铁锈是一种氧化铁，通常是铁和氧在水或空气湿气存在下发生氧化还原反应形成的红色氧化物。 几种形式的锈在视觉和光谱学上都可以区分，并且在不同的情况下形成。
这是一个非常复杂的过程，但我们将研究促成它的所有因素。 另外，我将分享一些关于如何预防它的技巧。
在这篇文章中，我们将介绍：
Rust 究竟是什么？
生锈是一个常用于描述因暴露于水分和氧气而导致的铁或钢氧化的术语。 从技术上讲，铁锈是一种氧化铁，特别是水合氧化铁 (III) 或氧化铁 (III) 氢氧化物。 当铁在水或空气中的水分存在下与氧气发生反应时，就会形成它，从而在金属上形成红棕色的片状涂层。
生锈的原因
当钢铁暴露在水分和氧气中时会生锈。 水或空气水分的存在起到催化剂的作用，增加了铁和氧之间的反应速度。 导致生锈的一些因素包括：
- 地理位置：高湿度、降雨或大风的地区会促进锈病的传播。
- 接触盐分：盐分会加速生锈过程，在盐碱度高的地区会使情况变得更糟。
- 缺乏保护：未受保护的钢材比涂层或涂漆的钢材更容易生锈。
锈病的防治
防止生锈是保护金属免受不可避免的氧化影响的好方法。 一些防止生锈的方法包括：
- 对金属表面进行涂层或涂漆，以防止其暴露在水分和氧气中。
- 保持金属干燥，不受潮。
- 在担心生锈的区域使用不锈钢或其他防锈金属。
处理锈迹可能更具挑战性，但一些方法包括：
- 打磨或钢丝刷生锈的区域以去除锈迹。
- 在受影响的区域应用生锈转换器，将生锈化学转化为更稳定的化合物。
- 用金属填料填充任何点蚀或空腔，以恢复金属的结构完整性。
Rust 背后的科学：探索化学反应
生锈是铁暴露于氧气和水分时发生化学反应的结果。 引起生锈的主要化学反应是铁的氧化，可用下式表示：
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
这意味着四个铁原子与三个氧分子结合产生两个氧化铁分子。
水和氧气在生锈中的作用
水和氧气是生锈发生所需的两个关键元素。 当铁暴露在水和氧气中时，生锈过程就开始了。 水充当将氧分子带到铁表面的介质，而氧气则提供氧化过程所需的电子。
水分和干燥对生锈的影响
水分在生锈过程中起着至关重要的作用。 当铁暴露在水分中时，会形成氢氧化铁，这是一种同时含有铁分子和水分子的化合物。 这种化合物不稳定，容易分解，形成氧化铁并释放水分子。 这个过程会导致铁片剥落并形成水垢，最终导致金属完全分解。 另一方面，干燥可以减缓甚至阻止生锈过程的发生。
生锈的复杂性质
生锈是一个复杂的过程，涉及大量的化学反应。 它从铁的氧化开始，然后与水分子结合形成氢氧化铁。 然后该化合物分解形成氧化铁并释放水分子。 生成的氧化铁在金属表面形成一层保护层，但该层最终会剥落并使新鲜金属暴露在自然环境中，导致生锈过程继续进行。
生锈与腐蚀的异同
生锈和腐蚀经常互换使用，但它们不是一回事。 生锈是一种特殊类型的腐蚀，发生在铁暴露于氧气和水分时。 另一方面，腐蚀是一个通用术语，描述金属与其环境反应形成化合物的过程。 腐蚀可以以许多不同的形式发生，包括生锈，但也可以以其他方式发生，例如当金属暴露于盐或酸时。
影响生锈的关键因素
有几个因素会影响生锈过程，包括：
- 水和氧气的存在
- 盐或其他电解质的存在
- 金属纯度
- 金属的结构
- 环境的温度和湿度
了解这些因素对于防止生锈和保护日常生活中的金属物品至关重要。
阻止生锈：防止腐蚀的技巧
在防止生锈方面，您选择的金属类型会产生很大的不同。 有些金属天然比其他金属更耐腐蚀。 例如，不锈钢是户外家具和电器的热门选择，因为它含有铬，可在金属表面形成保护层。 其他金属，如铝和铜，也相对耐腐蚀。 如果您正在从事一个将暴露于各种元素的项目，请考虑使用其中一种金属。
使用腐蚀抑制剂
防止生锈的最有效方法之一是使用腐蚀抑制剂。 这些化合物通过降低与液体或气体接触的金属或合金的腐蚀速率来发挥作用。 腐蚀抑制剂可以添加到多种物质中，包括水、油和燃料。 它们的工作原理是在金属表面形成一层保护屏障，防止水分和其他腐蚀剂接触金属本身。 一些常见类型的腐蚀抑制剂包括：
- 磷酸锌
- 亚硝酸钠
- 苯甲酸钠
- 硝酸钙
保持干燥
在生锈和腐蚀方面，水分是罪魁祸首之一。 如果您想防止金属表面生锈，请务必让它们尽可能干燥。 这意味着将金属物品存放在干燥的地方，使用后将其擦拭干净，并尽可能避免将其暴露在潮湿环境中。
涂上保护涂层
另一种防止生锈的有效方法是在金属表面涂上保护涂层。 有多种涂料可供选择，包括油漆、环氧树脂和聚氨酯。 这些涂层的作用是在金属和环境之间形成一道屏障，防止水分和其他腐蚀剂到达金属表面。
定期保养
最后，防止生锈的最佳方法之一是保持定期维护。 这意味着定期检查金属表面是否有腐蚀迹象， 清洁用品 他们根据需要，并应用任何必要的保护涂层或腐蚀抑制剂。 通过保持警惕并采取积极措施防止生锈，您可以让您的金属表面在未来几年保持光彩夺目。
除锈：处理方案
在处理锈蚀方面，有多种选择。 以下是一些最常见的生锈转换器类型：
- 基于单宁酸的转换器：这些溶液含有单宁酸，可将铁锈化学转化为稳定的惰性单宁酸铁层。 该层提供了防止进一步生锈的保护屏障。 基于单宁酸的转换器是家居装饰品和小金属物品的绝佳选择。 Ferprime 和 Qconvert 是基于单宁酸的转换器的一些例子。
- 基于磷酸的转换器：这些溶液含有磷酸，可将铁锈转化为惰性且稳定的氧化物。 磷酸基转换器是需要快速处理的较大金属件的绝佳选择。 它们还常与油漆或环氧树脂结合使用，以形成坚固、防锈的表面。 基于磷酸的转换器的一些示例包括 Rust-Oleum Rust Reformer 和 KBS Coatings RustSeal。
- 基于聚合物的转换器：这些解决方案包含一种活性成分，可将铁锈转化为聚合物，从而形成坚固的保护层。 基于聚合物的转换器是暴露在恶劣条件下的物品的绝佳选择，例如户外家具或车辆。 它们也很容易涂抹，因为它们可以直接喷在生锈的表面上。 基于聚合物的转换器的一些示例包括 POR-15 防锈涂层和 Rust-Oleum Rust Reformer。
选择合适的 Rust 转换器
选择除锈转换器时，重要的是要考虑以下因素：
- 您正在处理的金属类型
- 您正在处理的物品的大小
- 您喜欢的除锈剂类型（单宁酸基、磷酸基或聚合物基）
- 施用方法（气雾剂、喷雾剂或夸脱/加仑）
- 转换器干燥固化所需的时间
防锈处理的其他技巧
以下是处理生锈时要记住的一些额外提示：
- 在使用转换器之前，确保表面清洁干燥。
- 如果锈迹特别顽固，您可能需要在使用转换器之前用机械方法（用钢丝刷或砂纸）将其清除。
- 使用除锈转化器时，请始终佩戴防护手套和护目镜。
- 如果您使用的是基于磷酸的转换器，您可能需要在使用转换器之前通过用酸（例如醋）润湿表面来降低溶液的 pH 值。 这可以加速反应并为氧化层提供额外的支持。
- 如果您使用的是基于聚合物的转换器，请务必选择包含用作润湿剂的溶剂（例如乙二醇单丁醚）的转换器。 这将有助于转化器穿透锈层并提供坚固、稳定的层。
结论
因此，生锈是铁与氧气和水分接触时发生的化学反应。
重要的是要知道如何防止生锈并在生锈时进行处理。 因此，如果您不确定某事，不要害怕提问。 请记住始终小心生锈并使用保护涂层。
