बोल्ट, नट, स्क्रूऔर अन्य फास्टनरों में लंबी अवधि की सेवा के बाद जंग लगने का खतरा होता है, जो यांत्रिक कनेक्शन की स्थिरता और सुरक्षा को ख़राब करता है। उत्पाद डिजाइन चरण के दौरान, इंजीनियरों को संक्षारण को कम करने, प्रदर्शन में गिरावट और सेवा जीवन हानि को रोकने और यांत्रिक उपकरणों की समग्र परिचालन विश्वसनीयता की गारंटी देने के लिए वास्तविक सेवा वातावरण के अनुसार सावधानीपूर्वक सामग्री, सतह चढ़ाना और सुरक्षात्मक कोटिंग का चयन करना चाहिए। यह पेपर फास्टनरों के लिए सामान्य संक्षारण मोड, आंतरिक तंत्र और सतह कोटिंग्स के सुरक्षात्मक सिद्धांतों को व्यवस्थित रूप से विस्तृत करता है, सामग्री चयन और फास्टनर उत्पादों के विरोधी जंग अनुकूलन के लिए तकनीकी सहायता प्रदान करता है।

1. संक्षारण की मूल अवधारणा

धातु संक्षारण का तात्पर्य परिवेशीय मीडिया के साथ रासायनिक या विद्युत रासायनिक अंतःक्रियाओं के कारण धातु सब्सट्रेट्स के विनाशकारी क्षरण से है, और यह यांत्रिक फास्टनरों की सबसे प्रचलित विफलता मोड में से एक है।

शुद्ध रासायनिक संक्षारण तब होता है जब फास्टनर विद्युत प्रवाह की भागीदारी के बिना सीधे संक्षारक रासायनिक पदार्थों से संपर्क करते हैं। उदाहरण के लिए, लीक हुई बैटरी इलेक्ट्रोलाइट सीधे फास्टनर सतहों को नष्ट कर सकती है और आधार सामग्री को नुकसान पहुंचा सकती है। वास्तविक औद्योगिक सेवा में, फास्टनरों की अधिकांश संक्षारण विफलताएं अप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होती हैं, जिनमें आमतौर पर स्टील में जंग लगना और गैल्वेनिक संक्षारण शामिल होता है।

फास्टनरों में संक्षारण का प्रसार दांतों की सड़न जैसा होता है। यह छोटे अदृश्य दोषों से उत्पन्न होता है और तेजी से फैलता है, धीरे-धीरे थ्रेडेड जोड़ों की संरचनात्मक अखंडता को कमजोर करता है। प्रगतिशील संक्षारण धातु सब्सट्रेट्स का उपभोग करता है, यांत्रिक शक्ति को कम करता है, और अंततः फास्टनरों को ढीला या फ्रैक्चर की ओर ले जाता है। इसके अलावा, गैल्वेनिक प्रतिक्रियाएं आसन्न जुड़े घटकों को संक्षारण क्षति भी प्रेरित कर सकती हैं।

पारंपरिक शक्ति क्षीणन के अलावा, संक्षारण दो विशेष प्रकार की विफलता को ट्रिगर कर सकता है। पहला है तनाव प्रेरित संक्षारण विफलताएं जैसे कि संक्षारण और तन्य तनाव के युग्मन प्रभाव के तहत हाइड्रोजन का भंगुर होना। दूसरा संक्षारण थकान विफलता है, जहां संक्षारणित क्षेत्रों में उत्पन्न माइक्रोक्रैक वैकल्पिक भार के तहत लगातार विस्तारित होते हैं और अंततः फास्टनरों के थकान फ्रैक्चर का कारण बनते हैं।

अनुचित सामग्री चयन रासायनिक संक्षारण का एक प्रमुख कारण है। रासायनिक संक्षारण तब होता है जब फास्टनर सामग्री संक्षारक मीडिया में घुलनशील होती है। उदाहरण के लिए, साधारणकार्बन स्टील बोल्टहाइड्रोक्लोरिक एसिड के संपर्क में आने पर यह तेजी से घुल जाएगा और संक्षारित हो जाएगा। गंभीर और पूर्वानुमेय संक्षारक वातावरण के लिए, संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातु जैसे स्टेनलेस स्टील और निकल आधारित मिश्र धातु को प्राथमिकता दी जाती है। इस बीच, संक्षारक मीडिया को मौलिक रूप से अलग करने और रासायनिक संक्षारण से बचने के लिए घने और अभेद्य सुरक्षात्मक कोटिंग्स को अपनाया जा सकता है।

औद्योगिक अनुप्रयोगों में, फास्टनर संक्षारण में सूक्ष्म सहज धाराओं द्वारा संचालित इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण का प्रभुत्व होता है, जिसमें तेज प्रसार गति और व्यापक क्षति सीमा होती है। इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण चार अपरिहार्य स्थितियों पर निर्भर करता है: एनोड और कैथोड क्षेत्र, प्रवाहकीय इलेक्ट्रोलाइट मीडिया, संभावित अंतर, और बंद प्रवाहकीय लूप। एक बार सभी शर्तें पूरी हो जाने पर निरंतर विद्युत रासायनिक क्षरण जारी रहेगा।

1.1 कार्बन स्टील का संक्षारण तंत्र

जंग लगना इस्पात सामग्री के लिए विद्युत रासायनिक संक्षारण का सबसे विशिष्ट और मौलिक रूप है। जब पानी की बूंदें स्टील की सतहों पर चिपक जाती हैं, तो स्टील सब्सट्रेट और जलीय इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस पर एक संभावित अंतर बनता है, जिससे सूक्ष्म विद्युत धाराएं उत्पन्न होती हैं और जंग लगने की प्रतिक्रिया शुरू होती है। ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं एनोड क्षेत्रों में होती हैं, जहां लोहे के परमाणु आयनित होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाते हैं। तदनुसार, कमी प्रतिक्रियाएं कैथोड क्षेत्रों में होती हैं, जहां वायुमंडलीय ऑक्सीजन पानी के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रॉक्साइड आयन उत्पन्न करता है।

आयरन आयन इलेक्ट्रोलाइट में हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ मिलकर फास्टनर सतहों पर आयरन ऑक्साइड जमा, अर्थात् जंग बनाते हैं। लंबे समय तक आर्द्र वातावरण में रहने से चक्रीय विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया बनी रहती है, जिसके परिणामस्वरूप निरंतर सब्सट्रेट क्षरण और प्रगतिशील संक्षारण गिरावट होती है।

1.2 गैल्वेनिक संक्षारण

गैल्वेनिक संक्षारण, जिसे असमान धातु संक्षारण के रूप में भी परिभाषित किया गया है, एक विशिष्ट विद्युत रासायनिक संक्षारण मोड है। सामान्य विद्युत रासायनिक संक्षारण के अनुरूप, इसके लिए चार आवश्यक शर्तों की आवश्यकता होती है: एनोड, कैथोड, इलेक्ट्रोलाइट और संभावित अंतर। एक बंद संक्षारण लूप तब बनता है जब विभिन्न इलेक्ट्रोड क्षमता वाली दो असमान धातुएं सीधे संपर्क में होती हैं।

जब दो संपर्कित असमान धातुएं इलेक्ट्रोलाइट के संपर्क में आती हैं, तो उच्च इलेक्ट्रोड क्षमता वाली धातु कैथोड के रूप में कार्य करती है, जबकि कम क्षमता वाली धातु एनोड के रूप में कार्य करती है। बंद लूप में, एनोडिक धातु के परमाणु लगातार आयनित और भस्म होते रहते हैं, जिससे प्रगतिशील संक्षारण विफलता होती है। दोनों धातुओं के बीच बड़ा संभावित अंतर गैल्वेनिक क्षरण को तेज और बढ़ा देगा।

गैल्वेनिक श्रृंखला तालिका फास्टनरों के संक्षारणरोधी डिज़ाइन के लिए एक महत्वपूर्ण दिशानिर्देश है। तालिका में प्रत्येक धातु की स्थिति उसके इलेक्ट्रोड संभावित स्तर को दर्शाती है। श्रृंखला में दोनों धातुओं को जितना दूर अलग किया जाता है, उनका संभावित अंतर उतना ही अधिक होता है और गैल्वेनिक क्षरण का खतरा उतना ही अधिक होता है। उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम मिश्र धातु और प्लैटिनम श्रृंखला के दो चरम छोरों पर स्थित हैं, जिससे वे एक असंगत असेंबली संयोजन बन जाते हैं। इसके विपरीत, समान संभावित मूल्यों वाली धातुएं नगण्य विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करती हैं और उनमें संक्षारण जोखिम कम होता है।

गैल्वेनिक संक्षारण की गंभीरता तीन मुख्य कारकों द्वारा निर्धारित होती है:

(1) संभावित अंतर: गैल्वेनिक श्रृंखला में दो धातुओं का अंतर सीधे संक्षारण की डिग्री निर्धारित करता है। एल्यूमीनियम भागों और 316 स्टेनलेस स्टील घटकों का संयोजन कार्बन स्टील और टिन भागों के मिलान की तुलना में अधिक गंभीर गैल्वेनिक संक्षारण से ग्रस्त है।

(2) इलेक्ट्रोलाइट गतिविधि: उच्च आयन सांद्रता इलेक्ट्रोलाइट की चालकता में सुधार करती है और संक्षारण प्रतिक्रियाओं को तेज करती है। नमकीन पानी में प्रचुर मात्रा में आयन होते हैं और यह विआयनीकृत पानी की तुलना में कहीं अधिक सक्रिय इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है, जिससे नमक वातावरण में तेजी से गैल्वेनिक क्षरण होता है।

(3) कैथोड-एनोड क्षेत्र अनुपात: एनोड के सापेक्ष एक बड़ा कैथोड क्षेत्र एनोडिक क्षरण को काफी तेज कर देता है। उदाहरण के लिए, बड़ी स्टेनलेस स्टील प्लेटों पर इकट्ठे किए गए छोटे एल्यूमीनियम फास्टनरों छोटे एनोड के रूप में कार्य करते हैं और इलेक्ट्रोलाइट वातावरण में तेजी से खराब हो जाते हैं। इसके विपरीत, छोटास्टेनलेस स्टील फास्टनरोंबड़े एल्यूमीनियम प्लेटों के साथ मिलान एक छोटा कैथोड क्षेत्र बनाता है, जो संपर्क किनारे पर जंग को सीमित करता है और समग्र क्षति को कम करता है।

1.3 झल्लाहट संक्षारण

फ्रेटिंग संक्षारण एक विशेष गैर-{0}}रासायनिक और गैर--विद्युतरासायनिक संक्षारण मोड है, जो आमतौर पर उच्च -भार घर्षण स्थितियों के तहत होता है। संभोग सतहों के बीच सापेक्ष फिसलन और निरंतर संपीड़न फास्टनरों की मूल सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्मों को खराब कर देता है। नया उजागर ताजा धातु सब्सट्रेट सीधे बाहरी वातावरण से संपर्क करता है और तेजी से क्षरण से गुजरता है।

स्टेनलेस स्टील, एल्यूमीनियम मिश्र धातु और टाइटेनियम मिश्र धातु से बने फास्टनरों में जंग लगने के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता होती है। उनकी असर वाली सतहें और थ्रेड मेटिंग क्षेत्र संक्षारण प्रतिरोध के लिए पूरी तरह से सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्मों पर निर्भर करते हैं। एक बार जब ऑक्साइड परतें घिस जाएंगी, तो सब्सट्रेट को निरंतर और प्रगतिशील संक्षारण क्षति का सामना करना पड़ेगा।

1.4 दरार संक्षारण

दरार संक्षारण एक छुपा हुआ स्थानीय विद्युत रासायनिक संक्षारण मोड है। यह संकीर्ण धातु अंतरालों, कक्षों, चाप संक्रमणों और धूल संचय और जल प्रतिधारण वाले क्षेत्रों में होता है। संकीर्ण अंतराल के अंदर और बाहर इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता में अंतर स्थानीय विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करता है और आंतरिक धातु सब्सट्रेट्स को चयनात्मक संक्षारण क्षति का कारण बनता है।

दरार का क्षरण स्थानीयकृत होता है और शुरुआती चरण में इसका पता लगाना मुश्किल होता है, जिससे दीर्घकालिक संचय के बाद गंभीर संरचनात्मक क्षति हो सकती है। इस बीच, दरार संक्षारण के दौरान उत्पन्न परमाणु हाइड्रोजन की एक बड़ी मात्रा धातु मैट्रिक्स द्वारा अवशोषित की जाएगी, जिससे आसानी से हाइड्रोजन भंगुरता उत्पन्न होगी और फास्टनरों के फ्रैक्चर जोखिम में वृद्धि होगी।

1.5 पिटिंग संक्षारण

पिटिंग संक्षारण एक अत्यधिक स्थानीयकृत संक्षारण रूप है जो धातु की सतहों पर छोटे गड्ढे उत्पन्न करता है। ये प्रारंभिक सूक्ष्म दोष धीरे-धीरे गहरे होते हैं और निरंतर संक्षारण प्रतिक्रियाओं के साथ स्पष्ट मैक्रोस्कोपिक संक्षारण गड्ढों में विस्तारित होते हैं।

अन्य संक्षारण मोड की तुलना में, पिटिंग संक्षारण तेजी से विफलता के बिना फास्टनरों की समग्र संरचनात्मक अखंडता और यांत्रिक प्रदर्शन पर सीमित प्रभाव डालता है। इसका मुख्य तंत्र धातु की सतह पर स्थानीय ऑक्सीजन की कमी में निहित है, जो स्वतंत्र एनोडिक क्षेत्र बनाता है, स्थानीय विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करता है, और अंततः गहरे संक्षारण गड्ढों में विकसित होता है।

2. फास्टनरों की सुरक्षा तंत्र

उपरोक्त संक्षारण तंत्रों के आधार पर, संक्षारण स्थितियों को कम करने और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दबाने के लिए लक्षित संरचनात्मक अनुकूलन और प्रक्रिया सुरक्षा उपायों को अपनाया जा सकता है। फास्टनरों के लिए चार मुख्य संक्षारणरोधी सुरक्षा तंत्र हैं, जिन्हें इष्टतम संक्षारणरोधी प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए स्वतंत्र रूप से या संयोजन में लागू किया जा सकता है।

2.1 बाधा सुरक्षा तंत्र

बैरियर सुरक्षा सबसे बुनियादी जंगरोधी तरीका है। सब्सट्रेट को संक्षारक मीडिया से अलग करने और संक्षारण प्रसार पथ को अवरुद्ध करने के लिए धातु की सतह पर एक सघन और निरंतर सुरक्षात्मक कोटिंग लगाई जाती है। इसका सुरक्षात्मक प्रभाव पूरी तरह से कोटिंग की अखंडता पर निर्भर करता है। अक्षुण्ण कोटिंग्स लंबे समय तक स्थिर जंगरोधी सुरक्षा प्रदान करती हैं, जबकि खरोंच, छिलने या घिसने से सब्सट्रेट उजागर हो जाएगा और तुरंत जंग लग जाएगी। विशिष्ट अनुप्रयोगों में पेंट फ़िल्में और अन्य गैर-धात्विक सुरक्षात्मक कोटिंग्स शामिल हैं।

2.2 बलि एनोड संरक्षण तंत्र

बलिदान एनोड सुरक्षा तंत्र एक अधिक सक्रिय सतह कोटिंग को अपनाता है जो धातु सब्सट्रेट की रक्षा के लिए अधिमानतः संक्षारण करता है। यह सुरक्षात्मक प्रभाव तभी रहता है जब यज्ञोपवीत पूर्ण रहता है। एक बार जब कोटिंग पूरी तरह से खत्म हो जाती है, तो सब्सट्रेट उजागर हो जाएगा और संक्षारित हो जाएगा। इलेक्ट्रो-गैल्वनाइज्ड कोटिंग इस तंत्र का एक विशिष्ट अनुप्रयोग है, जहां उच्च रासायनिक गतिविधि वाला जस्ता कार्बन स्टील सब्सट्रेट्स की रक्षा के लिए प्राथमिकता से संक्षारण करता है।

2.3 निष्क्रियता परत संरक्षण तंत्र

पैसिवेशन सुरक्षा धातु की सतहों पर अनायास बनने वाली निष्क्रिय, घनी ऑक्साइड फिल्मों पर निर्भर करती है। रासायनिक रूप से स्थिर निष्क्रियता परत बाहरी संक्षारक मीडिया को अलग करती है और दीर्घकालिक {{1}अवधि संक्षारण रोधी प्रदर्शन प्रदान करती है।फास्टनरस्टेनलेस स्टील, टाइटेनियम मिश्र धातु और एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने अपने मूल निष्क्रियता फिल्मों के माध्यम से टिकाऊ संक्षारण प्रतिरोध प्राप्त करते हैं।

2.4 स्व-उपचार सुरक्षा तंत्र

सेल्फ{0}हीलिंग प्रोटेक्शन एक उन्नत और उच्च विश्वसनीयता वाली एंटी-संक्षारण तकनीक है। निरंतर सुरक्षात्मक प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए सुरक्षात्मक कोटिंग्स या पैसिवेशन फिल्मों की थोड़ी सी क्षति को प्राकृतिक वातावरण में स्वचालित रूप से ठीक किया जा सकता है। हालाँकि इसके अनुप्रयोग का दायरा सीमित है, यह उत्कृष्ट संक्षारणरोधी स्थिरता प्रदान करता है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की पैसिवेशन फिल्म में उत्कृष्ट स्व-उपचार क्षमता होती है, जो मामूली क्षति के बाद तेजी से पुनर्जीवित हो सकती है और संक्षारण प्रतिरोध को बहाल कर सकती है।

3. निष्कर्ष

फास्टनरों को रासायनिक संक्षारण, इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण, फ्रेटिंग संक्षारण, दरार संक्षारण और पिटिंग संक्षारण सहित कई संक्षारण जोखिमों से अवगत कराया जाता है, जो सभी संरचनात्मक अखंडता को नुकसान पहुंचाते हैं और कनेक्शन विश्वसनीयता को कम करते हैं। इसलिए, इंजीनियरों को इंजीनियरिंग डिजाइन और व्यावहारिक अनुप्रयोग में सेवा शर्तों और पर्यावरणीय विशेषताओं के अनुसार संभावित संक्षारण प्रकारों और विफलता जोखिमों का पूरी तरह से मूल्यांकन करना चाहिए। उचित सामग्री का चयन, अनुकूलित प्लेटिंग और कोटिंग मिलान, और संरचनात्मक सुधार प्रभावी ढंग से संक्षारण विफलता को रोक या विलंबित कर सकता है, जिससे थ्रेडेड कनेक्शन की दीर्घकालिक स्थिरता और यांत्रिक उपकरणों का सुरक्षित संचालन सुनिश्चित हो सकता है।