaya seng dan primer yang dikrom dan difosfat, dengan lapisan antara poliuretan dan epoksi yang tahan lama dan tahan lama, telah mengurangi kerentanan filiform pada substrat baja. Primer seng kromat, anodisasi asam kromat, dan pelapis konversi kromat atau kromat-fosfat telah memberikan berbagai tingkat kelegaan dari korosi filiform dalam paduan aluminium. (Pilihan lain dibahas dalam artikel Kemajuan Pelapisan Multipolimer Nilon Cair untuk Industri Transportasi dan Energi Terbarukan.)
Beberapa lapisan pada permukaan logam memperlambat difusi kelembaban dan memiliki penetrasi dan situs cacat yang lebih sedikit daripada sistem cat satu lapisan. Sistem multi-lapisan menahan penetrasi oleh abrasi mekanis dan memiliki lebih sedikit bukit dan lembah. Pelapisan yang lebih tebal yang dicapai dengan penumpukan lapisan dan pengeringan yang lebih lambat telah menunjukkan ketahanan yang jauh lebih baik terhadap korosi filiform dengan mengurangi penetrasi oksigen dan kelembaban, penurunan jebakan pelarut, dan lebih sedikit situs inisiasi. Sistem pelapisan bubuk juga bermanfaat karena menyatu secara termal, menghasilkan pelapis yang keras dengan ketahanan yang lebih baik terhadap permeabilitas kelembaban. Permukaan logam prima yang halus dan dipersiapkan dengan baik umumnya memiliki ketahanan yang lebih baik daripada permukaan yang lebih kasar.
Baja, aluminium, dan magnesium semuanya aktif secara kimia. Paduannya mengandung senyawa intermetalik yang tersebar, diendapkan dan diaglomerasi selama penggulungan panas dan anil. Meskipun paduan ini umumnya memiliki sifat mekanik yang lebih baik, penelitian terbaru menunjukkan bahwa heterogenitasnya (campuran) dan adanya lapisan aktif permukaan meningkatkan kerentanannya terhadap korosi filiform.
