Rez – Obecný termín pro oxidy železa . Hovorově se toto slovo používá pro červené oxidy vzniklé reakcí železa s kyslíkem v přítomnosti vody nebo vlhkého vzduchu. Existují i jiné formy rzi, například produkt vzniklý reakcí železa s chlórem v nepřítomnosti kyslíku. Taková látka se tvoří zejména na výztuži používané v podvodních betonových pilířích a nazývá se zelená rez . Několik typů koroze je rozlišitelných vizuálně nebo pomocí spektroskopie , vznikají za různých vnějších podmínek [1] . Rez se skládá z hydratovaného oxidu železitého Fe 2 O 3 nH 2 O a metahydroxidu železa (FeO(OH), Fe(OH) 3 ).
Pokud je dostatek času, jakákoliv hmota železa v přítomnosti vody a kyslíku se může nakonec úplně změnit na rez. Povrchová rez je obvykle šupinatá a uvolněná a nechrání pasivně podkladové železo, na rozdíl od tvorby patiny na měděných površích. Rezavění je obecný termín pro korozi elementárního železa a jeho slitin, jako je ocel. Mnoho dalších kovů podléhá podobné korozi, ale výsledné oxidy nejsou běžně označovány jako "rez". Zrezivělý povrch neposkytuje ochranu spodnímu železu, na rozdíl od patiny , která se tvoří na měděném povrchu, nebo oxidu hlinitého, který pokrývá hliníkové předměty [2] .
Pokud je železo obsahující nějaké přísady a nečistoty (například uhlík) v kontaktu s vodou, kyslíkem nebo jiným silným oxidačním činidlem a/nebo kyselinou, začne rezavět. Pokud je přítomna sůl, například dochází ke kontaktu se slanou vodou, dochází k rychlejší korozi v důsledku elektrochemických reakcí. Čisté železo je poměrně odolné vůči čisté vodě a suchému kyslíku. Stejně jako u jiných kovů, jako je hliník, pevně přilnavý oxidový povlak na železe ( pasivační vrstva ) chrání většinu železa před další oxidací. Přeměna pasivační vrstvy oxidu železa na rez je výsledkem společného působení dvou činidel, obvykle kyslíku a vody. Dalšími destruktivními faktory jsou oxid siřičitý a oxid uhličitý ve vodě. Za těchto agresivních podmínek vznikají různé druhy hydroxidu železa. Na rozdíl od oxidů železa, hydroxidy nechrání většinu kovu. Jak se hydroxid tvoří a odlupuje se od povrchu, je odkryta další vrstva železa a proces koroze pokračuje, dokud není všechno železo zničeno nebo dokud v systému nedojde kyslík, voda, oxid uhličitý nebo oxid siřičitý [3] .
Rezavění železa je elektrochemický proces, který začíná přenosem elektronů ze železa na kyslík [4] . Rychlost koroze závisí na množství dostupné vody a je urychlována elektrolyty , jak dokazují účinky posypové soli na korozi automobilů. Klíčovou reakcí je redukce kyslíku:
O 2 + 4 e - + 2 H 2 O → 4 OH -Protože tím vznikají hydroxidové anionty , je tento proces vysoce závislý na přítomnosti kyseliny. Koroze většiny kovů kyslíkem se totiž urychluje snížením pH . Dodávka elektronů pro výše uvedenou reakci nastává při oxidaci železa, kterou lze popsat takto:
Fe → Fe 2+ + 2 e −Následující redoxní reakce probíhá v přítomnosti vody a je kritická pro tvorbu rzi:
4 Fe 2+ + O 2 → 4 Fe 3+ + 2 O 2−Kromě toho ovlivňují průběh tvorby rzi následující vícestupňové acidobazické reakce:
Fe 2+ + 2 H20 ⇌ Fe (OH) 2 + 2 H + Fe 3+ + 3 H20 ⇌ Fe (OH) 3 + 3 H +což vede k následujícím reakcím k udržení rovnováhy dehydratace:
Fe (OH) 2⇌FeO + H20 Fe(OH) 3⇌FeO ( OH ) + H20 2 FeO ( OH ) ⇌Fe203 + H20Z výše uvedených rovnic je patrné, že tvorba korozních produktů je způsobena přítomností vody a kyslíku. S omezením rozpuštěného kyslíku se do popředí dostávají materiály obsahující železo(II), včetně FeO a černého magnetu (Fe 3 O 4 ) . Vysoká koncentrace kyslíku je příznivá pro železité materiály s nominálním vzorcem Fe(OH) 3-x O x/2 . Povaha koroze se mění s časem, což odráží pomalé reakční rychlosti pevných látek.
Tyto složité procesy jsou navíc závislé na přítomnosti dalších iontů, např. Ca 2+ , které slouží jako elektrolyt a urychlují tak tvorbu rzi, nebo v kombinaci s hydroxidy a oxidy železa tvoří různé sraženiny Ca-Fe- Typ O. Oh.
Kromě toho lze barvu rzi použít ke kontrole přítomnosti iontů Fe2+, které mění barvu rzi ze žluté na modrou.
Rez je propustná pro vzduch a vodu, takže železo pod ní nadále koroduje. Prevence rzi proto vyžaduje nátěr, který zabraňuje tvorbě rzi. Na povrchu nerezové oceli se vytvoří pasivační vrstva oxidu chromitého . K podobnému projevu pasivace dochází u hořčíku , titanu , zinku , oxidu zinečnatého , hliníku , polyanilinu a dalších elektricky vodivých polymerů.
Dobrým přístupem k prevenci koroze je metoda galvanizace , která obvykle spočívá v nanesení vrstvy zinku na chráněný předmět, a to buď žárovým zinkováním nebo galvanickým pokovováním . Zinek se tradičně používá, protože je relativně levný, má dobrou přilnavost k oceli a poskytuje katodickou ochranu povrchu oceli v případě poškození zinkové vrstvy. V agresivnějším prostředí (jako je slaná voda) je preferováno kadmium . Galvanizace často postrádá švy, otvory a spoje, kterými byl nátěr aplikován. Povlak v těchto případech zajišťuje katodickou ochranu kovu, kde působí jako galvanická anoda, která je primárně ovlivněna korozí. Do modernějších povlaků se přidává hliník, nový materiál se nazývá zinek -hliník . Hliník v povlaku migruje, aby zakryl škrábance a poskytl tak dlouhotrvající ochranu. Tato metoda je založena na použití oxidů hliníku a zinku, které chrání proti poškrábání na povrchu, na rozdíl od oxidačního procesu jako v případě galvanické anody. V některých případech s velmi agresivním prostředím nebo dlouhou životností se současně používá zinkové zinkování a další ochranné povlaky , aby byla zajištěna spolehlivá ochrana proti korozi.
Katodická ochrana je technika používaná k prevenci koroze v podzemních nebo podvodních konstrukcích aplikací elektrického náboje , který potlačuje elektrochemické reakce. Pokud je aplikován správně, může být koroze zcela zastavena. Ve své nejjednodušší podobě je toho dosaženo spojením chráněného předmětu s obětní anodou, v důsledku čehož na povrchu železa nebo oceli probíhá pouze katodický proces. Obětní anoda musí být vyrobena z kovu se zápornějším elektrodovým potenciálem než železo nebo ocel, obvykle zinek, hliník nebo hořčík.
Rezi lze zabránit nátěrem a dalšími ochrannými nátěry, které žehličku izolují od okolního prostředí. Velké, rozdělené povrchy, jako jsou trupy lodí a moderní automobily, jsou často potaženy produkty na bázi vosku. Takové úpravy také obsahují inhibitory koroze. Potažení ocelové výztuže betonem (železobeton) poskytuje určitou ochranu oceli v prostředí s vysokým pH. Problémem však stále zůstává koroze oceli v betonu.
Leštění je metoda, která může poskytnout omezenou odolnost proti korozi pro malé ocelové předměty, jako jsou střelné zbraně atd. Metoda spočívá v získání vrstvy oxidů železa o tloušťce 1-10 mikronů na povrchu uhlíkové nebo nízkolegované oceli nebo litiny. Pro přidání lesku a pro zlepšení ochranných vlastností oxidového filmu je impregnován minerálním nebo rostlinným olejem .
Rezi lze předejít snížením vlhkosti vzduchu obklopujícího žehličku. Toho lze dosáhnout například silikagelem .
Inhibitory koroze , jako jsou plynné nebo těkavé inhibitory, lze použít k prevenci koroze v uzavřených systémech. Některé inhibitory koroze jsou extrémně toxické. Jedním z nejlepších inhibitorů jsou soli kyseliny technetické .
Rez způsobuje degradaci výrobků a konstrukcí vyrobených z materiálů na bázi železa. Vzhledem k tomu, že rez má mnohem větší objem než původní železo, jeho růst vede k rychlé destrukci struktury, zvýšení koroze v oblastech přilehlých k ní - jev nazývaný požírání rzi . Tento jev způsobil zničení mostu přes řeku Mianus ( Connecticut , USA ) v roce 1983, kdy ložiska zvedacího mechanismu zcela zkorodovala zevnitř. Výsledkem bylo, že tento mechanismus zahákl jednu ze silničních desek za roh a přesunul ji z podpěr. Rez byla také hlavní příčinou zničení Silver Bridge v Západní Virginii v roce 1967, kdy se za necelou minutu zřítil ocelový visutý most . Zahynulo 46 řidičů a cestujících, kteří byli v tu chvíli na mostě.
Most Kinzoo v Pensylvánii smetlo v roce 2003 tornádo, z velké části proto, že centrální nosné šrouby spojující konstrukci se zemí zkorodovaly, takže most zůstal podpíraný pouze gravitací.
Kromě toho může koroze oceli a železa s povlakem betonu způsobit odlupování betonu, což představuje vážné konstrukční problémy. Jedná se o jednu z nejčastějších příčin poruch železobetonových mostů .
Slovníky a encyklopedie | |
---|---|
V bibliografických katalozích |