tärkeä osa käyttää joitakin metallien, erityisesti raudan, on korroosion mahdollisuus. Arviolta noin joka seitsemäs kaikesta raudantuotannosta menee korvaamaan korroosiolle menetettyä metallia. Ruoste on ilmeisesti raudan(III)oksidin hydratoitunut muoto. Kaava on noin Fe2O3•\(\tfrac{\text{3}}{\text{2}}\)H2O, vaikka tarkka määrä vettä on vaihteleva. (Huomaa, että tämä on suunnilleen rauta(III) hydroksidin, Fe(OH)3: n tai½: n{Fe2O3•3h2o] ja vedettömän Fe2O3: n puolivälissä).,
Ruostuminen vaatii sekä happea ja vettä, ja se on yleensä vauhditti happoja, kantoja, rauta, kanssa kosketuksiin vähemmän aktiivisia metalleja, ja läsnäolo ruoste itse. Lisäksi havainto ruosteinen esine, kuten rauta naula vanha puinen rakennus, osoittaa, että ruoste on talletettu yksi sijainti (lähellä naulan), kun taas suurin menetys metallinen rauta tapahtuu muualla (near point). Nämä tosiasiat viittaavat siihen, että ruostumisen mekanismiin liittyy galvaaninen solu., Puoli-yhtälöt mukana ovat
\
\
saadaan koko reaktio:
\
Kun Fe2+(aq) on muodostettu, se voidaan siirtää vapaasti läpi vesiliuos toiseen paikkaan metallin pintaan. Siinä vaiheessa rauta voi saostua:
\
Vety-ioneja vapautunut tämä reaktio on sitten osittain kuluttamaan Yhtälö \(\ref{2}\). Elektronit tarvitaan puoli-yhtälö \(\ref{2}\) ovat peräisin Yhtälö \(\ref{1}\) via metallinen johtuminen kautta rauta-tai ionic johtuminen jos vesiliuos, joka sisältää merkittävän pitoisuus ioneja., Näin rauta ruostuu nopeammin joutuessaan kosketuksiin suolaveden kanssa kuin tuoreena.
mekanismi ehdotti edellisessä kohdassa merkitsee sitä, että joillakin alueilla raudan pintaan tulee katodi, eli vähentää happea veteen tapahtuu siellä. Muut sijainnit ovat anodisia; Fe: n hapettuminen Fe2+: ksi tapahtuu. Päällikkö tapa, jolla tällaiset alueet voidaan perustaa riippuu rajoittaminen happea, koska happea tarvitaan katodinen reaktio on esitetty Yhtälö \(\ref{2}\). Esimerkiksi rautanaulan kohdalla pään lähelle muodostuu ruostetta, koska happea on enemmän., Suurin osa metallin katoamisesta tapahtuu syvällä puun sisällä, kuitenkin lähellä kynnen kohtaa. Tässä paikassa Yhtälö \(\ref{1}\), mutta ei \(\ref{2}\) voi esiintyä.
vastaavanlainen tilanne syntyy, kun kosteuspisara kiinnittyy rautapintaan (Kuva \(\PageIndex{1}\)). Pisteytys tapahtuu lähellä pisaran keskustaa, kun taas sammutettu rauta (III) oksidi kerääntyy lähelle reunaa.
toinen tapa, jolla anodinen ja katodinen alueille voidaan perustaa edellyttää, että läsnä on toinen metalli, joka on suurempi vetovoima elektroneja (on vähemmän helposti hapettunut) kuin rautaa., Tällainen metalli voi valuttaa rautaan jääneitä elektroneja pois, kun Fe2 + liukenee. Tämä elektronien ylimäärä tekee vähemmän aktiivisesta metallista ihanteellisen paikan yhtälölle \(\ref{2}\), joten solu on perustettu metallien leikkauspisteeseen. Ruoste saattaa itse asiassa päällystää vähemmän aktiivisen metallin pintaa, kun taas rautaan muodostuu kuoppia.
tärkein ruosteenestotekniikka on yksinkertaisesti veden ja hapen poissulkeminen suojapinnoitteen avulla. Tämä on periaate takana öljyäminen, rasvaaminen, maalaus, tai metalli pinnoitus rautaa., Pinnoitteen on kuitenkin oltava valmis, tai ruostumista voidaan nopeuttaa sulkemalla happi pois osasta pintaa. Näin on erityisesti silloin, kun rauta päällystetään vähemmän aktiivisella metallilla, kuten tinalla. Jopa pinhole vuonna pinnoite tina voi ruostuvat hyvin nopeasti, koska tina tulee katodinen koska sen suurempi elektrodin potentiaali sekä hapen syrjäytymisen, rautaa alla.
toiseen tekniikkaan kuuluu rautaesineen saattaminen kosketuksiin aktiivisemman metallin kanssa., Tätä kutsutaan katodisuojaukseksi, koska aktiivisempi metalli luovuttaa elektroneja raudalle estäen voimakkaasti yhtälöä \(\ref{1}\). Molemmat katodinen suojaus ja pintakäsittely on esittänyt sinkitys prosessi, jossa sinkki on kullattu päälle teräs, elektrolyyttisesti tai kastamalla sulaan metalliin. Kuten monet muut metallit, sinkki on self-protective—se reagoi hapen ja hiilidioksidin ilmasta muodossa kannattaja läpäisemätön pinnoite sinkki hydroxycarbonate, Zn2(OH)2CO3., Jos sinkkilevyssä on naarmu, rauta ei vieläkään ruostu, koska sinkki hapettuu mieluiten. Muodostuva hydroksikarbonaatti peittää tällöin aukon ja estää hapen joutumisen edelleen raudan tai sinkin kanssa.
kolmas tekniikka koskee tilanteita (kuten auto jäähdyttimen), jossa vesiliuokset ovat kosketuksissa rautaa. Korroosionestoaineita sisältävät chromate suoloja ja orgaanisia yhdisteitä, kuten tribntylamine, (C4H9)3N. Kromaatit ilmeisesti muodossa läpäisemätön pinnoite FeCrO4(t) heti, kun kaikki rauta hapettuu rauta(II)., Tributylamine, johdannainen ammoniakin, reagoi orgaanisia happoja muodostuu hajoaminen pakkasnestettä korkeissa lämpötiloissa on auton moottori. Tuotetut tributyyliammoniumsuolat ovat liukenemattomia ja päällystävät Jäähdytysjärjestelmän sisäpuolen. Näin tributyyliamiini neutraloi happoa, joka kiihdyttäisi korroosiota ja tarjoaa myös pintapinnoitteen.
Vastaa