Как ускорить ржавление металла?

Окраска металла по ржавчине: главные правила | Строительный портал BuildPortal

Как ускорить ржавление металла?

Одно из основных условий качественной окраски, в том числе и антикоррозионной — это тщательная подготовка поверхности под покрытие

Одно из основных условий качественной окраски, в том числе и антикоррозионной — это тщательная подготовка поверхности под покрытие. Но зачистить и подготовить металлическую поверхность, покрытую слоем ржавчины, возможно не всегда. Существуют особые лакокрасочные материалы, допускающие окраску без снятия заржавленного слоя металла.

Ржавление металлов

Металлические конструкции подвергаются ржавлению, и происходят данные процессы ступенчато, химические реакции перетекают одна в другую. Предпосылки и условия для начала процесса ржавления: металл содержит определенные примеси (углерод и сера), к поверхности имеется доступ кислорода и вода. Углерод и сера, входящие в состав сталей как присадки, действуют как усилители коррозии — слой образованной ржавчины разрушается, оголяется новый слой металла и процесс продолжается.

Если имеется кислая среда и/или присутствуют соли, то процессы ржавление ускоряются еще больше. Кислотность повышают вещества, которые содержатся в атмосферной воде — сернистая и карбонатная кислота. Вода вызывает коррозию незащищенных поверхностей металлов независимо от агрегатного состояния — в виде паров, жидкой фазы или льда.

Когда происходит ржавление металлов, появляющийся слой ржавчины не защищает поверхность, как в случае пассивирования (создание защитной пленки на металлах) и не может препятствовать последующей коррозии. Ржавчина имеет рыхлую и гигроскопичную структуру, мгновенно накапливает влагу из воздуха и удерживает ее. Как следствие, если ржавление началось, то нарастание ржавых слоев ускоряет окислительные процессы по двум причинам: уменьшается условная толщина металла и увеличивается продолжительность контактов с влагой и кислородом воздуха.

В обычных случаях красить металлы по слою ржавчины лишено смысла. В порах рыхлой структуры накоплены влага и воздух, которых достаточно для продолжения процессов разрушения металлов под лакокрасочным слоем. Кроме того, по плотности ржавчина со сталью не сравнится, это слабый и рыхлый слой, и как следствие, под красочным слоем образуется зона напряжений — расширение корродированного металла. В итоге красочный слой покрывают сквозные трещины-кракелюры, и краска быстро разрушается и облетает с поверхности даже при локальном повреждении красочного покрытия.

При каких условия можно окрасить металлы без зачистки

Подготовка металлического элемента под окраску состоит из зачистки, шлифовки, огрунтовки за два раза и нанесения защитного красочного слоя под финишную отделку. Но зачистить металлические поверхности возможно не всегда, по разным причинам — стесненность, недоступность элемента и др. В некоторых случаях возможно, да и намного проще применить специальные покрытия. Но наличие этих особых ЛКМ конечно же, не значит, что можно обойтись вообще без подготовки под окраску. Это не так, по нескольким причинам.

Во-первых, неплотный ржавый слой поверхности накопил влагу, воздух и возможно, вещества, способные активировать коррозию даже без доступа кислорода и воды. В таком случае под слоем любой краски реакции окисления будут продолжаться, и неизвестно, как это повлияет на красочный слой — слишком экстремальными будут условия эксплуатации ЛКМ.

Во-вторых, поверхность окрашиваемого элемента может иметь разные характеристики качества. Если ржавчина образовалась равномерным слоем малой толщины, по типу порошковой присыпки, то краска сможет сцепиться с основным металлом, проникнув через ржавый слой, и адгезия будет.

В этом случае окрашенный слой будет прочным и ржавление или очень сильно замедлиться или прекратиться совсем. Но если ржавый слой вздулся, ржавчина начала отслаиваться, то с такой поверхности отстанет любая краска, даже специальная. Также гарантировано отслоение красочного слоя, если на металле имеется масляный слой (например, не обезжирили прокатный профиль). Если примеси масла имеются на поверхности остаточно, то поведение красочного покрытия предсказать сложно.

О подготовке поверхности под окраску

Все металлические конструкции требуют подготовки поверхности под окраску, хотя бы по минимуму. Способы подготовки зависят от состояния этих поверхностей:

  1. Если ржавчина проявлена в виде небольших пятен или равномерного тонкого слоя, то подготовка заключается в обезжиривании и обеспыливании. Протирают металлические поверхности ветошью с обильным смачиванием растворителями. Хорошим эффектом отличаются средства для обезжиривания в аэрозольных упаковках, в состав которых включены замедлители коррозии (ингибиторы), обеспечивающие снижение химической активности под красочным покрытием до нулевого уровня.
  2. В случаях, когда поверхность заржавлена сильно, то зачищают ручным способом, с применением шабера. Отслаивающуюся ржавчину обдирают, а потом обрабатывают металлическими щетками. Зачистка до металлического блеска не нужна, слой ржавчины может оставаться, если он плотный, прочный и сцепленный с поверхностью металла, и желательно равномерный.

Полная просушка поверхности металла под окраску является обязательным условием. При возможности изделия выдерживают под крышей в условиях, близких к нормальным — влажности до 45 % и температуре 18-30 ⁰С. Для того чтобы максимально качественно окрасить стационарные конструкции в атмосферных условиях, покраску приурочивают в теплой солнечной погоде, не менее трех дней до покраски. Важно, чтобы влага испарилась из слоев ржавчины как можно больше, это значительно снизит риски быстрого повреждения красочных покрытий.

Огрунтовка

Наносить краску без предварительного снятия ржавых слоев возможно несколькими способами, но основные технологии возможны только в заводских условиях. Тяжелые металлоконструкции проходят особую защитную обработку перед отправкой на стройплощадку. Для частного строительства возможны два способа:

  1. Пассивация поверхности составами, содержащими ортофосфорную кислоту, а затем покрытие двухкомпонентными красками. Данные краски относят к дорогостоящим, но эффект от их применения имеется. Слой, которым наносят двухкомпонентный состав, более толстый и образует прочную пленку. Такая пленка делает невозможным даже минимальный газообмен, кислород и водяные пары под покрытие не попадают. Кроме того, двухкомпонентные краски обладают эластичностью при высокой твердости покрытия, и набухающая ржавчина ограничивается, ее прослойка уплотняется и реакции дальнейшего окисления на поверхности под красочным слоем замедляются до нуля.
  2. Нанесение слоя универсальной грунтовки, при условии пригодности состава для покрытия по ржавчине, и последующее окрашивание алкидными или полиуретановыми эмалями. Данный способ относят к бюджетным. Грунт и эмаль обеспечит защиту конструкции примерно на два-три года, после чего требуется обновлять покрытие. Слои эмали повторно обезжиривают и зачищают, и наносят поверх следующий слой. Со временем суммарная толщина покрытия будет достаточна, чтобы обеспечить полную изоляцию конструкцию от атмосферной среды.

Требования к краскам и нанесение

  • Для покрытия необработанной поверхности применяют лкм, обладающие свойствами:
  • Толщина образующейся атмосферостойкой пленки не меньше 150 мкм
  • Замедление коррозии под слоем окраски (состав содержит ингибиторы коррозии)
  • Модификация образованной ржавчины, частичная пассивация
Читайте также  Последствия коррозии металлов

Разные красочные составы дают различные толщины покрытия, а на итоговую стойкость к внешним воздействиям влияет качество и степень химической чистоты основания. Атмосферостойкие краски базируются на основах из органических растворителей, и имеют в составе различные добавки и присадки. Эти добавки могут дать различный эффект. В идеале — защитное покрытие действует так, что ржавчина деактивируется одновременно с нулевым выходом всех внесенных веществ. Реагенты должны вступить в реакцию, и все образовавшиеся в итоге вещества в идеале должны являться нейтральными соединениями.

Но подобный идеальный итог невозможен в реале, поскольку ржавчина везде немного разная — и по химсоставу, и по физическим свойствам, в зависимости от условий эксплуатации окрашиваемой конструкции, марки стали и экологических условий. Оптимальную пропорцию добавок и присадок разрабатывают производители специальных красок, и точные рецепты являются секретом. Комплексный эффект дает применение веществ:

  • Пассивирующие составы и вещества, модифицирующие верхние слои ржавчины.
  • Вещества, повышающие адгезию не только в зоне контакта слоя ржавчины и красочного покрытия, но и по всему объему поврежденного ржавчиной слоя, на глубину.
  • Связывание проникающего под красочный слой кислорода посредством добавки активных веществ.
  • Проникающие растворители и грунт, с обеспечением глубокого проникновения красочного состава в пористую структуру поврежденного ржавчиной слоя.

Результаты окрашивания металлоконструкций прямо зависят от качества примененных лакокрасочных материалов. Невозможно обеспечить защиту на много лет, применив бюджетную пентафталевую эмаль.

Чтобы защитить металл, работающий под атмосферными воздействиями, от коррозии, следует использовать специальную атмосферостойкую краску. Эти данные имеются в маркировках составов: буквенные и цифровые коды содержат все сведения. Например, цифра один после дефиса говорит о том, что данный состав относится к атмосферостойким, пятерка — соответственно к специальным.

Хороший эффект защиты дает алкидная и полиуретановая эмали. Нанесение специальных эмалей регламентируется производителем — по части допустимости окраски валиками, кистями или распылителями. Упаковки ЛКМ содержат соответствующую информацию в виде пиктограмм, и можно определиться с выбором конкретного состава для обработки элементов различных размеров и форм.

Источник: Еconet

Источник: http://budport.com.ua/articles/1394-okraska-metalla-po-rzhavchine-glavnye-pravila

Как ускорить ржавление металла

Как ускорить ржавление металла?

На сегодняшний день эффект ржавчины – это один из самых популярных вариантов отделки металлических и иных поверхностей. Существует два простых способа придания покрытию оттенка ржавчины: имитация ржавления и натуральное ржавление металла при помощи специальных химических реагентов. В этой статье мы рассмотрим самые эффективные способы, как заржавить металл в домашних условиях и при промышленной обработке.

Естественная ржавчина

Как известно, любая металлическая поверхность со временем утрачивает свой первоначальный облик, теряет не только технические, но и внешние свойства.

Для металлов характерно естественное ржавление, которое происходит из-за негативного воздействия факторов окружающей среды.

При необходимости создания натуральной ржавчины на металле можно просто ускорить данный процесс путем использования химических реагентов – их действие направлено на формирование слоя коррозии металла.

Перед тем как проводить химическую реакцию, нужно удостовериться в том, что применяемый металл подвержен коррозии. Ржавчина появляется только на металлических поверхностях, в составе которых содержится железо. Некоторые же металлы более устойчивы к коррозии – зачастую это хромовые составы или так называемая нержавейка. Для химического ржавления подходят также чугун и кованое железо.

Первый метод: медно-кислотный раствор

Одним из самых простых способов создания натуральной ржавчины является применение медно-кислотного раствора. Для его изготовления не требуется наличие каких-либо специфических реагентов, самое главное в точности соблюдать технические условия и порядок выполнения операции:

  1. В подготовленную (заранее очищенную) емкость заливается порядка шестидесяти миллилитров соляной кислоты. Обязательное условие — использование защитных очков и перчаток из плотной резины.
  2. Далее в соляной кислоте необходимо растворить небольшое количество меди (медный провод или монетки), после чего раствор должен настояться в течение семи дней для ускорения коррозийных процессов на металле.
  3. Остатки меди следует удалить из получившегося состава. Изготовленный медно-кислотных раствор развести с водой в пропорции: одна часть кислоты на пятьдесят частей воды.
  4. Далее проводится зачистка металла (удаление красящего слоя, штукатурки и иных отделочных материалов), после чего поверхность тщательно промывается мыльным раствором.
  5. Наносить медно-кислотный раствор необходимо при помощи специального пульверизатора или обычной строительной кисти. При этом соблюдайте все правила безопасности, уделите особое внимание вентиляции помещения.

Приблизительно через два часа после нанесения на поверхности появится ржавый эффект. Нет необходимости смывать смесь, поскольку состав самостоятельно улетучится спустя некоторое время. При недостаточном количестве образовавшейся ржавчины, процедуру можно провести повторно, дабы добиться желаемого результата.

Второй метод: уксус и отбеливатель

Есть еще один способ, как сделать ржавчину легко и быстро в домашних условиях — применение уксуса и отбеливателя. Данный метод подойдет только для поверхностей, при отделке которых не использовалась грунтовка и различные герметические составы. Сочетание уксуса и отбеливателя дает максимальный эффект естественного ржавления, если металлические изделия имеют в своем составе олово или железо.

Рассмотрим инструкцию покрытия металлического изделия ржавчиной:

  1. На первом этапе тщательно осмотрите объект на наличие посторонних следов старых покрытий, при необходимости очистите.
  2. Далее смешайте в подготовленной емкости одну часть уксуса и две части хлорной извести. Объем смеси может варьироваться в зависимости от размеров предмета, который вы собираетесь заржавить.
  3. Поместите металлическое изделие в раствор на тридцать минут – за этот промежуток времени на поверхности предмета образуется потрескавшийся слой ржавчины.
  4. Уберите остатки смеси при помощи обычного бумажного полотенца, а также утилизируйте оставшуюся часть уксуса и отбеливателя.
  5. После того как изделие полностью высохнет, сотрите необходимую часть ржавчины (в зависимости от желаемого результата). Некоторым больше нравится толстый слой ржавого покрытия, другим же поверхностная коррозия на металле и иных поверхностях.

Для закрепления полученного эффекта на объекте используйте специальную грунтовку в аэрозоле либо матовый герметик в виде спрея.

На видео: три простых способа создания благородной ржавчины.

Имитация натуральной ржавчины на металле

Можно ли заржавить металл, не искажая натуральную структуру материала? В таких случаях используют имитацию ржавления при помощи специального красящего состава или пленки под ржавчину. Обратите внимание, что придать эффект ржавчины можно как металлу, так и иным материалам, например, древесине.

Источник: https://steelfactoryrus.com/kak-uskorit-rzhavlenie-metalla/

Как защитить металл от ржавчины?

Как ускорить ржавление металла?

В первой части нашей статьи мы рассказали о видах ржавчины и причинах её появления. Теперь стоит рассмотреть варианты «борьбы» с ней.

Что ускоряет разрушение металла? Окружающая среда, загрязненная факторами технического прогресса, воздействует на металл разрушая его. Полностью исключить это влияние невозможно, но можно найти способы замедляющие процесс ржавления.

Выделяют три основные группы способов, способные замедлить скорость разрушения металла:

  1. Конструкционный

  2. Активный

  3. Пассивный

Конструкционный

Первоначально, на что стоит обратить внимание — внутренняя защита: химический состав и структура металла. Добавление таких примесей как никель, титан, при производстве стали, повышает ее коррозионную стойкость. Такой процесс называется легирование. При добавлении хрома, на поверхности металла образуется оксидная пленка, переводящая металл в пассивное состояние.

Читайте также  Как склеить стекло и металл?

Ещё один вид легированной стали — кортен, на взгляд кажется бронзой, хотя на поверку — она просто ржавая — после образования слоя ржавчины, её окисная пленка больше не размывается водой и процесс разрушение останавливается. При добавлении меди в состав металлического сплава, стойкость к коррозии повышается в несколько раз.

Активный

Метод, при котором изменяют потенциал электрического поля на поверхности металла. Такая защита ещё называется электрохимической. Этот метод можно разделить на две большие группы: катодную защиту и анодную.

При катодной защите изменение потенциала достигается путем подключения защищаемого объекта к источнику тока. При этом изделие будет выполнять функцию катода, а анодом будут служить вспомогательные инертные электроды. Их ещё называют «жертвенные» аноды. Они состоят из более активного материала, который будет разрушаться, тем самым защищая наше изделие. 

Анодная защита основана по тому же принципу, что и катодная. Разница в том, что электрический потенциал конструкции увеличивается (становится более положительным) и металл переходит в пассивное состояние. В результате скорость коррозии существенно снижается. 

Электрохимический способ применяется в тех случаях, когда нет возможности обновить защитное покрытие (металлическое, лакокрасочное). К примеру — в подземных трубопроводах или на днищах морских судов, на буровых платформах и крупных свайных фундаментах.

Пассивный

К методу относятся такие мероприятия как обработка жиром, маслом, различными металлами и другими материалами. Для удобства, разделим их на металлические и неметаллические покрытия.

Защита неметаллическими покрытиями

Лакокрасочные и полимерные материалы образуют защитный слой на поверхности металла, тем самым исключая возможность контакта с водой и агрессивными средами. Удобство ЛКМ заключается в том, что процесс покраски довольно прост и экономичен. В случае повреждения покрытия, его всегда можно  «подкрасить» прямо на месте.

В роли защитных покрытий могут выступать полимеры — эпоксидные смолы, поливинилхлорид, полиэтилен.

Виды красок и способы их нанесения мы рассмотрим подробнее в следующей статье. 

Защита железа покрытиями из металлов

Среди металлических покрытий можно выделить два типа: протекторные (цинком, алюминием и кадмием) и коррозиестойкие (покрытие серебром, медью, никелем, хромом и свинцом). Так, первая группа металлов имеет большую электроотрицательность по отношению к железу, вторая — электроположительность.

Большой популярностью пользуется оловянное покрытие и оцинковка, поскольку технология нанесения довольно проста. Более эффективным решением будет алюминиевое покрытие, обладающее большей устойчивостью к агрессивным веществам.

Важной деталью при использовании пассивных методов является то, что защита от коррозии на 80 % зависит от правильной подготовки металла, и на 20 % от качества применяемых материалов и способа их нанесения.

Легкое и быстрое средство предварительной подготовки поверхности — механическая абразивная обработка. Более затратным способом является лазерная очистка, работающая с помощью импульсов, удаляющих грязь, окислы и другие загрязнения. Самый распространенный вариант очистки — химический.

Дополнительные возможности защиты

Напоследок, стоит упомянуть ещё об одном аспекте. Все это время мы рассматривали возможности защиты металла от окружающей среды, но не учитывали тот факт, что агрессивность среды тоже можно понизить.

От электрохимического разрушения металла можно защититься применяя неметаллические ингибиторы. Необходимо минимизировать количество элементов вызывающих электрохимическую реакцию. На практике такими действиями будет снижение кислотности почв, изменения состава водных сред, непосредственно контактирующих с металлом. К примеру, в электроэнергетике практикуется очищение воды от хлоридов. Для уменьшения коррозии некоторых металлических изделий (из меди, латуни, цинка и др.) из жидкостей удаляют кислород и диоксид углерода.

Источник: https://www.1metallobaza.ru/blog/borba-s-rzhavchinoy

О простых вещах-сложно. «cпящая сталь». чем смазать заржавевшие болты или не wd-40 единым…

Как ускорить ржавление металла?

Посвящается всем отчаявшимся и потерявшим надежду… открутить заржавевшую гайку! На улицы наших городов определенно пришла весна. Потеплело и люди с радостью начали отдавать предпочтение своим настоящим железным друзьям, хоть на время забывая про планшеты и смартфоны. Велосипедисты, мотоциклисты и еще множество любителей сезонных средств передвижения достали свое добро и вдруг обнаружили, что что-то заржавело, что-то невозможно открутить и т.д. и т.п.

Признаюсь, я один из этих, обнаруживших 🙂 И чтобы не пропал даром труд по борьбе с коррозией, решил накопленный материал оформить в хабра-статью. Информация точно будет полезна абсолютно всем, кому хотя бы раз приходилось бороться с ржавыми деталями, не только автолюбителям и самодельщикам, но и реставраторам техники, тем кто собирается красить ржавые столбы на даче/страдает от ржавых разводов на раковине и просто желающим докопаться до сути процесса ржавления и найти методы эффективной борьбы с этой напастью.

Сегодня говорим о том, как разбудить «заснувшую сталь». Ну и, традиционно — не забудь закинуть в закладки, %USERNAME%, пригодится! 🙂

Химический background

Мы живем в мире железа и его сплавов. А там где есть железо — там обязательно будут и его оксиды в виде ржавчины. Любой железный элемент будет ржаветь на открытом воздухе, вопрос только в том, насколько быстро. При воздействии содержащихся в воздухе воды, кислорода, агрессивных газов черные металлы легко переходят в химически стойкие формы их соединений. Этот естественный процесс перехода металлов в оксиды, гидроксиды и соли начинается с поверхности, поэтому незащищенная поверхность черных металлов всегда покрыта пленкой продуктов коррозии.

Толщина этих пленок зависит от условий образования и колеблется от долей микрометра до нескольких миллиметров. Процесс коррозии развивается со временем даже при благоприятных условиях хранения, так как многие соли гигроскопичны, а рыхлые оксидные и гидроксидные образования сорбируют и удерживают воду из воздуха, что способствует развитию процесса коррозии. По сути, ржавление металла — это просто окисление железа кислородом воздуха, в котором вода выступает в роли «катализатора».

Описывается все это тремя основными реакциями:

O2+4e-+2H2O → 4ОН-

Fe → Fe2++2е-
4Fe2++O2 → 4Fe3++2O2-

Железо являясь достаточно активным металлом, отдает электроны и окисляется, вода эти электроны принимает и подщелачивает OH- ионами реакционную среду. Ионы двухвалентного железа в комбинации с OH- выпадают в нерастворимый осадок гидроксида железа (II), который постепенно в присутствии все того же кислорода начинает формировать различные комбинации из оксидов/гидроксидов, в том числе и из-за процессов ступенчатой дегидратации.

Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+

Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+
Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O Состав ржавчины, соответственно, медленно меняется со временем, в зависимости от условий окружающей атмосферы (избыток/недостаток кислорода и воды) Механизм образования ржавчины одной картинкой

Как уже говорилось, состав образующейся ржавчины может варьироваться в зависимости от типа стали, наличия электролитов, агрессивности воздействия и его продолжительности. В целом считается, что существует 16 оксидов железа, имеющих различную кристаллическую структуру, химический состав и валентное состояние железа, которые теоретически можно найти в ржавчине. В наших краях чаще всего ржавчина образовавшаяся при комнатной температуре может содержать гетит (α-FeO(OH)), акаганит (β-FeO(OH)), лепидокроцит (γ-FeO(OH)) и магнетит (Fe3O4;Fe(II),Fe(III)2O4). Рекомендую запомнить эти названия, они еще пригодятся. Большинство исследователей сходятся в том, что основным кристаллическим компонентом ржавчины является γ-FeO(OH), при подогреве переходящий в γ-Fe2O3. Если деталь или изделие ржавеет длительное время во влажной атмосфере, в ржавчине можно обнаружить небольшие количества Fe3O4 (часто нестехиометрического состава). Образцы ржавеющие в дистиллированной воде — это ржавчина из кристаллического α-FeO(OH), γ -FeO(OH) и Fe3O4. Если металл подвергается ржавлению в камере солевого тумана, то основным кристаллическим компонентом ржавчины является γ-FeO(OH) с пластинчатой и пористой структурой.

Читайте также  Как гнуть металл?

Хотелось бы еще напомнить о том, что соли, в частности хлорид-ионы выступают в роли своеобразного электрохимического катализатора, ускоряющего коррозию (наши зимние дороги и днища автомобилей не дадут соврать) и способствующего образованию γ-FeO(OH). Существуют исследования, в которых авторы сравнивают ржавчину взятую на анализ в различных местностях (приморские, континентальные и т.п.).

Ржавчина, образовавшаяся в прибрежных районах, была в основном в виде крупных чешуек, в областях с высокой влажностью и хлоридами в почвах формировалась ржавчина в виде листов, порошкообразная и мелкозернистая ржавчина — удел центральных и северных территорий.

Образцы слоистой ржавчины содержали γ-Fe2O3·H2O на поверхности контакта с воздухом и Fe3O4 на поверхности контакта с металлом, α-FeOOH и δ-FeOOH были обнаружены в промежуточных слоях и в хлопьях.

Зачем я все это рассказываю, а затем, что врага надо знать в лицо. Чем точнее определить тип ржавчины — тем эффективнее можно ее растворить.

Хорошо известно, что в зависимости от условий окружающей среды может образовываться разноцветная ржавчина: красная ржавчина (гидратированный оксид Fe2O3·H2O образуется при высоком уровнях кислорода и водяных паров, чаще всего это равномерная атмосферная коррозия в очень агрессивных средах.), желтая ржавчина (т.н.

сольватированная ржавчина, растворимый FeO (OH)·H2O образуется в условиях высокой влажности, чаще всего, если металл находился в луже/стоячей воде), бурая ржавчина (сухой оксид Fe2O3, который образуется при высоком содержании кислорода и низкой влажности, чаще представляет собой локализованную ржавчину, которая проявляется в виде неоднородных пятен или только в определенных областях (загрязнения и дефекты на поверхности металла) и черная ржавчина (оксид Fe3O4 который образуется в среде с низким содержанием кислорода и низкой влажности, является устойчивым видом ржавчины, похожим на слой покрытия, возникающего при оксидировании металла).

Если в дело вступают ионы различных неорганических кислот (карбонаты, сульфаты, упомянутые уже хлориды, а также бромиды, фториды, иодиды, нитраты и селенаты) то может образовываться т.н. зеленая ржавчина Зеленая ржавчина — это общее название для различных кристаллических соединений зеленого цвета, содержащих катионы железа и упомянутые выше анионы. Образуется эта красота (?) на поверхностях из железа/чугуна/стали подвергнувшихся воздействию воды, содержащей хлорид, сульфат, карбонат или бикарбонат-ионы при чередовании аэробных/анаэробных условий. Например, в морских судах, мостах и т.п. Общий вид кристаллической структуры зеленой ржавчины представлен на картинке. В принципе, можно считать, что структура обычной «оттенков красного» ржавчины во многом похожа на зеленую, но без кислотных анионов. Хотя ржавление в целом является отрицательным аспектом, есть примеры, когда и оно служит человеку. В качестве примера можно привести воронение стволов оружия (в т.ч. обработка так называемым «ржавым лаком») и клинков самодельных ножей. Стволы ружья после обработки ржавым лакомВот так они выглядят сразу после обработки: А вот так — после полировки:
На металле формируется тонкая оксидная пленка «черной ржавчины» (описанной выше), предохраняя металл от дальнейшего окисления. Этот процесс еще называют оксидирование:Оксидирование — создание оксидной плёнки на поверхности изделия или заготовки в результате окислительно-восстановительной реакции. Оксидирование преимущественно используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоёв.
В качестве примера можно упомянуть железную колонну (она же Кутубова колонна) в Дели — цилиндр высотой семь метров и весом в шесть с половиной тонн, входящий в состав архитектурного ансамбля Кутб-Минара, расположенного примерно в 20 километрах южнее Старого Дели. Известность колонна приобрела тем, что за 1600 лет своего существования практически избежала коррозии.
Чего там только по поводу этой колонны не предполагали, от «сделано из метеоритного железа» до «подарок Шивы». Но, традиционно, ответ оказался прост — «высокая температура и сухой воздух» спасут отца русской демократии. Тонкая оксидная пленка замечательно защищает металл от ржавчины, если на него воздействуют лишь пресная вода или сухой воздух.

Резьбовая ржавчина as is

Если кратко представить механизм ржавления резьбы, то получится что он практически не отличается от ржавления металла на поверхности. Первоначально в межрезьбовые каналы (между гайкой и болтом) попадает вода, которая в сочетании с кислородом воздуха и электронами железа запускает процессы, описанные формулами выше.

В результате этого процесса начинают формироваться оксиды и гидроксиды железа, которые в зависимости от условий претерпевают циклы гидратации/дегидратации и формируют монолитную пористую структуру. Можно сказать, что ржавление внутри резьбы отличается от ржавления открытого металла тем, что внутри резьбы может наблюдаться недостаток кислорода и будет формироваться что-то подобное на черную ржавчину (Fe3O4). Наверное самым близким к «закисанию резьбы» явлением является ржавление железобетона.

Те же условия с недостатком кислорода. В таких условиях образующийся в результате окисления объем рыхлых оксидов значительно больше, чем объем прореагировавшего металла. Оксиды полностью заполняют все поры и неплотности (резьбы или выступов около арматуры), выступая в качестве своеобразной расклинивающей подпорки или уплотнителя.
В результате описанного процесса, медленно но неумолимо верно, ржавчина давит на все с ней контактирующее и разрушает бетон, блокирует резьбу и т.п.

Существует даже такое явление как «rust packing» или «pack rust», что в переводе на великий и могучий означает «пакетная ржавчина». Наблюдается оно в тех случаях, когда объем образовавшихся оксидов своим расклинивающим давление выдавливает соседствующие с местами коррозии детали металлоконструкций. Самым известным примером воздействия пакетной ржавчины может стать обрушения моста через реку Мианус в США в 1983 году с множеством жертв.

Специальное расследование установило, что коррозия, возникшая в результате попадания дождевой воды на элементы металлоконструкций моста из-за нарушенных технологий дренажа, постепенно просачивалась к креплениям из железа. Крепления постепенно ржавели и по миллиметру отталкивали один угол дорожной плиты от опоры. Когда расстояние стало достаточным для разрушения — один проехавший автомобиль послужил спусковым крючком.

С тех пор в мостостроении появился новый термин и активно используется, когда при осмотре моста наблюдаются признаки накопления ржавчины между стальными пластинами и соединениями моста Бетон раздавила, разве ж с болтом не справится
Надеюсь механика процесса примерно понятна. Она нужна для того, чтобы оценить существующие методы борьбы с резбовой (почти «пакетной») ржавчиной.

Методы разрушения ржавчины внутри резьбы

В простейшем рассмотрении для того, чтобы открутить болт нужно сделать две вещи

  1. Разрушить (=диспергировать) монолитную пористую массу оксидов и гидроксидов с образованием областей пониженной плотности, «дефектов» и полостей
  2. Снизить трение между обломками монолитных оксидов и позволить им легко скользить друг относительно друга вместе с проворачиванием гайки

Сделать это можно различными методами:

разрушение_метод 1 — Механический

Источник: https://habr.com/ru/post/448808/