Стадии ржавчины

Для некоторых металлов ржавчина может быть полезна

Как материал, отвечающий строгим промышленным требованиям и предлагающий привлекательную эстетику, металл повсеместно используется в производстве изделий. Металлы могут похвастаться устойчивостью и прочностью в тяжелых условиях эксплуатации и материалах для сложных ландшафтов. В инфраструктуре металл можно использовать в различных стилях, чтобы он сочетался как с традиционным, так и с современным стилем.

Когда высококачественные новые металлы сначала фрезеруются или отливаются, металл обычно имеет однородный цвет поверхности и не имеет признаков травления или питтинга. Благородные металлы, такие как золото или платина, сохраняют эту однородную безупречную поверхность в большинстве сред. Однако неблагородные металлы подвергаются процессу окисления при воздействии влажного воздуха. Это окисление может вызывать коррозию и медленно разъедать металл или создавать патину на уровне поверхности, которая изменяет внешний вид металла, но защищает целостность его структуры.

Металлы и окисление

Окисление происходит со временем, когда сырой металл подвергается воздействию воздуха и влаги в атмосфере. При образовании стойкой патины на поверхности металла образуется окалина, сочетание твердых минеральных покрытий и коррозионных отложений. Патины могут давать множество различных оттенков, оттенков и цветов, потому что химический состав каждой патины уникален для сплава и его воздействия на элементы. Ржавчина относится к оксидам, образующимся на железе и стали:коричневые, черные и характерные чешуйчатые красные элементы ржавого железа и стали представляют собой различные типы оксидов железа.

Патина может добавить характер памятнику или архитектурному объекту и придать ему историческое значение. Возьмите Статую Свободы, культовый символ свободы и демократии — ее насыщенный сине-зеленый оттенок получен в результате окисления. Внешний слой статуи состоит из меди. Когда он был первоначально собран, он был равномерно коричневым. Со временем в результате окисления и выветривания на поверхности образовался тонкий слой карбоната меди, который иногда называют медью-медью, благодаря которому и получился уникальный цвет, достигнутый сегодня.

Некоторые сплавы лучше, чем другие, когда дело доходит до окисления. В стали ржавчина обычно агрессивна и вызывает коррозию, разъедает и травит металл. Меры по предотвращению коррозии должны выполняться в течение всего срока службы. Однако для таких сплавов, как чугун, медь, алюминий, хром и цинк, оксиды могут образовывать покрытие, защищающее металл от дальнейшего воздействия. Этот тип окисления не опасен, и его способность изменять цвет металла часто ценится из-за его деревенского очарования.

Не всякая ржавчина является инвазивной

Обнаружение следов ржавчины на поверхности металла не обязательно означает нарушение его структурной целостности. И сплав, и способ подготовки металла определяют, является ли окисление инвазивным или нет. В таких сплавах, как чугун, алюминий и медь, в результате окисления могут образовываться прочные и защитные соединения, которые предотвращают точечную коррозию металла под ним.

Стадии ржавчины

Этап 1

На первой стадии ржавчины на поверхности металла становятся заметны красные, черные или белые отложения. Обычно это проявляется в виде небольших пятен, так как общий цвет поверхности металла становится более пятнистым и менее однородным. В чугуне это первый шаг к образованию стойкой патины. Нержавеющая сталь зависит от оксида хрома в качестве защитной пленки, а не от оксида железа, поэтому эта ржавчина является нарушением этой защитной пленки. Тем не менее, для нержавеющей стали стадия 1 представляет собой поверхностную проблему, которую при желании можно легко исправить.

Этап 2

Для сталей и некоторых видов железа Стадия 2 представляет собой первую реальную деградацию металла, поскольку накипь начинает формироваться вместе с молекулами, составляющими первые слои металла. Во многих черных металлах эта окалина неравномерна, и начинается процесс питтинга или травления, который начинает ослаблять материал. В чугуне образующаяся окалина ровная и не приводит к травлению или точечной коррозии.

На этой стадии образуется несколько оксидов. Ярко-оранжевый/красный оксид железа (III), который мы связываем с ржавчиной, можно стряхнуть. Он оставит порошкообразный красный пигмент на руках или дождевой воде. Отсутствие сцепления этого оксида связано с тем, что молекулы красного оксида железа больше, чем молекулы чугуна, которые их создали.

Однако в хорошо подготовленном чугуне также равномерно образуются оксиды, которые не отслаиваются и не стекают. Они темнее, обычно коричневого или медного цвета. Этот слой ржавчины образуется равномерно, так что целостность основного металла не нарушается.

Этап 3

На стадии 3 все поверхностные молекулы, образующие красные оксиды железа, вовлечены и находятся в порошкообразном или гранулированном состоянии. Масштабирование продолжается. По мере того, как ржавый порошок красного железа становится рыхлым и отваливается, оставшиеся более темные оксиды железа остаются в прочном герметизирующем слое. Цвет металла потемнеет до бронзового или темно-коричневого по мере того, как ярко-оранжевый и красный исчезают. Со временем эта патина распространится по всей поверхности. После нанесения патины она становится постоянной, защитной и не требует ухода.

Время, необходимое для образования патинирования, зависит от типа сплава, степени износа и влажности окружающей среды. Для таких сплавов, как чугун, патинирование происходит довольно быстро. Металлические изделия рядом с океаном также будут быстро патинироваться, так как они подвергаются воздействию высокой влажности и соли в воздухе по сравнению с изделиями в более сухой среде.

Патина на обнаруживаемых предупредительных табличках

Есть определенные продукты для хардскейпа, где ржавчина налета приветствуется, так как влияние на цвет имеет жизненно важное значение для их производительности. Это относится к обнаруживаемым предупредительным табличкам, форме тактильного покрытия, где важен цветовой контраст.

Обнаруживаемые предупреждающие таблички сообщают слабовидящим пешеходам о городской навигации, сигнализируя об изменении уровня или переходе с тротуара на улицу. Усеченные купола на пластинах ощущаются под ногами, а патина на пластинах дает четкий цветовой контраст на фоне окружающего тротуара.

Хотя цветовой контраст может быть достигнут с помощью краски или порошкового покрытия, нет более простой альтернативы, чем оставить пластины необработанными, чтобы могла образоваться естественная патина. Это означает, что пластины не потребуют обслуживания или подкраски в течение всего срока службы, а патина также обеспечивает защиту от вредной точечной коррозии.

Работа с ржавчиной

Первый шаг в оценке ржавчины — осознать, что она не всегда представляет угрозу и не обязательно должна быть неприглядной. Для многих сплавов ржавчина или патинирование являются практичным решением, исключающим долгосрочное техническое обслуживание. Сплав защищен тонким оксидным слоем, а эксперименты с патиной позволяют оживить различные оттенки и оттенки. На протяжении всей истории люди играли на способности металла покрываться патиной, а не работать против нее, извлекая выгоду из способности природы защищать и улучшать.