Как образуется ржавчина
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с правилами обработки персональных данных. Наиболее распространенный материал из этой группы — сталь. Из приведённых выше уравнений видно, что формирование продуктов коррозии обусловлено наличием воды и кислорода. Даже к такому простому делу, как мытьё раковины, надо подходить с умом.
Образованные на анодной стадии электроны, образуют связь с частицами окислителя. В зависимости от характера разрушения , вызываемого коррозией, поражение ржавчиной может быть:. При сплошной коррозии вся поверхность металлоизделий поражается ржавчиной.
Она может быть равномерной или неравномерной. При местном виде коррозионного процесса ржавеют только отдельные части поверхности металла. Питтинг-коррозия разрушает металл точечно. Ржавчина появляется на отдельных участках, но проникает глубоко в структуру материала. Нередко поражения становятся сквозными. При межкристаллической коррозии разрушения структуры металла происходит по границам кристаллических зерен.
Металлические поверхности, которые плохо обдуваются воздушными потоками, удобны для оседания и длительного сохранения пыли, влаги.
Они подвержены коррозионным процессам активнее. Защитить металлические изделия можно, предприняв своевременные меры по ограждению поверхности металла от нежелательных контактов с окружающей средой. Это в значительной степени способствует продлению срока эксплуатации конструкций. На данный момент разработано большое количество разнообразных методов по защите металлов от окисления. Индустриальные, строительные металлоконструкции, транспортные средства защищают промышленными способами. Это затратно и довольно сложно.
В быту применяются методы, которые более просты в технологии и доступнее по цене. Коррозионная стойкость во многом зависит от природы металла, температуры окружающей среды, ее типа.
Антикоррозийная защита металлов бывает конструктивной, пассивной, активной. Металлические поверхности предохраняют от ржавчины при помощи защитных покрытий, производства легированных сталей, электрохимическим способом. Толстослойные покрытия — панели, заслоны, резиновые прокладки используются нечасто. Они сложны в установке, стоят дорого, занимают немало места. Такая защита обычно применяется в труднодоступных местах. Более распространены пассивные защищающие тонкослойные покрытия.
Их задача заключается в создании надежного барьера между металлом и агрессивной средой. Для этого применяют краски, грунтовки, лаки, эмали. Такие покрытия способны создавать на поверхности металлоизделий твердую, прочную пленку, которая имеет хорошую адгезию с основанием. К достоинствам пассивной защиты относится удобство нанесения, доступная цена, значительный ассортимент красящих материалов.
Но у нее есть и минусы в применении.
Защитный слой требует периодического обновления, он не сильно устойчив к механическим повреждениям. Защитить металл от коррозии можно еще в процессе его производства. Для этого в состав стали при выплавке добавляют легирующие элементы. Они способны предотвратить возникновение очагов ржавчины всех или отдельных видов коррозии.
Наиболее часто применяемой легирующей добавкой является хром. Также в качестве легирующих компонентов могут выступать никель, молибден, другие элементы. Физические свойства таких сплавов существенно отличаются от характеристик чистого металла. Легирование улучшает коррозионную стойкость. Так получают нержавеющую сталь, новые высокотехнологичные сплавы. Коррозионные процессы можно замедлить, если в среду, которая окружает металлоконструкцию, добавить ингибиторы коррозии.
Они способны снизить скорость или вообще подавить образование ржавчины. Когда на поверхность металла наносится более активный металл протектор , то защитный слой разрушается быстрее. При этом защищаемый металл не подвергается коррозии.
Активная электрохимическая защита чаще выполняется с помощью цинкования поверхности металла. Цинк наносится несколькими методами :. Большее распространение получила горячая оцинковка. Ее выполняют только в условиях производства. Здесь можно варьировать толщину защитного слоя. Холодное цинкование чаще используют в быту. На металлоизделия наносят цинконаполненный материал.
Такой способ подходит для местного восстановления поврежденного цинкового слоя. Защита цинкованием долговечна, но поверхность металла нуждается в тщательной подготовке. Также необходимо четко соблюдать технологию процесса.
Методы защиты металлоизделий в индустрии очень разнообразны. Конкретный способ подбирается, исходя из их назначения и условий эксплуатации. В бытовых условиях чаще используются защитные лакокрасочные покрытия с разнообразным составом. Изделия из металла, которые уже подверглись поражению коррозией, обычно обрабатывают преобразователями ржавчины. 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 [3]. Ржавление железа — это электрохимический процесс, который начинается с переноса электронов от железа к кислороду [4].
Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды и ускоряется электролитами , о чём свидетельствуют последствия применения дорожной соли на коррозию автомобилей. Ключевой реакцией является восстановление кислорода:. Поскольку при этом образуются гидроксид-анионы , этот процесс сильно зависит от присутствия кислоты. Действительно, коррозия большинства металлов кислородом ускоряется при понижении pH.
Обеспечение электронов для вышеприведённой реакции происходит при окисления железа, которое может быть описано следующим образом:. Следующая окислительно-восстановительная реакция происходит в присутствии воды и имеет решающее значение для формирования ржавчины:.
Кроме того, следующие многоступенчатые кислотно-щелочные реакции влияют на ход формирования ржавчины:. Из приведённых выше уравнений видно, что формирование продуктов коррозии обусловлено наличием воды и кислорода.
С ограничением растворённого кислорода на передний план выдвигаются железо II -содержащие материалы, в том числе FeO и чёрный магнит Fe 3 O 4. Характер коррозии меняется со временем, отражая медленные скорости реакций твёрдых тел. Ржавчина является проницаемой для воздуха и воды, поэтому внутрилежащее 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.
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.
Катодная защита является методом, используемым для предотвращения коррозии в скрытых под землёй или под водой структурах путём подачи электрического заряда , который подавляет электрохимические реакции. Один из основных компонентов в материалах, из которых сделаны трубы, — это, собственно, железо. Во влажной среде оно вступает в реакции с кислородом, образуя гидроксид железа: происходит коррозия металлических соединений.
Но зачастую лабораторные анализы показывают превышение этого показателя. Железо встречается в воде в разных формах: от этого и стоит отталкиваться при выборе фильтра, поскольку к каждой форме нужен свой подход. Выбор фильтра от ржавчины зависит от ее концентрации, целей водоочистки получение питьевой или технической воды , финансовых возможностей, региональных особенностей и других факторов.
Хлопья ржавчины заметны невооруженным глазом: из-за них вода приобретает желтоватый, рыжий или бурый оттенок. Это не та радуга, которую хочется наблюдать. Хорошие новости в том, что избавиться от нее под силу практически любому фильтру под мойку.
Если ржавчины и других механических примесей слишком много, разумно поставить также магистральный фильтр — он станет надежным щитом для всего дома, предварительно очищая всю входящую воду. Само по себе растворенное железо бесцветно, содержащая его вода обманчиво прозрачна.
Однако по мере окисления железа она сначала желтеет, а потом обзаводится осадком. Избавиться от растворенного железа помогут либо фильтры обратного осмоса , либо специальные высокопроизводительные системы обезжелезивания. Коллоидное железо — это мельчайшие меньше 1 микрона нерастворимые частицы, которые находятся в воде в форме взвеси, распределяются по всему ее объему и не хотят выпадать в осадок. Они полностью удаляются обратноосмотическими , а частично — сорбционными системами. Механические магистральные фильтры с полипропиленовым модулем для предочистки холодной и горячей воды во всей квартире или всем доме.
Они хорошо удаляют из нее грубые примеси, посторонние оттенки и запахи. Работают такие фильтры по принципу сита, отсеивая нерастворенные частицы крупнее пор фильтрующего материала.
Получается вода, которая не портит бытовую технику и сантехнику. Сорбционные фильтры магистральные или кухонные для установки под раковину удаляют примеси — как растворенные, так и нерастворенные — за счет сорбции активированным углем и особым запатентованным микроволокном. Гранулы ионообменной смолы в составе смеси помогают устранить соли жесткости, к которым относятся также и соли железа пусть и в меньшей степени, чем кальция и магния.
После очистки воду можно пить без кипячения и готовить на ней детское питание.
