Какой металл не ржавеет

«Рыжая чума», или что мы знаем о ржавчине и коррозии

Пожалуй, каждый автомобилист согласится с тем, что именно ржавчина – одна из самых неприятных проблем, способных омрачить настроение любого автовладельца. Казалось бы, ещё вчера машина радовала взгляд безупречным глянцем лакокрасочного покрытия и вдруг – по кузову полезли «жуки», появились рыжие пятна. На первых порах ничего, кроме эстетического неудовольствия автовладельца, ржавчина под собой не подразумевает. Да и сквозные дыры в крыльях или дверях автомобиля, возникающие в запущенных случаях, неприятны, но, практически неопасны. А вот когда процесс глубоко поразил детали силового каркаса кузова или подвеску машины, последствия могут быть весьма печальными. «Страшилки» про сложившиеся при ДТП «домиком» кузова старых автомобилей – как раз из этой «оперы».

Да что там машины! Ржавчина является одной из главных причин аварий таких титанических железных конструкций, как мосты. Так, 28 июня 1983 года в США произошла катастрофа с мостом через реку Мианус (Mianus). В результате падения в воду с высоты 21 метра двух автомобилей и двух тракторных прицепов погибли 3 человека и ещё 3 были серьёзно травмированы.

Согласно заключению комиссии Национального совета по безопасности на транспорте, разрушение было вызвано механической поломкой наружного кронштейна, удерживающего пролёт моста, и его обоих штифтов («пальцев»). Ржавчина образовалась в подшипнике «пальца» кронштейна. Ее объем всегда превышает объем исходной металлической детали, что приводит к неравномерному сопряжению друг с другом деталей конструкции. В случае с данным мостом, масса ржавчины отодвинула внутренний кронштейн от конца штифта, скрепляющего между собой наружный и внутренний кронштейны. (При этом возникло усилие, превышающее допустимые проектом пределы для зажимов, удерживающих эти «пальцы»!) В результате вся масса пролета переместилась на внешний кронштейн. Такая непредвиденная нагрузка на него вызвала усталостную трещину в «пальце». Когда два тяжелых грузовика въехали в данную секцию моста, штифты окончательно разрушились, и пролет упал в реку…

И этот случай неединичный – 15 декабря 1967 года неожиданно рухнул в реку Огайо (Ohio) «Серебряный мост» («Silver Bridge»), соединяющий штат Западная Вирджиния (West Virginia) и штат Огайо. В момент крушения вместе с мостом в реку более чем со 100-метровой высоты упал 31 автомобиль. В результате катастрофы 46 человек погибли, и 9 получили серьёзные ранения. Кроме того, был разрушен основной путь для транспортного сообщения между Западной Вирджинией и Огайо. Обрушение произошло из-за дефекта, возникшего в проушине № 330 одного из звеньев стержневой подвески моста. Небольшая по глубине трещина образовалась из-за фреттинг-коррозии в подшипнике. В дальнейшем она увеличилась из-за внутренней коррозии, проблемы, известной инженерам, как коррозионное растрескивание под напряжением…

Вообще, процесс коррозии и образования ржавчины сопровождает нас с незапамятных времён. Одновременно с открытием железа и началом железного века человечество столкнулось и с возникновением ржавчины на создаваемых им орудиях труда и предметах быта.

Что такое ржавчина?

Что же такое ржавчина? В обычной жизни этим словом обозначают красные оксиды железа, образующимся в ходе его реакции с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха. При наличии кислорода, воды и неограниченного времени любое количество железа, в конце концов, полностью разрушается, превратившись в ржавчину. Физически она представляет собой рыхлый порошок светло-коричневого цвета.

Процесс превращения железа в ржавчину называется коррозией – самопроизвольным разрушением металлов и их сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Разрушение металлов и сплавов по физическим причинам не является коррозией, а характеризуется терминами «истирание» и «износ».

С точки зрения химии коррозия металлов чаще представляет собой процесс их окисления и превращения в оксиды. Ржавление железа – также химическая коррозия. В виде упрощенных уравнений она может быть описана так:

4Fe + 3O2 + 2H2O = 2Fe2O3⋅H2O или 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

Т.о. ржавчина состоит из гидратированного оксида железа (III) Fe2O3⋅H2O, гидроксида железа (III) Fe(OH)3 и метагидроксида железа FeO(OH).

Интересно, что ржавчиной, как правило, называют продукты коррозии железа и его сплавов, (например, стали), хотя на самом деле целый ряд металлов также подвергается коррозии.

Однако, многие металлы (Cu, Ti, Zn, Cr, Al и др.) при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с ними оксидной пленкой (слой пассивации). Он не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои металла и потому предохраняет его от дальнейшего окисления (коррозии).

Взять, к примеру, алюминий – в химическом отношении это очень активный металл, хорошо реагирующий с водой с бурным выделением газа водорода:

2Al + 3H2O = Al2O3+ 3H2 ↑

Но, по причине той же высокой активности, чистый алюминий также хорошо реагирует и с кислородом воздуха. В результате этого взаимодействия поверхность металла покрывается прочной плотной плёнкой оксида Al2O3. Оксидная плёнка защищает алюминий от дальнейшего взаимодействия с водой и кислородом. Именно по этой причине нагреваемая в алюминиевой кастрюльке вода хоть и кипит, но не вступает в реакцию с металлом. (Потому такая посуда может служить длительное время.)

Как ни странно, химически чистое железо относительно устойчиво к воздействию чистой воды и сухого кислорода. Как и у алюминия, плотно скреплённое с поверхностью металла оксидное покрытие защищает основную массу железа от дальнейшего окисления.

Однако, надо отметить, что химически чистое железо в своей деятельности человечество практически не применяет. На практике наша цивилизация использует сталь и чугун – сплавы железа с углеродом (и другими химическими элементами), содержащие не менее 45% железа.

В реальной жизни в воздухе наших городов содержатся оксиды серы, азота, углерода и ряд других; а в воде – растворённые газы и соли. Поэтому процесс коррозии металлов и его продукты зачастую выглядят не так просто, как в учебнике химии за 9 класс. Так, бронзовые статуи, корродируя, покрываются слоем хорошо знакомой нам зелёной патины, представляющей собой с точки зрения химии не гидроксид, а основной сульфат меди (II) (CuOH)2SO4.

В отличие от оксида алюминия и появляющейся на бронзовой (медной) поверхности патины, ржавчина, образующаяся на сплавах железа, не создаёт никакой защиты для нижележащего металла.

Усугубляет ситуацию с коррозией железа содержание неметаллических примесей в его сплавах. Например, наличие серы в сплаве лишь способствует развитию ржавчины. Обычно она присутствует, как сульфид FeS, но может быть и в виде других химических соединений. В процессе коррозии сульфид железа разлагается с выделением газа сероводорода (H2S), который сам по себе является хорошим катализатором дальнейшей коррозии железа:

FeS + 2HCl = H2S ↑+ FeCl2

Нас удивляет хорошая сохранность (а значит, устойчивость к коррозии) ряда железных предметов, дошедших из глубины веков до наших дней. Одна из причин этого – низкое содержание в них серы. В сплавы железа сера обычно попадает из каменноугольного кокса при выплавке железа из руды в доменной печи. А вот в древние времена для производства этого металла использовался не каменный, а, практически не содержащий серы, древесный уголь…

По выраженности поражения различают сплошную и местную коррозию металлов. Как ни странно, но сплошная коррозия не представляет большой опасности для металлических конструкций и агрегатов. Считается, что она предсказуема, а ее последствия могут быть относительно легко смоделированы. Поэтому при проектировании металлоконструкций, эксплуатирующихся в водной среде или под открытым небом, в соответствии с технически обоснованными нормами, учитываются и будущие потери металла на коррозию.

Усугубляющие факторы

А вот местная коррозия гораздо опаснее, несмотря на то, что потери металла из-за неё могут быть вполне небольшими. Один из самых опасных видов местной коррозии – точечная. Ведь снижая прочность на отдельных участках, она значительно уменьшает общую надёжность конструкций, сооружений и агрегатов. Суть её заключается в формировании сквозных поражений деталей – образовании в них точечных полостей, называемых питтингами.

Развитию местной коррозии очень способствуют морская вода и растворы солей, в частности хлориды (особенно хлорид натрия – NaCl). Во многих странах его используют для плавления снега и льда, разбрасывая зимой на дорогах и тротуарах. В присутствии NaCl лёд и снег превращаются в воду, с дальнейшим образованием соляных растворов.

При этом не учитывается, что соли (и особенно хлориды) являются активаторами коррозии! Отлично диссоциируя в воде и взаимодействуя с образующейся из-за выбросов предприятий серной кислотой, хлориды образуют соляную кислоту (HCl). А ведь она сама по себе является триггером коррозии! (Вспомним приведенную выше реакцию с входящим в состав стали сульфидом железа.) Какие ещё нужны доказательства, что зимняя соляная «каша» приводит к ускоренному разрушению металла деталей, узлов и агрегатов транспортных средств?

Экономические потери от коррозии металлов

Экономические потери от коррозии металлов огромны. Современная цивилизация тратит значительные материальные и финансовые ресурсы на борьбу с коррозией трубопроводов, мостов и морских конструкций, судов, деталей машин, а также различного технологического оборудования.

Как уже говорилось, из-за планирования возможной коррозии приходится завышать прочность таких важных и нагруженных узлов и агрегатов, как паровые котлы, реакторы, лопатки и роторы турбин, опоры морских буровых платформ. Это автоматически увеличивает расход металла на их изготовление, а, значит, приводит к дополнительным экономическим затратам.

За два века работы металлургической промышленности в мире было выплавлено огромное количество металла. При этом, потери на коррозию составляют около 30% от его годового мирового производства! Более того – около 10% подвергшегося коррозии металла безвозвратно теряется в виде ржавчины.

По оценкам ряда экспертов, ущерб от коррозии металлов бюджету промышленно развитых стран составляет от 2 до 4 % их валового национального продукта. Так, по данным Национальной ассоциации инженеров-коррозионистов (National Association of Corrosion Engineers – NACE) в США потери от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют 3,1 % ВВП. Для Германии это обходится в 2,8 % от ВВП.

P.S. Казалось бы, проблемы коррозии автомобильных кузовов, узлов и агрегатов меркнут на фоне вопросов защиты от коррозии таких грандиозных железных сооружений, как мосты и Эйфелева башня. Но, это только на первый взгляд. А если учесть численность мирового автопарка? Так, по данным Международной ассоциации автопроизводителей (OICA), в 2015 году в мире эксплуатировалось 947 млн. легковых и 335 млн. коммерческих автомобилей. Ожидается, что к 2035 году мировой автопарк достигнет 2-миллиардной отметки.

При этом, коррозией в той или иной степени, рано или поздно поражается практически 100% транспортных средств. Кроме того, надо учесть, что кузов – самая дорогая деталь автомобиля, а кузовные работы (и слесарные, и малярные) достаточно материалоёмкие и очень недешёвые.

Поэтому, проблема изыскания новых и совершенствование старых способов защиты от коррозии актуальна, как для всей тяжёлой промышленности в целом, так и для автомобильной отрасли в частности.

___________
KROWN — ЗА НАМИ НЕ ЗАРЖАВЕЕТ
Центр антикоррозийной защиты автомобилей

Недрагоценные: латунь, сталь, титан и другие металлы для украшений

Ювелиры не ограничиваются в работе золотом, серебром и платиной. Недрагоценные металлы стоят дешевле, а украшения из них получаются красивые, прочные и долговечные. Мы расскажем об основных недрагоценных металлах и сплавах, которые применяют в ювелирном деле. А чтобы при поиске украшений на зарубежных ресурсах вы смогли разобраться, из чего они сделаны — добавляем к русскоязычному английский аналог названия.

Титан (Titanium)

Твёрдый, лёгкий, очень прочный и устойчивый к повреждениям титан применяют даже в космической технике и называют «металлом будущего». При нагревании, окислении или смешивании с другими элементами серебристо-белый металл обретает самые разные оттенки, от соломенного до фиолетового.

Хотя работать с титаном непросто, сейчас он находится на пике популярности у ювелиров. Мастера создают необычные коллекции, используя его способность переливаться всеми цветами радуги. Если вы видите ярко-фиолетовые, синие и другие яркие металлические украшения, скорее всего, перед вами титан. Обработка обходится в несколько раз дороже самого металла, поэтому цена на изделия обычно высокая. Зато обручальные кольца, браслеты, запонки и другие титановые украшения весят меньше, чем золотые и платиновые.

Фото: ювелирная марка Littletricks

Нержавеющая сталь (Stainless steel)

От обычной стали нержавеющую отличает добавление хрома к сплаву железа и углерода. Именно хром защищает её от коррозии: он создаёт на поверхности тончайшую плёнку, которая самовосстанавливается при повреждениях.

Нержавеющая сталь марки 316L, известная как «хирургическая», сегодня широко используется ювелирами. Она прочнее драгоценных металлов, гипоаллергенна, не темнеет на воздухе, устойчива к ультрафиолету и морской воде. Из неё создают цепочки, браслеты, кольца и серьги. Часто нержавейку используют для пирсинга, сочетают её с камнями, стеклом и деревом. Стальные украшения органично вписываются в любой стиль – от этники до авангарда.

Вольфрам (Tungsten)

Твёрдый, хрупкий и самый тугоплавкий из металлов – вольфрам. Его добывают из вольфрамовых руд, и в сыром виде он похож на платину. Чистый вольфрам в ювелирном деле не используется, но в сочетании с углеродом становится карбидом вольфрама, который по твёрдости не уступает алмазу.

Из карбида вольфрама создают кольца и браслеты. Они износоустойчивы и практичны, даже через много лет на них не появляются царапины и трещины. Такие изделия не тускнеют, не боятся воды и большинства кислот. Украшения из вольфрама больше востребованы среди мужчин, но искусные мастера делают из него изящные кольца и для сильных женщин (больше о кольцах из вольфрама — в нашей статье).

Мельхиор (Melchior, Cupronickel)

Мельхиор – это сплав на основе меди. Из-за содержания никеля он похож на серебро, но гораздо прочнее. Мельхиор легко обрабатывать, он не ржавеет и не темнеет. Под воздействием химических растворов серебристый сплав обретает новые оттенки: от сиреневого до розового.

Наибольшую известность мельхиору принесли столовые приборы, которые из него производили в советское время. Но и в ювелирном деле он занял свою нишу: из мельхиора делают украшения с тонкими узорами и орнаментами. В сплав обрамляют бирюзу, малахит, янтарь, и бижутерия из него не снашивается десятилетиями.

Украшение из мельхиора. Фото: MADEheart.com

Нейзильбер (Nickel silver)

И внешне, и по характеристикам нейзильбер почти идентичен мельхиору. Отличает его только наличие цинка в сплаве. Металл, название которого переводится как «новое серебро», пластичен и прочен. Повышенное содержание никеля делает его почти белым, с отливом в синий или зеленоватый.

Ювелиры охотно используют этот сплав из-за его сходства с серебром и невысокой стоимости. Из него создают украшения с филигранью и финифтью, подвески-иконки, пряжки, проволочную бижутерию. Напыление из серебра и золота делает нейзильбер прочнее, и сплав дольше сохраняет товарный вид.

Украшение из нейзильбера. Фото: nataw61@livemaster.ru

Латунь (Brass)

Латунь сплавляют из меди и цинка. В античности её называли «орихалк», то есть «златомедь», и слагали легенды о том, что именно из неё сделан щит Геракла. Этот пластичный и лёгкий в обработке сплав за износостойкость прозвали «вечным металлом». Сама по себе латунь жёлтая, но добавки придают ей золотистый, красноватый и зеленоватый оттенки.

Сегодня из неё делают ажурные кольца, браслеты, кулоны и серьги, которые затем серебрят, чернят или покрывают позолотой. Латунь органично вписывается в винтажный и этнический стиль. А гибкую и прочную латунную проволоку используют для хэндмейда типа wire wrap.

Бронза (Bronze)

Около шести тысячелетий люди знакомы с бронзой – сплавом меди и олова. Бронзами также считаются сплавы меди с алюминием, кремнием и некоторыми другими элементами. Этот металл твёрже железа, прочнее стали, хорошо плавится и полируется, изделия из него не ржавеют. Цвет бронзы зависит от процента меди в сплаве и меняется от красного и жёлтого до белого и стального.

Невероятная популярность украшений из бронзы уже позади. Но отдельные ювелиры и сегодня продолжают делать из неё кольца, браслеты, ожерелья, подвески и кулоны, серьги с камнями. Пользуются спросом копии древних бронзовых украшений, а также изделия в этнической тематике.

Украшение из бронзы. Фото: Cleopatravintage на etsy.com

Чугун (Сast iron)

Кажется, один из самых неподходящих металлов для украшений – это чугун, сплав железа и углерода. Твёрдый и хрупкий, он плохо куётся, зато хорошо подходит для литья. Из этого сплава делали витые ограды Санкт-Петербурга и первые железные дороги.

Но было время, когда чугун оказался востребован и в ювелирном деле. В Германии, в начале 19 века, женщины обменивали золотые украшения на чугунные, чтобы поддержать Освободительную войну. Сейчас эти изделия считаются произведениями искусства и хранятся в музеях. Современные мастера делают украшения из чугуна разве что в порядке эксперимента.

Чугун. Фото: 1stdibs.com

Автор:

Что делать, чтобы металл долго не ржавел?

Любые металлы рано или поздно начнут ржаветь. Насколько быстро это произойдет, зависит от условий эксплуатации и способов защиты от коррозии, которые были к ним применены. Почему коррозия неизбежна и как ее замедлить – расскажем в этой статье.

Почему появляется ржавчина?

Изначально в природе металлы добываются не в чистом виде, а в виде химических соединений: карбонатов, оксидов, сульфидов, гидроксидов. Это соединения металлов с углеродом, кислородом, серой, водой и прочим.

Если бы металлы были изначально чистыми, ржавчина была бы им не страшна. Но, таких металлов раз, два и обчелся. Это всем известные: золото, серебро, платина. Такие металлы не стремятся к созданию соединений, поэтому практически не взаимодействуют с окружающей средой, она не имеет на них большого влияния.

Что такое нержавеющая сталь и правда ли она не ржавеет?
Нержавеющая сталь, к сожалению, тоже ржавеет, но делает это гораздо медленнее, чем железо. Потому что нержавеющая сталь представляет собой сплав железа и хрома. Из-за связи с хромом, железо не так активно стремиться взаимодействовать с окружающей средой, поэтому процесс коррозии идет медленнее.

Большинство добытых «не чистых» металлов плавят, очищают, восстанавливают и делают чистыми. Однако полученные чистые металлы остаются не устойчивыми, далекими от природного состояния. Они стремятся снова стать соединениями, вступить в реакцию с окружающей средой.

Взаимодействуя с воздухом, металл образует оксид, а с влагой – гидроксид. Процесс образования оксида или гидроксида является естественным для железа. Мы же называем этот процесс коррозией, а его результат – ржавчиной.

Как происходит процесс коррозии?

Металлы вынуждены постоянно взаимодействовать с окружающей средой, а значит, коррозия неизбежна. Если железо полностью оградить от воздуха и влаги, содержать в абсолютном вакууме, то оно не будет ржаветь. Но и толку от него не будет.

Людям интересен металл в первую очередь, как прочный материал, из которого изготавливают множество конструкций, объектов инфраструктуры, зданий, изделий и необходимых человеку предметов. То есть все то, что постоянно соприкасается с окружающей средой. При условии наличия воды и кислорода на протяжении достаточного количества времени железо полностью превращается в ржавчину, другими словами, разрушается до основания.

К счастью процесс коррозии не происходит мгновенно. Здания и самолеты не разваливаются от ржавчины моментально, как и другие железные бытовые предметы. К тому же люди постоянно изобретают новые способы максимально замедлить процесс коррозии.

Способы защиты от коррозии

В первую очередь для защиты металлов от коррозии стали создавать различные сплавы металлов. Кроме вышеуказанного хрома, в состав добавляли никель, молибден, титан, ниобий, серу, фосфор и т. д. Добавление в сплавы дополнительных элементов, ответственных за определенные свойства получаемых сплавов, называется легированием. Этот способ применяют до сих пор, но гораздо реже, так как он сложный, дорогостоящий и не всегда применим.

Гораздо проще наносить на уже существующие металлы различные покрытия, которые создают барьер между поверхностью металла и окружающей средой, тем самым замедляя процесс коррозии. Изначально в качестве покрытий применяли обычные краски, но такой барьер служил недолго и не выдерживал сложных условий эксплуатации.

В ходе множества проведенных исследований, ученые выяснили, что максимально замедлить процесс коррозии можно, если покрыть коррозирующий металл тонким слоем другого металла, который коррозирует очень медленно. Так железо стали покрывать оловом, хромом, никелем, медью. В итоге, был найден оптимальный металл, покрывать которым было удобно, не дорого и эффективно – это цинк. Именно цинк коррозирует в 3 раза медленнее большинства металлов, а если наносить его правильным способом, то практически полностью останавливает коррозию на 25-50 лет.

Есть вопросы по выбору состава? Обращайтесь в представительство в вашем городе:

Почему одно железо не ржавеет, а другое ржавеет?

ПЕРВОЕ ИЗ НИХ – МЕТЕОРИТНОЕ, А ВТОРОЕ – АСТЕРОИДНОЕ-ЗЕМНОЕ

Уникальная железная Кутубская колонна в Индии, которая не ржавеет более тысячи лет.
В Индии, на территории комплекса Кутб-Минар в Дели находится один из самых загадочных в мире предметов – знаменитая Железная колонна. Ее назывют Кутубской колонной, или колонной Махарсули. Её стоило бы отнести к одному из того, что сейчас принято называть «чудеса света», ибо современная наука сам факт ее существования, иначе как чудом объяснить не может. В том виде, в котором она есть, она просто существовать не может!
На этой колонне имеется санскритское стихотворение, которое говорит о том, что данная колонна поставлена в период правления царя Чандрагупты II из династии Гуптов, царствовавшего между 381 и 414 гг. нашей эры. Хотя это не подтверждает изготовление колонны именно в этот период – не исключено, что сама колонна была изготовлена существенно раньше, а надпись нанесена позднее. На сегодняшний момент Кутубская колонна, пожалуй, один из самых загадочных памятников индийской культуры.
Изначально Железная колонна увенчивалась изображением мифической птицы Гаруды, посвящалась богу Вишну и находилась в другом месте Индии. Позднее мусульманские завоеватели, не понимая толком с чем имеют дело, перенесли ее во двор мечети Кувват уль-Ислам. Скорее всего, именно тогда с колонны исчезла птица Гаруда и куда делась неизвестно.

2)
КУТУБСКАЯ КОЛОННА ИМЕЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: ВЫПОЛНЕНА ИЗ ЧИСТОГО ЖЕЛЕЗА, МОНОЛИТНА, ТО ЕСТЬ НЕ ИМЕЕТ НИ ОДНОГО СВАРНОГО ИЛИ ЛЮБОГО ДРУГОГО СОЕДИНИТЕЛЬНОГО ШВА, ВЫСОТА – 7,3 МЕТРА, ВЕС – БОЛЕЕ 6,5 ТОНН; ДИАМЕТР У ОСНОВАНИЯ – 42 СМ., ДИАМЕТР У ВЕРХА – 30 СМ.. НО НЕ ЭТО САМОЕ ИНТЕРЕСНОЕ – В МИРЕ
ЕСТЬ КУДА БОЛЕЕ МАСШТАБНЫЕ РЕЛИГИОЗНЫЕ ИЛИ СИМВОЛИЧЕСКИЕ РЕАЛИЗАЦИИ. ВООБЩЕ, В ТРОПИЧЕСКОМ И ОЧЕНЬ ВЛАЖНОМ КЛИМАТЕ ИНДИИ, ПРЕДМЕТЫ ИЗ ЖЕЛЕЗА РЖАВЕЮТ ОЧЕНЬ БЫСТРО, НО КОРРОЗИЯ ДАННУЮ КОЛОННУ

СОВЕРШЕННО НЕ ЗАТРОНУЛА – ОНА СТОИТ УЖЕ БОЛЕЕ 1500 ЛЕТ (ЧТО ПОДТВЕРЖДАЕТСЯ ДОКУМЕНТАЛЬНО) И НЕ ИМЕЕТ НИ МАЛЕЙШИХ СЛЕДОВ РЖАВЧИНЫ. НИКАКИХ! КАК БУДТО НАХОДИТСЯ ОНА НЕ ВО ВЛАЖНОЙ АТМОСФЕРЕ, А ЗАПАЯНА В БЕЗВОЗДУШНОЙ КОЛБЕ. (ЭНЦИКЛОПЕДИЯ).

ПОЧЕМУ РЖАВЕЕТ ЖЕЛЕЗО?

Если оставить какой-то железный предмет в сыром и влажном месте на несколько дней, он
покроется ржавчиной, как если бы его покрасили красноватой краской.
Что такое ржавчина? Почему она образуется на железных и стальных предметах? Ржавчина — это
окись железа. Она образуется в результате «сгорания» железа при соединении с кислородом,
растворенным в воде.
Это значит, что при отсутствии в воздухе влаги и воды вообще отсутствует растворенный в воде
кислород и ржавчина не образуется.
Если капля дождя попадает на блестящую железную поверхность, она остается прозрачной в
течение короткого периода времени. Железо и кислород, находящийся в воде, начинают
взаимодействовать и образуют окись, то есть ржавчину, внутри капли. Вода становится
красноватой, и ржавчина плавает в воде в виде мелких частиц. Когда капля испарится, остается
ржавчина, образуя красноватый слой на поверхности железа.
Если уж ржавчина появилась, она будет расти и в сухом воздухе. Это происходит потому, что
пористое пятно ржавчины поглощает влагу, содержащуюся в воздухе, — она притягивает и
удерживает ее. Вот почему легче предупредить ржавчину, чем остановить ее, когда она появилась.
Проблема предупреждения ржавчины очень важна, так как изделия из железа и стали должны долго храниться. Иногда их покрывают слоем краски или пластмассы. А что бы ты сделал, чтобы
предохранить от ржавчины боевые корабли, когда они не используются? Эта проблема решена с
помощью поглотителей влажности. Такие механизмы заменяют влажный воздух в отсеках на сухой.
Ржавчина в таких условиях появиться не может! (Энциклопедия).

Известно, что каждое явление природы, в том числе – ржавеет и не ржавеет, как следствие, основаны на причине.

– Первопричина колебаний и явлений природы, как единая точка зрения на Вселенную, была обнаружена (в том числе) и на таком опыте: падающий на твёрдые кристаллы свет отражается с рассеиванием. При понижении

3)
температуры кристаллов рассеивание уменьшается до некоторого предела и, вопреки классическим представлениям, сохраняется при дальнейшем охлаждении. В связи с этим учёные пришли к выводу, что в природе
существуют ничем не уничтожимые колебания частиц (первичное движение) с некоторой «нулевой» амплитудой А и энергией равной постоянной Планка: h=6,626•10-34, Дж/Т,
(см. Нулевые колебания, квантовая механика из Википедии–свободной энциклопедии).
Действия ничем неуничтожимых “нулевых” притягивающих и отталкивающих векторов объёмно колеблющихся тел в едином времени,
представляют природную первопричину (диффузия, броуновское движение). А следствием, вторичным, являются результаты их всех
взаимодействий, обладающие (Дао-божественно-генетически-термодинамическим) само организующим строительно-разрушительным ходом: (растянутым во времени) – от рождения „чего-либо“, взросления, старения и распада во всех вселенских масштабах.

Период полураспада квантово-механической системы (частицы, ядра, атома…) – время Т, в течение которого система распадается с вероятностью ;. Если рассматривается ансамбль независимых частиц, то в течение одного периода полураспада Т количество выживших частиц уменьшится в среднем в 2 раза. Например, период полураспада:

калия – 39,1 (19) составляет Т=1,28•106 лет;
урана – 238 (92) Т=4,5•109 лет;
тория – 232 (90) Т=1,41•1010 лет. (Энциклопедия).

Планета Земля предположительно образовалась из астероидного пояса. Астероиды, состоящие из элементов таблицы Менделеева и их сочетаний, в виде платформ, щитов различных наименований и размеров, некогда составлявшие вращающийся между Венерой и Марсом пояс, (при сохранении количества движения), сложились, подобно вееру, в дубль планеты – Землю и Луну. Аналогично из своих астероидных поясов образовались все планеты Солнечной системы. Астероидный пояс между Марсом и Юпитером – это не распавшаяся планета Фаэтон, а будущая. При переходе астероидного пояса в гео – селеновые объекты, – его различных наименований платформы, плиты, щиты и т. д., собираясь в кучу, разбивались и дробились, но между ними оставались пустоты. Действие гравитации и времени вытесняло пустоты. А когда наступил период распада, то температура Земли начала повышаться. Ледяные астероиды (а они могли быть, в том числе, и в центре) – превращались в воду. Гравитация, как основа тектоники, вынуждала более плотным телам опускаться к центру Земли, вытесняя менее плотные объекты и воду, изменяя рельеф местности, создавая перепады по высоте. Несолёная вода (источники) в виде атмосферных

4)
осадков, рек, морей и океанов размывали выступающие на поверхность астероиды (в том числе соли), из которых образовались осадочные месторождения полезных ископаемых, например: железа, марганца, угля…и
солёность воды в океанах. Тогда как не размытые астероиды стали представлять коренные месторождения полезных ископаемых, в том числе нефти и газа. (См. www.oskar-laar.at.ua стр. 22-23).
А теперь остаётся сравнить возрасты нержавеющего метеоритного железа Кутубской колонны с железом земного происхождения.

Пусть (условно) единицей измерения времени каждого периода Тт (рождения-Тт, взросления-Тт, старения-Тт, распада-Тт), будет период полураспада

тория – 232 (90) Тт = 1,41•1010 лет.

Тогда земное железо будет иметь возраст четыре единицы 4Тт=Тт+Тт+Тт+Тт, а Кутубское железо – всего одну единичку Тт. Ответ лежит на поверхности:

Кутубское метеоритное железо молодое, обладает иммунитетом, поэтому не ржавеет.

А земное железо – старое (распадающееся, изменившее свойства), уже утратило иммунитет, поэтому ржавеет.

Как и полагается первопричина – одна – возраст, а следствия – разные.
В том-же ключе: усталость металла, аппарат не выдержал нагрузки, появилась трещина и так далее.

Возможно учёные-дегустаторы будут учитывать „стаж наработки” и возрастные нагрузки для железа.

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозия – это процесс разрушения металлов и металлических конструкций под воздействием различных факторов окружающей среды – кислорода, влаги, вредных примесей в воздухе.

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

  • Благородные металлы не подвергаются коррозии из-за химической инертности.
  • Металлы Al, Ti, Zn, Cr, Ni имеют плотные газонепроницаемые оксидные плёнки, которые препятствуют коррозии.
  • Металлы с рыхлой оксидной плёнкой – Fe, Cu и другие – коррозионно неустойчивы. Особенно сильно ржавеет железо.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Как правило, химическая коррозия металлов происходит при действии на металл сухих газов, её также называют газовой.

При химической коррозии также возможны процессы:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металла, который сопровождается электрохимическими процессами. Как правило, электрохимическая коррозия протекает в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

При этом электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к олову, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe 2+

На поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

2H + + 2e → H2

O2 + 2H2O + 4e → 4OH –

Например, при контакте железа с оловом в растворе соляной кислоты происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: 2H + + 2e → H2

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H2 + Fe 2+

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: O2 + 2H2O + 4e → 4OH –

Суммарная реакция:

Fe 2+ + 2OH Fe(OH)2

4Fe(OH)2 + O2+ 2H2O → 4Fe(OH)3

При этом образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии

Защитные покрытия

Защитные покрытия предотвращают контакт поверхности металла с окислителями.

  • Катодное покрытие – покрытие менее активным металлом (защищает металл только неповреждённое покрытие).
  • Покрытие краской, лаками, смазками.
  • Создание на поверхности некоторых металлов прочной оксидной плёнки химическим путём (анодирование алюминия, кипячение железа в фосфорной кислоте).

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Изменение состава среды

Коррозия замедляется при добавлении в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии — это вещества, подавляющие процессы коррозии.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита: при присоединении к металлической конструкции пластинок из более активного металла – протектора. В результате идёт разрушение протектора, а металлическая конструкция при этом не разрушается.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий