Ржа́вчина (устар. «ржа») — общий термин для определения оксидов железа. В разговорной речи это слово применяется к красным оксидам, образующимся в процессе реакции железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха. Есть и другие формы ржавчины, например, продукт, образующийся в ходе реакции железа с хлором при отсутствии кислорода. Такое вещество образуется, в частности, на арматуре, используемой в подводных бетонных столбах, и называется зелёной ржавчиной. Несколько видов коррозии различимы зрительно или с помощью спектроскопии, они образуются при разных внешних условиях[1]. Ржавчина состоит из гидратированного оксида железа(III) Fe2O3·nH2O и метагидроксида железа (FeO(OH), Fe(OH)3).
При наличии достаточного времени любая масса железа в присутствии воды и кислорода может в конечном итоге полностью превратиться в ржавчину. Поверхностная ржавчина обычно чешуйчатая и рыхлая и не обеспечивает пассивной защиты основного железа, в отличие от образования патины на медных поверхностях. Ржавление — это общий термин для обозначения коррозии элементарного железа и его сплавов, таких как сталь. Многие другие металлы подвергаются аналогичной коррозии, но образующиеся при этом оксиды обычно не называют «ржавчиной». Ржавая поверхность не создаёт защиты для нижележащего железа, в отличие от патины, образующейся на медной поверхности, или оксида алюминия, покрывающего алюминиевые предметы
Причины ржавления
Если железо, содержащее какие-либо добавки и примеси (например, углерод), находится в контакте с водой, кислородом или другим сильным окислителем и/или кислотой, то оно начинает ржаветь. Если при этом присутствует соль, например, имеется контакт с солёной водой, коррозия происходит быстрее в результате электрохимических реакций. Чистое железо относительно устойчиво к воздействию чистой воды и сухого кислорода. Как и у других металлов, например, у алюминия, плотно приставшее оксидное покрытие на железе (слой пассивации) защищает основную массу железа от дальнейшего окисления. Превращение же пассивирующего слоя оксида железа в ржавчину является результатом комбинированного действия двух реагентов, как правило, кислорода и воды. Другими разрушающими факторами являются диоксид серы и углекислый газ в воде. В этих агрессивных условиях образуются различные виды гидроксида железа. В отличие от оксидов железа, гидроксиды не защищают основную массу металла. Поскольку гидроксид формируется и отслаивается от поверхности, воздействию подвергается следующий слой железа, и процесс коррозии продолжается до тех пор, пока всё железо не будет уничтожено, или в системе закончится весь кислород, вода, диоксид углерода или диоксид серы.
Предотвращение ржавления
Ржавчина является проницаемой для воздуха и воды, поэтому внутри лежащее железо продолжает разъедаться. Предотвращение ржавчины, следовательно, требует покрытия, которое исключает образование ржавчины. На поверхности нержавеющей стали образуется пассивирующий слой оксида хрома(III). Подобное проявление пассивации происходит с магнием, титаном, цинком, оксидом цинка, алюминием, полианилином и другими электропроводящими полимерами.
Гальванизация
Хорошим подходом к предотвращению ржавчины является метод гальванизации, который обычно заключается в нанесении на защищаемый объект слоя цинка либо методом горячего цинкования, либо методом гальванотехники. Цинк традиционно используется, потому что он достаточно дёшев, обладает хорошей адгезией к стали и обеспечивает катодную защиту на стальную поверхность в случае повреждения цинкового слоя. В более агрессивных средах (таких, как солёная вода), предпочтительнее кадмий. Гальванизация часто не попадает на швы, отверстия и стыки, через которые наносилось покрытие. В этих случаях покрытие обеспечивает катодную защиту металла, где оно выступает в роли гальванического анода, на который прежде всего и воздействует коррозия. В более современные покрытия добавляют алюминий, новый материал называется цинк-алюм. Алюминий в покрытии мигрирует, покрывая царапины и, таким образом, обеспечивая более длительную защиту. Этот метод основан на применении оксидов алюминия и цинка, защищающих царапины на поверхности, в отличие от процесса оксидизации, как в случае применения гальванического анода. В некоторых случаях при очень агрессивных средах или длительных сроках эксплуатации применяются одновременно и гальванизация цинком, и другие защитные покрытия, чтобы обеспечить надёжную защиту от коррозии. Для автолюбителей, в продаже имеется набор для самостоятельного цинкования поврежденных мест автомобиля.
Лакокрасочные и другие защитные покрытия.
Наиболее распространенным способом защиты от коррозии является защита металла различного рода грунтами. Наиболее распространенными считаются эпоксидный и кислотный, он же фосфатирующий.
Кислотный грунт — специализированное средство для повышения адгезии различных лакокрасочных покрытий, а также служащее предохранением от порчи металлического кузова посредством ржавления.
Средство бывает в виде спрея или жидкости. Основном составляющим элементом является фосфорная кислота, иногда в препарат добавляется цинк.
Как правило, кислотным грунтом покрывают новую деталь, чистый металл. Кислота создает на поверхности металла шероховатый слой, за который прекрасно и надежно держится. На кислотный грунт, наносят акриловый грунт наполнитель, который прекрасно взаимодействует с кислотным грунтом, создавая в результате отличный защитный слой. Ну а после высыхания и обработки, на акриловый грунт наполнитель наносится базовая эмаль и лак.
ИТОГ. Сколько существует человечество, столько и будет существовать ржавчина. Открою вам секрет! Даже если человечество не будет существовать, ржавчина все равно останется и будет существовать до тех пор, пока не осыплет последний лист металла.
Примечания
- ↑ Cambridge Dictionary. Rust defenition. (англ.). https://dictionary.cambridge.org/ru/словарь/английский/rust. Cambridge Dictionary. Дата обращения: 12 сентября 2022. Архивировано 4 мая 2022 года.
- ↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ Hubert Gräfen, Elmar-Manfred Horn, Hartmut Schlecker, Helmut Schindler «Corrosion» Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2002. doi:10.1002/14356007.b01_08
Ссылки
Ржавчина:
- Corrosion Cost Сайт, посвящённый изучению экономических последствий коррозии
- corrosion case studies Анализ коррозии
- Corrosion Doctors Статьи по коррозии
- Metal Corrosion Rust Что такое ржавчина
