Какие металлы ржавеют?

Что такое Rust?

Ржавчина, обычно называемая окислением, возникает, когда железо или металлические сплавы, содержащие железо, например сталь, подвергаются воздействию кислорода и воды в течение длительного периода времени.

Ржавчина образуется, когда железо подвергается процессу окисления, но не всякое окисление образует ржавчину. Как указывалось ранее, только железо или сплавы, содержащие железо, могут ржаветь, но и другие металлы могут подвергаться коррозии аналогичным образом.

Что такое коррозия?

Коррозия возникает, когда элемент, который легко теряет свои электроны (например, некоторые металлы), соединяется с элементом, который поглощает дополнительные электроны (кислород), а затем вступает в контакт с раствором электролита (водой). Работа воды в процессе коррозии заключается в ускорении потока электронов от металла к кислороду.

Этот процесс называется окислительно-восстановительной реакцией и на самом деле представляет собой два химических процесса, протекающих одновременно:восстановление и окисление.

Что такое сокращение?

Восстановление — это название химической реакции, которая происходит, когда молекула получает электрон. Это роль кислорода в коррозии металлов.

Что такое окисление?

Окисление противоположно восстановлению и является названием химической реакции, которая происходит, когда молекула теряет электрон. Это роль металла в коррозии металлов. Ржавчина и патина (странного зеленого цвета) меди — это видимые результаты того, что металлы теряют свои электроны в воздухе.

Ржавеют ли медь, железо и алюминий?

Технически ржаветь может только железо и сплавы, содержащие железо. Другие металлы, в том числе драгоценные металлы, такие как золото и серебро, подвержены коррозии аналогичным образом.

Что отличает некоторые металлы, так это длительность времени, необходимого для того, чтобы они начали ржаветь или подвергаться коррозии.

Вот несколько наиболее распространенных металлов и то, как они противостоят ржавчине и коррозии.

Ржавеет ли медь?

Медь не ржавеет, но корродирует. Медь естественно коричневого цвета и приобретает ярко-зеленый оттенок по мере коррозии. Хотя некоторые считают реакцию меди скорее потускнением, чем окислением, металл по-прежнему подвергается аналогичному процессу «ржавчины».

В естественной среде медь крайне устойчива к коррозии. Тип коррозии, который в конечном итоге разрушает медные питьевые трубы, называется эрозионной коррозией и возникает только из-за воздействия текущей турбулентной воды в течение длительного периода времени.

Знаменитая красивая зеленая патина, которую обычно можно увидеть на старых монетах, может полностью сформироваться только через 20 лет.

Это один из немногих металлов, которые встречаются в природе как непосредственно пригодный для использования металл, а не добываемый из руды (хотя его можно получить и другими способами). Это, а также тот факт, что медь очень мягкая и с ней легко работать, сделали ее одним из первых металлов, с которым люди работали в истории человечества.

На самом деле, медь была настолько важна, что у нас фактически есть период в истории, называемый Медным веком.

Медь хорошо проводит тепло и электричество, поэтому ее часто используют в электропроводке.

Это также очень низко в ряду реакционной способности, инструмент в химии, который представляет собой последовательность металлов, расположенных от самой высокой до самой низкой реакционной способности по отношению к кислотам, воде, извлечению металлов из их руд и другим реакциям. Из-за низкой реакционной способности особый сплав меди (90 % меди и 10 % никеля) используется для изготовления деталей лодок, которые будут подвергаться воздействию морской воды, или в качестве труб для транспортировки питьевой воды. Если вы осмотрите свой дом или здание, то заметите, что многие из ваших бытовых приборов используют медные трубы для подачи и отвода воды.

По данным Министерства жилищного строительства и городского развития США, средняя медная водопроводная труба должна прослужить 50–70 лет.

Ржавеет ли железо?

Да. Помните, что технически только железо и сплавы, содержащие железо, могут ржаветь.

По сравнению с коррозией других металлов железо ржавеет относительно быстро, особенно если подвергается воздействию воды и кислорода. Фактически, когда железо подвергается воздействию воды и кислорода, оно может начать ржаветь в течение нескольких часов.

Железо также быстро ржавеет, если подвергается воздействию высоких температур. Экстремальные температуры могут изменить химический состав металла, что делает его чрезвычайно склонным к рекомбинации с кислородом в окружающей среде.

Ржавеет ли алюминий?

Алюминий — один из наиболее часто используемых металлов на планете, и, возможно, он наиболее известен тем, что не ржавеет. Алюминий не ржавеет, только специфическое окисление железа называется ржавчиной, и при создании алюминия железо не используется. Однако, как и все металлы, алюминий подвержен коррозии.

Алюминий производится в 3 этапа:
Этап 1. Майнинг
Этап 2. Обработка
Этап 3. Электролитическое восстановление (которое создает настоящий алюминий)

Алюминий происходит из минерала, называемого бокситом. Бокситы чаще всего встречаются в субтропических регионах, таких как Африка, Вест-Индия, Южная Америка и Австралия, хотя есть небольшие месторождения и в других местах, таких как Европа. Австралия — крупнейший производитель бокситов, обеспечивающий около 23 % мирового производства.

Затем этот боксит перерабатывается в оксид алюминия, который состоит только из атомов алюминия и кислорода, связанных вместе.

Затем через оксид алюминия проходит электрический ток, который отделяет различные компоненты друг от друга. На одном конце образуются пузырьки кислорода, а на другом конце собираются капли чистого расплавленного алюминия.

Около 4-5 тонн бокситов перерабатываются в 2 тонны оксида алюминия, что дает 1 тонну чистого алюминия.

Алюминий подвергается коррозии намного медленнее, чем другие металлы, такие как железо. Согласно Стэнфорду, причина, по которой алюминий не так легко подвергается коррозии, как другие металлы, заключается в особой реакции, которую он вступает с водой.

Обычно, когда вода вступает в контакт с металлом, она побуждает металл еще быстрее отдавать свои электроны кислороду вокруг него.

Однако алюминий имеет особую реакцию на воду. Когда вода соприкасается с алюминием, атомы алюминия и кислорода (содержащиеся в металле, а не кислород в окружающем его воздухе) удаляются друг от друга дальше.

Они окажутся почти на 50 % дальше друг от друга, чем в начале. Эта реакция удаления изменяет молекулярную структуру алюминия достаточно  что он становится химически инертным, что означает, что он не так легко подвергается коррозии.

Как защитить металлы от ржавчины

Ржавчина – это естественная химическая реакция. Несмотря на то, что некоторые металлы ржавеют быстрее, чем другие, это не должно удерживать вас от использования этих металлов для определенных целей. Есть много способов предотвратить ржавчину ваших металлов, например, краски и покрытия для металлов, жертвенные барьеры, барьерные пленки, а также многочисленные антикоррозионные решения и лужение. В каждом методе используются разные соединения и материалы для создания защитного барьера между металлом и элементами, вызывающими ржавчину и коррозию.

Узнайте здесь, какие металлы НЕ ржавеют.

Для получения дополнительной информации о том, как предотвратить ржавчину, посетите наши блоги: Как защитить сталь и железо от ржавчины  и Решения по защите от ржавчины для ваших изделий из нержавеющей стали