Rđa: šta je to i kako zaštititi svoje materijale

Rđa je oksid željeza, obično crveni oksid koji nastaje redoks reakcijom željeza i kisika u prisustvu vode ili vlage iz zraka. Nekoliko oblika rđe se mogu razlikovati i vizualno i spektroskopski, a nastaju pod različitim okolnostima.

U ovom članku ću pokriti osnove hrđe, uključujući njene uzroke i prevenciju.

Šta ljuskavi kaput? Razumijevanje rđe i njenih uzroka

Rđa je izraz koji se obično koristi za opisivanje oksidacije željeza ili čelika. Tehnički, hrđa je oksid željeza, točnije hidratizirani željezo(III) oksid koji nastaje kada željezo reagira s kisikom i vodom u prisustvu zraka. Ova reakcija je poznata kao hrđanje i događa se kada je metal izložen zraku i vlazi tokom dužeg vremenskog perioda, što rezultira stvaranjem crvenkasto-smeđeg ljuskavog sloja.

Kako nastaje rđa?

Kada željezo ili čelik dođu u kontakt s kisikom i vodom, dolazi do reakcije koja rezultira stvaranjem željeznog oksida. Ovu reakciju katalizira prisustvo vode ili vlage iz zraka, što uzrokuje korodiranje metala i stvaranje vodenih željeznih (III) oksida i željezo(III) oksid-hidroksida. Vremenom se rezultujući sloj koji se ljušti može proširiti i uzrokovati stvaranje udubljenja ili šupljina u nezaštićenim čelicima, smanjujući njihovu čvrstoću.

Može li se rđa spriječiti?

Iako je hrđa neizbježna pojava tokom godina, može se lako spriječiti ili liječiti različitim metodama, uključujući:

• Nanošenje zaštitnog premaza na metalnu površinu kako bi se smanjila izloženost zraku i vlazi.
• Redovno čistite i sušite metalne površine kako biste smanjili prisustvo naslaga i vlage.
• Izbjegavanje zatvorenih prostora, pukotina i praznina gdje se vlaga može akumulirati i uzrokovati brzo širenje rđe.
• Korištenje nehrđajućeg čelika ili drugih metala otpornih na hrđu u područjima gdje je hrđa čest problem.

Koji su efekti rđe?

Rđa može imati nekoliko efekata na metalne površine, uključujući:

• Smanjenje čvrstoće i izdržljivosti metala.
• Stvaranje uskih ili dubokih jama koje se mogu brzo širiti i uzrokovati daljnja oštećenja.
• Čini metalnu površinu širem i poroznijom, što može dovesti do povećanog hrđanja.
• Stvaranje pukotina ili zazora koji mogu zarobiti vlagu i uzrokovati brzo širenje rđe.
• Doprinosi stvaranju udubljenja ili stvaranja šupljina u nezaštićenim čelicima.

Hemijske reakcije: nauka iza hrđe

Rđanje je hemijski proces koji se javlja kada je gvožđe izloženo vazduhu i vlazi. Proces hrđe rezultat je složenog niza kemijskih reakcija koje uključuju kombinaciju željeza, kisika i molekula vode. Glavna hemijska reakcija koja se javlja tokom rđe je oksidacija gvožđa, pri čemu nastaje željezni oksid.

Uloga kiseonika i vlage

Kiseonik i vlaga su ključni elementi koji uzrokuju pojavu hrđe. Kada je željezo izloženo zraku, spaja se s kisikom i stvara željezni oksid. Voda je također potrebna za pojavu rđe jer nosi kisik i druga jedinjenja koja su neophodna za odvijanje kemijske reakcije.

Hemijska reakcija hrđe

Hemijska reakcija rđe je: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3. To znači da se četiri atoma gvožđa kombinuju sa tri molekula kiseonika da bi proizvela dva molekula željeznog oksida. Proces hrđe počinje kada se željezo kisikom oksidira u željezo(II) ione. Joni gvožđa(II) se zatim kombinuju sa molekulima vode i formiraju gvožđe hidroksid. Ovaj spoj zatim dalje oksidira i formira željezni oksid, koji se pojavljuje kao crveno-smeđa ljuska koju obično povezujemo s hrđom.

Efekti hrđe na metal

Rđanje može imati brojne negativne efekte na metal, uključujući ljuštenje, koroziju i slabljenje strukture. Rđanje nastaje kada je željezo izloženo zraku i vlazi, a nastali željezni oksid je slab i lomljiv materijal koji se lako može ljuštiti. To može uzrokovati da metal oslabi i na kraju propadne. U slučaju mosta ili druge konstrukcije, hrđanje može biti ozbiljan sigurnosni problem.

Sprečavanje hrđe

Sprečavanje hrđe zahtijeva uklanjanje prisustva vlage i kisika. To se može učiniti tako što ćete metal držati suhim i premazati ga zaštitnim slojem, poput boje ili ulja. Drugi način da se spriječi hrđanje je korištenje metala za koji je manje vjerovatno da će hrđati, kao što je nehrđajući čelik ili čisto željezo.

Važnost razumijevanja hrđe

Razumijevanje hemijskih reakcija koje se javljaju tokom rđe je ključno za prevenciju i liječenje rđe. Rđanje je složen proces koji uključuje kombinaciju nekoliko spojeva i elektrohemijskih reakcija. Razumijevanjem ključnih elemenata i reakcija uključenih u hrđu, možemo bolje spriječiti i liječiti rđu u našem svakodnevnom životu.

Zašto hrđa predstavlja opasnost po sigurnost i kako je spriječiti

Rđa nije samo kozmetički problem, ona može predstavljati ozbiljne sigurnosne opasnosti u konstrukciji i alatima. Evo zašto:

• Rđa slabi strukturni integritet metalnih komponenti, ugrožavajući redovne korisnike i prolaznike.
• Alati sa zarđalim dijelovima mogu se slomiti ili pokvariti, uzrokujući ozbiljne ozljede ili čak smrt.
• Rđa može zamrljati i uništiti proizvode, što dovodi do financijskih gubitaka i za proizvođače i za potrošače.

Zdravstveni rizici od rđe

Rđa nije samo fizička opasnost, već može predstavljati i zdravstvene rizike iz sljedećih razloga:

• Rđa može sadržavati bakterije, uključujući tetanus, koje mogu uzrokovati ozbiljne infekcije ako uđu u tijelo kroz ubodnu ranu, kao što je zarđali ekser.
• Mjesta na kojima raste hrđa, kao što su na otvorenom ili u vlažnom okruženju, mogu biti opasna za ljude s respiratornim problemima jer je rđa oksidna supstanca koja može biti štetna kada se udiše.

Sprečavanje rđe i osiguranje sigurnosti

Da biste spriječili rđu i osigurali sigurnost, možete poduzeti sljedeće mjere:

• Trebalo bi uspostaviti redovne režime inspekcije kako bi se identifikovao i riješio rast rđe u konstrukciji i alatima.
• Treba uspostaviti zakonodavstvo kako bi se osiguralo da su proizvođači odgovorni za proizvodnju proizvoda koji su sigurni i bez rđe.
• Upotreba proizvoda koji pomažu u sprječavanju rđe, kao što su inhibitori rđe i premazi, može biti efikasna u zaustavljanju rasta rđe.
• Kombinacija hemijske reakcije, vazduha i vlage glavni su uzroci rđe, tako da održavanje metalnih komponenti suvim i čistim može pomoći u sprečavanju rđe.

Pazi! Ovi materijali su skloni hrđanju

Čelik je mješavina željeza i ugljika, što ga čini popularnim izborom za izgradnju i proizvodnju. Međutim, čelik je također jedan od najznačajnijih metala koji hrđaju. U poređenju sa drugim metalima, čelik relativno brzo rđa, posebno kada je izložen vodi i kiseoniku. Čelik i gvožđe su dvije različite vrste čelika koje mogu hrđati.

Lijevano željezo: Nije tako jako protiv rđe

Lijevano željezo je legura koja sadrži željezo, ugljik i druge elemente u tragovima. Nastaje kada se rastopljeno željezo sipa u odljevak, otuda i naziv. Lijevano željezo je poznato po svojoj otpornosti na habanje, ali nije toliko jako protiv rđe. Predmeti od livenog gvožđa mogu redovno rđati, posebno kada su izloženi vodi i kiseoniku.

Kovano gvožđe: rđa manje od čelika i livenog gvožđa

Kovano gvožđe je čist oblik gvožđa koji sadrži vrlo malo ugljenika. Poznat je po svojoj otpornosti na rđu i koroziju, što ga čini popularnim izborom za vanjski namještaj i ukrasne predmete. Kovano gvožđe manje rđa od čelika i livenog gvožđa, ali ipak zahteva zaštitu od vode i kiseonika.

Nerđajući čelik: Štit protiv rđe

Nehrđajući čelik je legura koja sadrži željezo, krom i druge elemente u tragovima. Kombinacija ovih elemenata formira zaštitni sloj koji štiti metal od hrđe i korozije. Nehrđajući čelik je gotovo otporan na hrđu, što ga čini popularnim izborom za kuhinjske uređaje, medicinsku opremu i vanjski namještaj.

Kako spriječiti rđu

Sprečavanje rđe zahtijeva primjenu štita ili zaštite na metal. Evo nekoliko savjeta kako spriječiti rđu:

• Redovno osušite svaki metal koji je izložen vodi.
• Uklonite sve mrlje od rđe tako što ćete ih obrisati mješavinom vode i octa.
• Nanesite sloj boje na metal da ga zaštitite od vode i kiseonika.

Zapamtite, samo željezo i legure koje sadrže željezo mogu hrđati. Dakle, ako želite izbjeći hrđu, odaberite metale poput nehrđajućeg čelika ili kovanog željeza.

Metali koji ostaju sjajni: Vodič za materijale koji ne hrđaju

Rđa je propast mnogih metalnih predmeta, uzrokujući da oni vremenom korodiraju i degradiraju. Ali jeste li znali da postoje metali koji su otporni na rđu i koroziju? U ovom odeljku ćemo istražiti svojstva ovih metala i zašto su u stanju da ostanu sjajni i izgledaju novog čak i nakon godina upotrebe.

Metali koji ne hrđaju

Evo nekih od metala koji su poznati po svojoj otpornosti na rđu i koroziju:

• Nerđajući čelik: Ova vrsta čelika sadrži hrom, koji reaguje sa kiseonikom i formira zaštitni sloj na površini metala. Ovaj sloj štiti čelik od dalje korozije i pomaže mu da se odupre rđi.

• Aluminij: Poput nehrđajućeg čelika, aluminij stvara zaštitni sloj oksida kada je izložen zraku. Ovaj sloj je tanak i providan, tako da ne utiče na izgled metala. Aluminij je također lagan i lak za rad, što ga čini popularnim izborom za mnoge primjene.

• Bakar: Bakar je prirodni antikorozivni metal koji se često koristi u električnim instalacijama i vodovodima. Kada je izložen zraku i vodi, bakar stvara zelenkastu patinu koja štiti metal od dalje korozije.

• Mesing: Mesing je mešavina bakra i cinka i klasifikovan je kao "žuti metal". Mesing je otporan na koroziju i tamnjenje, a često se koristi u ukrasnim predmetima i muzičkim instrumentima.

• Bronza: Bronza je mješavina bakra i drugih elemenata, poput kalaja, aluminija ili nikla. Poznato je po svojoj izdržljivosti i otpornosti na koroziju, a često se koristi u statuama, zvonima i drugim predmetima koji su izloženi elementima.

• Zlato i platina: Ovi plemeniti metali su vrlo otporni na koroziju i tamnjenje, što ih čini idealnim za nakit i druge ukrasne predmete.

Kako metali odolijevaju rđi

Dakle, šta je to u vezi sa ovim metalima što im omogućava otpornost na rđu i koroziju? Evo nekih faktora koji dolaze u obzir:

• Zaštitni slojevi: Kao što smo ranije spomenuli, metali poput nehrđajućeg čelika i aluminija formiraju zaštitne slojeve kada su izloženi zraku i vodi. Ovi slojevi štite metal od dalje korozije i pomažu mu da se odupre rđi.

• Nedostatak gvožđa: Rđa nastaje kada gvožđe reaguje sa kiseonikom i vodom stvarajući oksid gvožđa. Stoga je manja vjerovatnoća da će metali koji sadrže malo ili nimalo željeza rđati.

• Hemijska reaktivnost: Neki metali su jednostavno manje reaktivni od drugih, što znači da je manja vjerovatnoća da će formirati hemijska jedinjenja koja dovode do rđe i korozije.

• Kombinacija elemenata: Neki metali, kao što je bronza, mogu se oduprijeti rđi jer su kombinacija različitih elemenata. Ova mješavina stvara metal koji je otporniji na koroziju od bilo koje njegove pojedinačne komponente.

Metode za stvaranje objekata otpornih na hrđu

Ako želite stvoriti objekte koji su otporni na rđu i koroziju, evo nekoliko metoda koje treba uzeti u obzir:

• Galvanizacija: Ovaj proces uključuje premazivanje metalnog predmeta slojem cinka, koji djeluje kao štit protiv rđe i korozije.

• Vremenski uvjeti: Neki metali, poput bakra i bronze, vremenom razvijaju zaštitnu patinu kada su izloženi elementima. Ova patina djeluje kao štit od dalje korozije.

• Nehrđajući čelik: Kao što smo ranije spomenuli, nehrđajući čelik je vrlo otporan na rđu i koroziju. Upotreba nehrđajućeg čelika za predmete koji će biti izloženi vodi ili vlazi je brz i jednostavan način da osigurate da ostanu bez rđe.

• Redovno održavanje: Čak i metali koji su otporni na rđu i koroziju zahtijevaju određeno održavanje kako bi ostali u vrhunskom stanju. Održavanje predmeta čistim i suhim te njihovo čuvanje dalje od vlage može produžiti njihov životni vijek.

Načini zadržavanja rđe u zaljevu

Jedan od najboljih načina da spriječite rđu je pravilno skladištenje metalnih proizvoda. Evo nekoliko savjeta koje treba imati na umu:

• Čuvajte metalne dijelove ili proizvode u prostoru s malo vlage ili unutar okruženja s kontroliranom temperaturom i vlažnošću kako biste usporili rđu.
• Koristite sredstva za sušenje u skladištu kako biste smanjili nivo vlage.
• Redovno brišite metalne površine kako biste uklonili svu vlagu koja se možda nakupila.
• Metalne komade čuvajte u suvoj krpi ili ih umotajte u plastiku kako bi ostali suvi.

Pocinčavanje

Galvanizacija je proces kojim se željezo ili čelik premazuju cinkom kako bi se zaštitili od hrđe. Cink je veoma otporan na koroziju, a kada se kombinuje sa željezom ili čelikom, stvara zaštitni premaz koji sprečava nastanak rđe. Galvanizacija je odlična metoda za sprječavanje hrđe, posebno za vanjske dodatke ili crne metale koji su visoko reaktivni na kisik i vodu.

Redovno održavanje

Briga o metalnim proizvodima ključna je kako bi se spriječilo stvaranje rđe. Evo nekoliko načina da smanjite rizik od hrđe:

• Ostrugajte rđu čim se pojavi kako biste spriječili njeno širenje.
• Držite metalne površine suvim i izbegavajte kontakt sa mokrim površinama.
• Koristite visokokvalitetni premaz otporan na hrđu ili zaštitni sloj oksida kako biste pružili vrhunsku zaštitu od hrđe.
• Redovno pregledavajte metalne proizvode da li ima ogrebotina, pukotina ili drugih znakova oštećenja koji mogu zadržati vlagu i uzrokovati stvaranje rđe.
• Koristite nehrđajući čelik ili druge visoko otporne metale kako biste pružili vrhunsku zaštitu od hrđe.
• Metalni proizvodi za valjanje stvaraju glatkiju površinsku teksturu koja zadržava i zadržava manje vlage, smanjujući rizik od stvaranja rđe.

Druge metode prevencije

Evo nekoliko dodatnih načina da spriječite stvaranje rđe:

• Koristite različite metale koji su manje reaktivni na kisik i vodu, kao što su krom ili nehrđajući čelik.
• Sadrži metalne proizvode u suhom okruženju kako bi se smanjio rizik od prodora vlage na površinu.
• Koristite dostupne proizvode za prevenciju rđe, kao što su inhibitori hrđe ili zaštitni premazi, kako biste osigurali dodatni sloj zaštite od hrđe.
• Držite metalne proizvode dalje od vrućih ili hladnih površina koje mogu uzrokovati stvaranje kondenzacije i povećati rizik od stvaranja rđe.

Zapamtite, prevencija je ključna kada je u pitanju rđa. Poduzimanjem potrebnih koraka za zaštitu vaših metalnih proizvoda, možete osigurati da oni ostaju bez rđe iu najboljem mogućem stanju godinama koje dolaze.

Liječenje rđe: Najbolji način da pretvorite i zaštitite svoj metal

Kada je u pitanju tretiranje rđe, postoji nekoliko vrsta pretvarača dostupnih na tržištu. Evo najčešćih:

• Konvertori na bazi kiselina: Ove vrste pretvarača hemijski pretvaraju rđu u inertni oksid. Sadrže fosfornu kiselinu kao primarni sastojak i poznati su po brzoj brzini reakcije. Osim toga, snižavaju pH rđe, što ubrzava reakciju. Konvertori na bazi kiseline najbolje se koriste na malim mrljama rđe i dostupni su u obliku aerosola ili spreja.

• Konvertori na bazi taninske kiseline: Ovi pretvarači sadrže taninsku ili feri kiselinu, koja hemijski pretvara rđu u stabilan, crvenkasto-smeđi sloj. Najbolje ih je koristiti na većim mrljama rđe i dostupni su u veličinama litara ili galona.

• Konvertori bazirani na organskim polimerima: Ovi tipovi pretvarača sadrže posebnu vrstu polimera koji djeluje kao sredstvo protiv rđe. Oni pružaju čvrst, suv i jak zaštitni sloj direktno na metalnoj površini. Konvertori na bazi organskih polimera dostupni su u obliku aerosola i u obliku spreja.

Poboljšanje zaštite od hrđe bojom

Dok pretvarači rđe nude zaštitni sloj, dodavanje boje može dodatno poboljšati zaštitu. Evo nekoliko stvari koje treba imati na umu:

• Koristite visokokvalitetnu boju koja je posebno dizajnirana za metalne površine.

• Nanesite boju nakon što se pretvarač potpuno osuši.

• Ako prefarbate staru površinu, pobrinite se da skinete opuštenu boju i izbrusite površinu prije nanošenja pretvarača i boje.

zaključak

Dakle, rđa je hemijska reakcija koja se javlja kada gvožđe dođe u kontakt sa kiseonikom i vodom. To je prilično čest problem, ali ga možete spriječiti pravilnim tretmanom metala. Dakle, ne zaboravite da vaš metal bude suh i čist! Bićeš dobro. Hvala na čitanju!

Ja sam Joost Nusselder, osnivač Tools Doctor, marketer sadržaja i otac. Volim isprobavati novu opremu, a zajedno sa svojim timom od 2016. stvaram detaljne članke na blogu kako bih pomogao vjernim čitateljima alatima i savjetima za izradu.