鐵鏽是一種氧化鐵，通常是鐵和氧在水或空氣濕氣存在下發生氧化還原反應形成的紅色氧化物。 幾種形式的銹在視覺和光譜學上都可以區分，並且在不同的情況下形成。
這是一個非常複雜的過程，但我們將研究促成它的所有因素。 另外，我將分享一些關於如何預防它的技巧。
在這篇文章中，我們將介紹：
Rust 究竟是什麼？
生鏽是一個常用於描述因暴露於水分和氧氣而導致的鐵或鋼氧化的術語。 從技術上講，鐵鏽是一種氧化鐵，特別是水合氧化鐵 (III) 或氧化鐵 (III) 氫氧化物。 當鐵在水或空氣中的水分存在下與氧氣反應時形成，在金屬上形成紅棕色的片狀塗層。
生鏽的原因
當鋼鐵暴露在水分和氧氣中時會生鏽。 水或空氣水分的存在起到催化劑的作用，增加了鐵和氧之間的反應速度。 導致生鏽的一些因素包括：
- 地理位置：高濕度、降雨或大風的地區會促進銹病的傳播。
- 接觸鹽分：鹽分會加速生鏽過程，在鹽鹼度高的地區會使情況變得更糟。
- 缺乏保護：未受保護的鋼材比塗層或塗漆的鋼材更容易生鏽。
銹病的防治
防止生鏽是保護金屬免受不可避免的氧化影響的好方法。 一些防止生鏽的方法包括：
- 對金屬表面進行塗層或塗漆，以防止其暴露在水分和氧氣中。
- 保持金屬乾燥，不受潮。
- 在擔心生鏽的區域使用不銹鋼或其他防銹金屬。
處理鏽跡可能更具挑戰性，但一些方法包括：
- 打磨或鋼絲刷生鏽的區域以去除鏽跡。
- 在受影響的區域應用生鏽轉換器，將生鏽化學轉化為更穩定的化合物。
- 用金屬填料填充任何點蝕或空腔，以恢復金屬的結構完整性。
Rust 背後的科學：探索化學反應
生鏽是鐵暴露於氧氣和水分時發生化學反應的結果。 引起生鏽的主要化學反應是鐵的氧化，可用下式表示：
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
這意味著四個鐵原子與三個氧分子結合產生兩個氧化鐵分子。
水和氧氣在生鏽中的作用
水和氧氣是生鏽發生所需的兩個關鍵元素。 當鐵暴露在水和氧氣中時，生鏽過程就開始了。 水充當將氧分子帶到鐵表面的介質，而氧氣則提供氧化過程所需的電子。
水分和乾燥對生鏽的影響
水分在生鏽過程中起著至關重要的作用。 當鐵暴露在水分中時，會形成氫氧化鐵，這是一種同時含有鐵分子和水分子的化合物。 這種化合物不穩定，容易分解，形成氧化鐵並釋放水分子。 這個過程會導致鐵片剝落並形成水垢，最終導致金屬完全分解。 另一方面，乾燥可以減緩甚至阻止生鏽過程的發生。
生鏽的複雜性質
生鏽是一個複雜的過程，涉及大量的化學反應。 它從鐵的氧化開始，然後與水分子結合形成氫氧化鐵。 然後該化合物分解形成氧化鐵並釋放水分子。 生成的氧化鐵在金屬表面形成一層保護層，但該層最終會剝落並使新鮮金屬暴露在自然環境中，導致生鏽過程繼續進行。
生鏽與腐蝕的異同
生鏽和腐蝕經常互換使用，但它們不是一回事。 生鏽是一種特殊類型的腐蝕，發生在鐵暴露於氧氣和水分時。 另一方面，腐蝕是一個通用術語，描述金屬與其環境反應形成化合物的過程。 腐蝕可以以許多不同的形式發生，包括生鏽，但也可以以其他方式發生，例如當金屬暴露於鹽或酸時。
影響生鏽的關鍵因素
有幾個因素會影響生鏽過程，包括：
- 水和氧氣的存在
- 鹽或其他電解質的存在
- 金屬純度
- 金屬的結構
- 環境的溫度和濕度
了解這些因素對於防止生鏽和保護日常生活中的金屬物品至關重要。
阻止生鏽：防止腐蝕的技巧
在防止生鏽方面，您選擇的金屬類型會產生很大的不同。 有些金屬天然比其他金屬更耐腐蝕。 例如，不銹鋼是戶外家具和電器的熱門選擇，因為它含有鉻，可在金屬表面形成保護層。 其他金屬，如鋁和銅，也相對耐腐蝕。 如果您正在從事一個將暴露於各種元素的項目，請考慮使用其中一種金屬。
使用腐蝕抑製劑
防止生鏽的最有效方法之一是使用腐蝕抑製劑。 這些化合物通過降低與液體或氣體接觸的金屬或合金的腐蝕速率來發揮作用。 腐蝕抑製劑可以添加到多種物質中，包括水、油和燃料。 它們的工作原理是在金屬表面形成一層保護屏障，防止水分和其他腐蝕劑接觸金屬本身。 一些常見類型的腐蝕抑製劑包括：
- 磷酸鋅
- 亞硝酸鈉
- 苯甲酸鈉
- 硝酸鈣
保持乾燥
在生鏽和腐蝕方面，水分是罪魁禍首之一。 如果您想防止金屬表面生鏽，請務必讓它們盡可能乾燥。 這意味著將金屬物品存放在乾燥的地方，使用後將其擦拭乾淨，並儘可能避免將其暴露在潮濕環境中。
塗上保護塗層
另一種防止生鏽的有效方法是在金屬表面塗上保護塗層。 有多種塗料可供選擇，包括油漆、環氧樹脂和聚氨酯。 這些塗層的作用是在金屬和環境之間形成一道屏障，防止水分和其他腐蝕劑到達金屬表面。
定期保養
最後，防止生鏽的最佳方法之一是保持定期維護。 這意味著定期檢查金屬表面是否有腐蝕跡象， 清潔用品 他們根據需要，並應用任何必要的保護塗層或腐蝕抑製劑。 通過保持警惕並採取積極措施防止生鏽，您可以讓您的金屬表面在未來幾年保持光彩奪目。
除鏽：處理方案
在處理鏽蝕方面，有多種選擇。 以下是一些最常見的生鏽轉換器類型：
- 基於單寧酸的轉換器：這些溶液含有單寧酸，可將鐵鏽化學轉化為穩定的惰性單寧酸鐵層。 該層提供了防止進一步生鏽的保護屏障。 基於單寧酸的轉換器是家居裝飾品和小金屬物品的絕佳選擇。 Ferprime 和 Qconvert 是基於單寧酸的轉換器的一些例子。
- 基於磷酸的轉換器：這些溶液含有磷酸，可將鐵鏽轉化為惰性且穩定的氧化物。 磷酸基轉換器是需要快速處理的較大金屬件的絕佳選擇。 它們還常與油漆或環氧樹脂結合使用，以形成堅固、防鏽的表面。 基於磷酸的轉換器的一些示例包括 Rust-Oleum Rust Reformer 和 KBS Coatings RustSeal。
- 基於聚合物的轉換器：這些解決方案包含一種活性成分，可將鐵鏽轉化為聚合物，從而形成堅固的保護層。 基於聚合物的轉換器是暴露在惡劣條件下的物品的絕佳選擇，例如戶外家具或車輛。 它們也很容易塗抹，因為它們可以直接噴在生鏽的表面上。 基於聚合物的轉換器的一些示例包括 POR-15 防銹塗層和 Rust-Oleum Rust Reformer。
選擇合適的 Rust 轉換器
選擇除鏽轉換器時，重要的是要考慮以下因素：
- 您正在處理的金屬類型
- 您正在處理的物品的大小
- 您喜歡的除鏽劑類型（單寧酸基、磷酸基或聚合物基）
- 施用方法（氣霧劑、噴霧劑或夸脫/加侖）
- 轉換器乾燥固化所需的時間
防銹處理的其他技巧
以下是處理生鏽時要記住的一些額外提示：
- 在使用轉換器之前，確保表面清潔乾燥。
- 如果鏽跡特別頑固，您可能需要在使用轉換器之前用機械方法（用鋼絲刷或砂紙）將其清除。
- 使用除鏽轉化器時，請始終佩戴防護手套和護目鏡。
- 如果您使用的是基於磷酸的轉換器，您可能需要在使用轉換器之前通過用酸（例如醋）潤濕表面來降低溶液的 pH 值。 這可以加速反應並為氧化層提供額外的支持。
- 如果您使用的是基於聚合物的轉換器，請務必選擇包含用作潤濕劑的溶劑（例如乙二醇單丁醚）的轉換器。 這將有助於轉化器穿透銹層並提供堅固、穩定的層。
結論
因此，生鏽是鐵與氧氣和水分接觸時發生的化學反應。
重要的是要知道如何防止生鏽並在生鏽時進行處理。 因此，如果您不確定某事，不要害怕提問。 請記住始終小心生鏽並使用保護塗層。
