Stresscorrosie is een fenomeen dat zich voordoet wanneer een metalen structuur wordt blootgesteld aan een corrosieve omgeving en tegelijkertijd onder spanning staat. Het resultaat is de voortgang van scheuren die zich vaak perpendiculair tot het spanningsveld ontwikkelen. Dit proces wordt versterkt door de aanwezigheid van bepaalde omgevingsfactoren, zoals zuren, hoge-temperatuurchloriden of waterstofsulfide. Deze factoren creëren een synergistisch effect met de spanning op het materiaal, wat leidt tot een verhoogde waarschijnlijkheid van scheurvorming. Corrosie ontstaat doorgaans wanneer de beschermende laag op het oppervlak van het metaal wordt doorbroken, wat zorgt voor de directe interactie van de corrosieve stoffen met het basismateriaal.

In onderzoeken naar dit soort corrosie is vastgesteld dat de richting van scheurvorming niet altijd volgt zoals voorspeld door de vooraf opgestelde modellen. Dit komt vaak voor in gasdruksystemen, waar scheuren niet altijd dezelfde richting volgen als voorspeld door eerdere theorieën. Bovendien kunnen in lasgebieden, waar het materiaal onregelmatig is, scheuren van richting veranderen. Dit is het gevolg van spanningsconcentraties in gebieden waar de beschermende coating niet goed is aangebracht of is uitgevallen. Het gebruik van kathodische bescherming kan deze concentratiepunten gedeeltelijk verlichten, maar uiteindelijk kan dit alsnog leiden tot spanningscorrosie in de vorm van putcorrosie.

Er is ook bewijs dat de mate van corrosie in grote mate afhankelijk is van omgevingsfactoren, zoals de specifieke samenstelling van het corrosieve medium en de manier waarop het de elektrochemische reacties beïnvloedt. In een studie van Griggs et al. werd de invloed van de pH-waarde en druk op de scheurgroei in pijpleidingen van hoge druk onderzocht. Het bleek dat de snelheid van de scheurgroei sterk afhankelijk was van de aard van het omgevingsmedium, maar ook van de toegepaste mechanische belasting.

Bij aluminiumlegeringen, zoals A7N01P-T4, wordt de scheurvorming vaak versneld door waterstofverzwakking, die voornamelijk optreedt in mariene omgevingen. Onderzoeken hebben aangetoond dat de snelheid van scheurgroei in zoutoplossingen drie keer hoger is dan in lucht. Dit benadrukt de impact van zoutoplossingen in de maritieme sector en de noodzaak van geschikte beschermingsmaatregelen voor metalen structuren die in contact komen met zeewater.

Naast de hierboven beschreven stresscorrosie speelt microbiële corrosie een belangrijke rol in de achteruitgang van metalen structuren, vooral in omgevingen waar biofilms zich kunnen vormen, zoals in zeewater. Deze biofilms produceren waterstofperoxide, wat leidt tot de verontreiniging van de metaaloppervlakken. Studies hebben aangetoond dat de aanwezigheid van olie, zoals ruwe olie, de microbiële corrosie verder verergert, vooral in pijpleidingen. Micro-organismen kunnen sulfaten reduceren en zo een ideale omgeving creëren voor het corrosieproces.

De effecten van microbiële corrosie zijn al jaren bekend en hebben aanzienlijke gevolgen gehad voor de olie- en gasindustrie, evenals voor de energieproductie. De corrosie wordt vaak waargenomen in de interne wanden van pijpleidingen, waar de concentratie van microben veel hoger is dan aan de buitenkant. Dit veroorzaakt corrosie van binnenuit, wat moeilijker te detecteren is en ernstige structurele schade kan veroorzaken.

Om microbiële corrosie tegen te gaan, zijn er verschillende strategieën ontwikkeld. De toepassing van antimicrobiële coatings en chemische middelen heeft in de afgelopen jaren grote vooruitgang geboekt. Deze coatings bevatten stoffen die de groei van micro-organismen remmen, wat de mate van corrosie aanzienlijk kan verminderen. In veel gevallen wordt een combinatie van deze coatings en de regulering van de omgevingseisen als de beste aanpak beschouwd om corrosie te beperken en de levensduur van metalen structuren te verlengen.

Naast deze technische benaderingen is het belangrijk te begrijpen dat de preventie van zowel stresscorrosie als microbiële corrosie sterk afhankelijk is van de ontwerpkeuzes en onderhoudsstrategieën die in de vroege fasen van het project worden getroffen. Het gebruik van materialen die bestand zijn tegen specifieke corrosieve omgevingen, zoals duplex roestvrijstaal voor microbiële corrosie, kan het risico aanzienlijk verminderen. Verder kan het optimaliseren van lasprocessen en het correct aanbrengen van coatings bijdragen aan de duurzaamheid van metalen structuren in de offshore en maritieme industrie.

Hoe verhogen geavanceerde coatings en passivatietechnieken de corrosieweerstand in de luchtvaartindustrie?

Het tegengaan van corrosie in industriële toepassingen, met name in de luchtvaartsector, vereist een diepgaande kennis van oppervlaktetechnologie en elektrochemische processen. Recente studies tonen aan dat het toevoegen van een chelaatvormer tijdens de synthese van LDH–CO₃²⁻/OH-coatings op aluminiumlegeringen zoals AA2024 de corrosiebestendigheid aanzienlijk verhoogt. Deze verbetering wordt toegeschreven aan de vorming van oplosbare complexen tussen ammoniumhydroxide en koperionen, die de oplossing van intermetallische deeltjes bevorderen en de herafzetting van kopersoorten op het oppervlak verhinderen. Daardoor wordt de vorming van sterk actieve Cu-kathoden onderdrukt, wat essentieel is voor het minimaliseren van galvanische corrosie op dit type legering.

In parallel daaraan onderzochten Grigoriev et al. een gelaagde coating gebaseerd op het (Ti,Y,Al)N-systeem, waarin yttrium in aanzienlijke hoeveelheden (ongeveer 40 at.%) voorkomt. De mechanische karakterisering van deze coating toonde opmerkelijke hardheid, elasticiteitsmodulus en breukweerstand, waarbij krasproeven werden ingezet als cruciale testmethode. De coating bestaat uit twee kubisch gestructureerde vaste oplossingen, c-(Y,Ti,Al)N en c-(Ti,Y,Al)N, die samen een stabiele en duurzame nanostructuur vormen.

Bij praktische toepassingen, zoals het draaien van staal, vertonen gereedschappen bedekt met deze (Ti,Y,Al)N-coating een indrukwekkende verbetering in slijtvastheid van 250%–270% vergeleken met ongecoate of alternatieve coatingsystemen zoals (Ti,Cr,Al)N. Tijdens deze belastende toepassingen werd een actieve oxidatie waargenomen, die leidde tot de vorming van yttriumoxide, met slechts beperkte vorming van titanium- en aluminiumoxiden. Opmerkelijk is dat de c-(Y,Ti,Al)N-nanolagen niet volledig oxideerden, wat wijst op een complexe oxidatiemechanica en een hoge thermische stabiliteit van het systeem.

De uitzonderlijke prestaties van deze yttriumrijke coatings kunnen deels worden verklaard door de invloed van yttriumoxide op de mechanische eigenschappen van de coating, waaronder een verhoogde weerstand tegen slijtagegerelateerde degradatie. Bovendien beïnvloedt yttrium de microstructuur en de fasecompositie, wat leidt tot een meer coherente en defectbestendige coating.

Tovar et al. onderzochten de elektrochemische corrosiebestendigheid van passieve precipitatiehardende roestvaste staalsoorten (PH-SS), die veelvuldig worden gebruikt in de luchtvaart vanwege hun uitstekende sterkte en corrosiebestendigheid. De onderzochte legeringen – waaronder 17-4PH, 15-5PH, AM 350 en Custom450 – werden onderworpen aan passivering in citroenzuur- en salpeterzuurbaden bij variërende temperaturen en behandelingsduren. Deze behandelingen hebben tot doel een beschermende oxidelaag te vormen, essentieel voor langdurige weerstand in agressieve omgevingen.

De elektrochemische eigenschappen werden geëvalueerd in zwavelzuur- en natriumchlorideoplossingen met behulp van potentiodynamische polarisatiecurves volgens ASTM G5-13. De resultaten toonden twee verschillende mechanismen: secundaire passivatie in H₂SO₄ en pseudo-passivatie in NaCl. De stroomdichtheden varieerden overeenkomstig, wat de invloed van het medium op de stabiliteit van de passieve film aantoont. Citroenzuur bleek in bepaalde gevallen een vergelijkbare effectiviteit te hebben als salpeterzuur, wat het tot een milieuvriendelijker alternatief maakt in passiveringsprocessen voor luchtvaarttoepassingen.

Om corrosie preventief en effectief te beheren, is het van cruciaal belang om geavanceerde monitoringtechnieken toe te passen. Visuele inspectie, zowel direct als via afstandsbediening met drones of endoscopen, blijft de meest gebruikte methode in de luchtvaart. Deze wordt routinematig toegepast tijdens onderhoud, preflight- of postflightcontroles. Aanvullend worden elektrochemische technieken zoals EIS en potentiodynamische polarisatie ingezet om corrosiesnelheden en mechanistische informatie over het corrosieproces te verkrijgen. Parameters zoals impedantie, corrosiepotentiaal en stroomdichtheid worden geanalyseerd om de effectiviteit van beschermingsmaatregelen te beoordelen en om vroegtijdige falen te voorkomen.

Deze elektrochemische methodes verschaffen diepgaand inzicht in lokale corrosieprocessen en kinetiek, wat onmisbaar is voor een proactieve benadering van onderhoud en materiaalkeuze in de luchtvaarttechnologie. Daarbij zijn niet-destructieve testen zoals ultrasone inspectie aanvullend noodzakelijk om verborgen defecten te detecteren zonder de integriteit van de componenten aan te tasten.

Wat men verder moet begrijpen, is dat de effectiviteit van een coating of passiveringsmethode niet uitsluitend afhankelijk is van de chemische samenstelling of behandeling, maar ook van de omgevingsfactoren waarin het materiaal opereert, zoals temperatuur, vochtigheid, zoutbelasting en mechanische belasting. De interactie tussen deze factoren en de microstructurele kenmerken van het materiaal bepalen de uiteindelijke prestaties. In deze context is een systematische benadering van corrosiebeheersing essentieel: materiaalselectie, oppervlaktebehandeling, operationele controle en continue monitoring moeten worden geïntegreerd binnen het ontwerpproces van luchtvaartcomponenten.

Hoe bouw je een effectief financieel model en wat moet je er écht van begrijpen?
Wat maakt de werking van MOS-apparaten zo essentieel voor technologieën?
Waarom is de jacht op Constantine zowel absurd als gevaarlijk?
Wat betekent het om een Land Girl te zijn in tijden van oorlog?