Красная ржавчина на металле

Обновлено: 11.09.2024

Очень редко ржавчина может считаться хорошей вещью. Согласитесь, больно восстанавливать все, что начало разлагаться и гнить от ржавчины. Стоимость восстановления тоже может быть довольно безумной.

Так почему ржавеет металл? Любой металл, содержащий железо, при воздействии кислорода в присутствии воды начинает ржаветь. Эти же металлы также ржавеют под воздействием хлоридов и воды. Хлорид чаще всего содержится в соли.

В этой статье я расскажу о некоторых научных данных: какие металлы не ржавеют и как предотвратить ржавчину металлов.

Почему металл ржавеет

Во-первых, ржаветь будет только металл, содержащий железо. Наиболее часто используемый металл, содержащий железо, — это сталь. Металлы, не содержащие железа, такие как алюминий и титан, не ржавеют (хотя и окисляются).

Ржавчина — это электрохимический процесс, который восстанавливает железосодержащие металлы до их естественного, неочищенного состояния. Этот процесс можно ускорить, добавив тепла, некоторых минералов и химикатов.

Думайте об этом как о естественном способе бросить наш хлам обратно в землю.

Ржавчина – это разновидность окисления. Окисление – это необычное слово, которое описывает потерю электрона в результате реакции с молекулой, атомом или ионом.

Железо и кислород имеют противоположные заряды, поэтому они притягиваются друг к другу (как магниты). Когда они контактируют друг с другом в присутствии воды, они объединяются. Атом железа теряет три электрона, а атом кислорода получает два атома. Это та потеря электрона, о которой мы говорили. Железо слишком податливо.

При этом образуется молекула Fe2O3, которая в науке известна как оксид железа. Многие из нас просто используют красивое и простое слово «ржавчина».

Окисление не обязательно означает, что виноват кислород, хотя термин возник именно отсюда. Еще во времена динозавров (или около того) кислород был единственным известным окислителем. Современное определение «окисления» может включать другие окислители, такие как перекись водорода и галогены.

Сверхбыстрое образование ржавчины

Не вся ржавчина образована кислородом. Также существует ржавчина, образованная хлоридом.

Обычным источником хлоридов является соль. Вообще-то причудливое название соли — хлорид натрия. Ион хлорида очень сильно реагирует с железом, когда рядом вода. Если кислорода нет, этот ион сам по себе вызовет образование зеленой ржавчины, как на затонувших кораблях.

Вот почему металл так быстро ржавеет в океане. Соленый влажный воздух заметно ускорит этот процесс. Вы даже можете заметить образование ржавчины на голом металле в течение одного дня!

Еще одно место, где соль наносит ущерб металлу – это холодные регионы, где соль используется в качестве антиобледенителя на дорогах. Обычно автомобили ржавеют и гниют значительно быстрее, если металл не обрабатывать и сразу смывать соль.

На самом деле существует несколько видов оксида железа (ржавчины): простое красное вещество из кислорода и зеленое вещество из хлорида, но обычно их довольно редко можно увидеть.

В ассортименте нашей компании есть эффективный удалитель ржавчины с металлов «РжавоМед-У»

Как защитить металл от ржавчины

Существует множество способов предотвратить образование ржавчины на металлах, содержащих железо. Все эти методы состоят из создания барьера, который предотвратит контакт железа и кислорода.

Покраска

Это наиболее распространенное и обычно самое дешевое решение. Если вы покроете сталь слоем краски, вы создадите простой и легкий барьер, блокирующий молекулы кислорода.

Чтобы это работало правильно, вам понадобится краска, которая будет прочно держаться на металле. Если он начинает отслаивается, то он больше не защищает металл. Существуют специально разработанные краски для металла, а также порошковые покрытия для пластика и эмаль, которые, по сути, работают в одном направлении.

Металлизация

Это процесс, при котором вы покрываете железо или сталь другим металлом, который не ржавеет. Это можно сделать электрохимическим способом или осаждением из паровой фазы.

Другой распространенный способ нанесения металла – это окунание, как при гальванике. Горячее цинкование – это процесс, при котором сталь погружают в ванну с расплавленным цинком, который защищает металл от ржавчины.

По сути, вы используете другой металл, чтобы создать барьер между железом и кислородом или хлоридом.

Однако для некоторых металлических покрытий (например, цинка) вы также используете металл для поглощения лишних электронов, вызывающих ржавчину. В конце концов цинк подвергнется коррозии, но пока он не исчезнет, сталь под ним будет ржаветь гораздо медленнее. Этот процесс называется катодной защитой.

Другие защитные барьеры

Помимо перечисленных выше методов, есть еще несколько вариантов, которые можно использовать. Однако обычно это временные решения, и они требуют регулярного обслуживания.

Например, на лодках многие мелкие металлические детали погружаются в воск, когда они подвергаются воздействию соленого воздуха во время транспортировки. Для больших металлических частей можно использовать воск в спрее.

Детали машины, покрытые смазкой, отталкивают воду и это отличный способ предотвратить ржавчину. Обратная сторона медали – масло должно оставаться на металле. Если его очистить и не наносить повторно, металл заржавеет. Это означает, что машина нуждается в регулярном обслуживании.

Сплавы и нержавеющая сталь

Для металлических компонентов, которые нельзя покрасить или нанести на них защитный барьер, иногда используют металлический сплав вместо обычной стали.

Нержавеющая сталь предотвращает ржавчину, потому что она легирована другими металлами и элементами, которые окисляются и образуют тонкий барьер, предотвращающий ржавление. Существует несколько различных видов нержавеющих сталей, большинство из которых в той или иной степени подвержены ржавчине, так как они содержат железо. Но тонкий оксидный слой, образованный этими легирующими элементами, предотвратит распространение ржавчины.

Общие примеры легирующих элементов для нержавеющих сталей включают хром (самый распространенный элемент в этом металле, предотвращающий коррозию), а также никель и молибден.

Нержавеющая сталь с меньшим содержанием хрома с большей вероятностью ржавеет, тогда как высокое содержание хрома значительно улучшит коррозионную стойкость. Это элемент №1, добавленный для того, чтобы нержавеющая сталь не оставляла пятен.

Удаление ржавчины

Обычно этот процесс трудоемкий. Однако, если вы пытаетесь восстановить что-то, что заржавело, у вас есть несколько вариантов, в зависимости от того, насколько глубоко въелась ржавчина.

Преобразователи ржавчины – отличный способ «нейтрализовать» легкую ржавчину. Они могут действовать как грунтовка и непосредственно окрашиваться. Это хорошее решение, если вы просто пытаетесь уберечь что-то от распада и не слишком заботитесь о косметическом виде предмета.
Лазеры помогут добиться аналогичного результата. Есть специально разработанные машины, которые удаляют ржавчину, оставляя лежащий под ней металл относительно неповрежденным. Но они не из дешевых. Большинство единиц стоят несколько десятков тысяч долларов.
Небольшие металлические детали со средним количеством ржавчины можно смочить в кислоте, которая разъест ржавчину. Обычный домашний лайфхак – замочить инструменты в уксусе на день.
Электролиз — отличный способ ускорить кислотное удаление ржавчины. Добавив электричество в кислотную ванну, можно очень тщательно удалить ржавчину.

Для более крупных панелей, например, для транспортных средств, наиболее распространенным способом избавиться от ржавчины является нанесение небольшого количества смазки на коленвал. Вы можете использовать проволочный круг или абразивную подушку с угловой шлифовальной машиной, чтобы удалить ржавчину до голого металла. После этого специалист по кузовам будет использовать затвердевающую шпатлевку, чтобы сгладить поверхность металла перед перекрашиванием панели.

Коррозия vs ржавчина

Только медь и драгоценные металлы (золото, серебро, платина и т. д.) встречаются в природе в их реальном металлическом состоянии. Все другие металлы (включая железо) перерабатываются из минералов или руд в металлы, которые по своей природе нестабильны в окружающей их среде. Все искусственные металлы нестабильны и имеют тенденцию превращаться в более стабильные минеральные формы. Некоторые металлы образуют на своей поверхности защитные керамические пленки (пассивные пленки), которые предотвращают или замедляют процесс коррозии. Металлы подвержены коррозии, потому что они используются в среде, где они химически нестабильны.

Зная разницу между коррозией и ржавчиной

Коррозия — постепенное разложение металлов в результате химической реакции с окружающей средой.

Металл вступает в реакцию с внешней средой и со временем может ухудшить полезные свойства материалов и конструкций, включая прочность, внешний вид и проницаемость для жидкостей и газов. Это повреждение известно, как коррозия. При воздействии внешней среды металлы окисляются и вступают в реакцию с кислородом атмосферы. К внешним факторам, вызывающим коррозию металлов, относятся вода, кислоты, щелочи, соли, масла и другие твердые и жидкие химические вещества. Металлы также подвергаются коррозии при воздействии газообразных материалов, таких как пары кислоты, газообразный формальдегид, газообразный аммиак и серосодержащие газы. Два места, где имеют место катодная реакция и анодная реакция, могут быть близко друг к другу или далеко друг от друга в зависимости от обстоятельств. Некоторые материалы устойчивы к коррозии, а другие – подвержены ей. Однако коррозию можно предотвратить некоторыми методами. Покрытие – один из методов защиты материалов от коррозии. Сюда входит покраска, гальваника, нанесение эмали на поверхность и т. д.

Ржавчина — форма коррозии, но конкретно относится к окислению железа или его сплавов.

Только металлы, содержащие железо или его сплавы, могут ржаветь, поскольку этот термин конкретно относится к окислению железа (как в самом железе, так и в стали) или к оксиду железа, который образуется. Для появления ржавчины должны быть определенные условия. В присутствии кислорода, влаги или воды, железо подвергается этой реакции и образует серию оксидов железа. Этот красновато-коричневый цвет известен как ржавчина. Если ржавчина начинается в одном месте, она в конечном итоге распространяется и весь металл распадается.

Наиболее частая причина – длительное пребывание в воде. Любой металл, содержащий железо, включая сталь, будет связываться с атомами кислорода, содержащимися в воде, с образованием слоя оксида железа или ржавчины. Ржавчина усилится и ускорит процесс коррозии, поэтому уход за ней очень важен. Ржавчина бывает разных форм, наиболее распространенной из которых является красная ржавчина, образованная красными оксидами. Хлор в воде вызывает образование зеленой ржавчины. Как и большинство коррозионных процессов, ржавление происходит постепенно. Через некоторое время, если материал не обработать, он распадется, и все превратится в ржавчину, сделав его непригодным для использования.

Другие металлы

Когда алюминий корродирует, на поверхности металла образуется тонкий слой оксида алюминия, который действует как защитный барьер. Этот барьер не отслаивается, как ржавчина, что предотвращает дальнейшую коррозию алюминия в будущем.Поскольку медь корродирует, она приобретает зеленый цвет, известный как патина. Эта патина желательна, поскольку она не только создает защитный барьер для дальнейшей коррозии, но и имеет внешний вид, который нравится потребителям.

Рекомендуем эффективный состав для удаления ржавчины с металлов — «РжавоМед-У»

Виды (типы / формы) ржавчины

Они разные по внешнему виду и по обстоятельствам, которые привели к их образованию. Нужно понимать, что определение типа ржавчины — это первый шаг в поиске решения по ее предотвращению. Мы хотели бы сравнить ржавчину с айсбергом. Наибольшую опасность представляет не надводная видимая часть, а гораздо большая подводная, которая скрыта от взглядов. Именно она приносит наибольший ущерб. То же самое и с ржавчиной и коррозией, часто именно то, что не видно или менее очевидно, приводит к наибольшему ущербу.

Визуально ржавчина проявляется в цветовой гамме от желтого до красного и черного.

Основные условия образования ржавчины

Связанные с процессом

Будь то процесс очистки, процесс изготовления металла, такой как холодная обработка, термообработка или механическая обработка, или процесс обработки, этот аспект производства металлической детали является основным фактором коррозии. Многое из того, что наблюдается с точки зрения проблем с коррозией, происходит на заводе-изготовителе еще до его упаковки. При таком большом количестве переменных в производственных условиях строгое управление процессами имеет решающее значение для предотвращения ржавчины.

Связанные с упаковкой

Тип материалов, используемых для упаковки металлических деталей, важен. Кислотные материалы, такие как гофрированная и необработанная бумага, могут фактически задерживать или удерживать влагу и вызывать коррозию. Иногда компании, желая решить проблему с коррозией, добавляют больше упаковки, что может иметь обратный эффект, еще больше усугубляя проблему ржавчины.

Окружающей среды

Хотя погода (температура и влажность), безусловно, может быть наиболее очевидным фактором окружающей среды, другие факторы, такие как загрязняющие вещества в воздухе, вызывают не меньшую озабоченность.

Определение типа ржавчины, с которой вы столкнулись, может дать ценную информацию о том, что может быть ее первопричиной. Чтобы помочь, мы разработали список типов ржавчины, которые часто встречаются при производстве или транспортировке, с фотографиями, ключевыми атрибутами и элементами каждого типа ржавчины.

Красная ржавчина

Гидратированный оксид Fe2O3 • H2O (высокое воздействие кислорода / воды)

Ржавчина из оксидов железа (III) образуется из-за высокого воздействия кислорода и воды, что приводит к красной ржавчине.

Красная ржавчина — это результат сильного воздействия воздуха и влаги, многократно в сочетании с загрязнением (солью).
Этот тип ржавчины, скорее всего, является атмосферным, потому что обычно нет внутренних следов ржавчины или полос на металлических частях / оборудовании, где образовалась ржавчина.
Красная ржавчина вызывает равномерную коррозию, чаще всего из-за очень агрессивной среды.

Желтая ржавчина

Оксид-гидроксид железа FeO (OH) H2O (высокая влажность)

Ржавчина из оксидов железа (III), который представляет собой хорошо растворимый оксид железа, приводит к образованию желтой ржавчины.

Желтая ржавчина различима в углублениях металлических частей / оборудования, где ржавчина «стекает и капает» (сольватированная ржавчина).
Желтая ржавчина образуется в результате очень высокого содержания влаги. Ее часто можно найти в местах, где, скорее всего, была лужа / стоячая вода.

Коричневая ржавчина

Оксид Fe2O3 (с высоким содержанием кислорода / низкой влажностью)

Ржавчина из оксидов железа (III) с высоким содержанием кислорода и низкой влажностью приводит к образованию коричневой ржавчины.

Коричневая ржавчина — более сухая ржавчина, чем упомянутые выше.
Скорее всего, атмосферная — образовавшаяся в результате воздействия воды и кислорода в атмосфере и представляющая собой красновато-коричневую корку на поверхности металла.
Коричневая ржавчина иногда представляет собой локализованную ржавчину, которая проявляется в виде неоднородных пятен или только на определенных участках, а не на всей поверхности. Это может быть результатом загрязнения поверхности металла, часто возникающего в процессе производства.

Черная ржавчина

Оксид железа (II) — Fe3O4 (ограниченный кислород)

Ржавчина из оксидов железа (III) с ограниченным содержанием кислорода и низкой влажностью приводит к образованию черной ржавчины.

Коррозия - причины и последствия

Такое явление как ржавчина весьма неприятное явление, которое может доставить множество хлопот любому владельцу металлических вещей или конструкций. Однако теми, кому наиболее сильно ненавидим этот вид проявлений разрушения материала, являются продавцы металлопроката. В силу своей специализации, постоянно на практике сталкиваясь с этим явлением, они знают о коррозии все.

Ржавчина атакует не только металл!

Если раньше вы считали, что ржавчина возникает только на металлопрокатных изделиях, то знайте, что это в корне не так. Коррозии также подвержены и неметаллические предметы. Условно такое явление называют старением или усталостью конструкции. Разрушению подвергаются резиновые, пластмассовые, бетонные и другие изделия. Проявление коррозии у таких материалов происходит в результате физического и химического влияния окружающей среды. Единственными материалами, которым не страшна коррозия являются драгоценные металлы (золото, серебро, платина и т.п.). Поэтому изделия из этих металлов применяют в ракетостроении, космонавтике и некоторых других производственных сферах.

Виды ржавчины и причины ее появления

Если говорить о ржавлении железа, то можно выделить четыре основных вида этого явления:

Желтая ржавчина (оксид железа двухвалентный). Причина возникновения этого вида ржавчины — пребывание металла во влажной среде, которая недостаточно насыщена кислородом.
Коричневая ржавчина (двойной оксид железа). Это самый редкий вид коррозии. Разрушение металла при этом виде коррозии может происходить без наличия влаги в окружающей среде.
Черная ржавчина (оксид железа четырехвалентный). Причиной образования такой ржавчины служит недостаток кислорода и влаги. Являясь самым стабильным видом коррозии, она медленно распространяется и при определенных условиях может проявлять магнитную способность.
Красная ржавчина (оксид железа трехвалентный). Причина, приводящая к такому разрушению поверхности металла, являет собой соединение железа с кислородом, находящимся во влажной среде. Такой вид ржавчины проявляется наиболее часто.

Один и тот же металлический объект может быть покрыт различными видами ржавчины.

Что способствует ускорению ржавления?

Распространение ржавчины может протекать как очень медленно, так и очень быстро. На ускорение этого процесса влияет:

повышенная температура окружающей среды;
наличие в составе сплава большого количества углерода;
наличие во влажной среде, контактирующей с металлическим изделием, калия или хлорида натрия.
присутствие в водных растворах или почве блуждающих токов.

Величина ущерба вследствие появления ржавчины

Появление ржавчины приводит к большим потерям. Экономический ущерб, который несут из-за нее развитые государства, составляет около 3% ВВП. Если при этом еще и учесть все конструкции, машины и прочее оборудование, которое вышло из строя в результате коррозии материала, то это число составит 20% от общего объема металлопроизводства в год. Ржавчина способна не только принести материальные убытки, но и человеческие жертвы. Так, обрушение некоторых мостов в США, было вызвано именно этим явлением.

Таким образом, вам теперь известно о причинах и местах появления ржавчины, о том как протекает процесс разрушения металла, о ее видах и об убытках, к которым она приводит. А знания — это сила, которая способна помочь предотвратить ржавление.

Читайте также: