Ruostuminen
Ruostumisella tarkoitetaan raudan, käytännössä useimmiten teräksen, korroosiota. Ruoste on ainetta, joka muodostuu rauta-atomien hapettuessa veden ja hapen vaikutuksesta. Se on seos rautaoksideja ja hydroksideja.
Rautaa esiintyy luonnossa muun muassa hematiittina, joka on rautaoksidia, ja pelkistetty rauta reagoi hapen ja veden kanssa pyrkien palautumaan samaan muotoon. Näin ollen rauta ruostuu happipitoisessa vedessä ja kosteassa ilmassa. Ilmassa, jonka suhteellinen kosteus on alle 60 prosenttia, rauta ei ruostu. Täysin puhdas rautapinta pysyy pitkään muuttumattomana kosteammassakin ilmassa.[1]
Rautaa löytyy luonnossa hematiitista rautaoksidina, ja puhdas rauta pyrkii palautumaan samaan muotoon. Ruosteen muodostuminen voidaan jakaa kolmeen osaan: rauta(II)-ionien muodostumiseen, hydroksidi-ionien muodostumiseen ja niiden molempien sekä hapen reaktioon, jossa ruoste muodostuu.
Raudan ja veden välillä tapahtuu sähkökemiallinen prosessi, jossa rauta-atomit hapettuvat rauta(II)-ioneiksi:
Fe → Fe2+ + 2e−
Luovutetut elektronit kulkevat vesipisaroiden - joihin on liuennut paljon happea - reunoilla. Ne pelkistävät veden ja hapen hydroksidi-ioneiksi:
4e− + O2 + 2H2O → 4OH−
Hydroksidi-ionit reagoivat rauta(II)-ioneiden ja veteen liuenneen hapen kanssa kanssa muodostaen rautaoksidia:
Fe2+ + 2OH− → Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 → 2(Fe2O3 · H2O) + 2H2O
Näin ollen ruoste on lopulta hydratoitunutta rauta(III)-oksidia. Se on vesi- ja ilmahuokoista, joten muodostunut ruostekerros ei suojaa koko rautakappaletta, joka muuttuu ajan myötä kokonaan ruosteeksi.
Korroosio tapahtuu nopeammin merivedessä kuin makeassa vedessä Na+- ja Cl--ionien takia, jotka saavat liuoksen johtamaan paremmin sähköä. Myös hapot edesauttavat ruostumista.
Katodinen suojaus estää ruosteen muodostumisen käsittelemällä kappaletta sähkökemiallisin menetelmin. Galvanoimalla kappale päällystetään ohuella kerroksella jotain muuta metallia, jolla on pienempi sähkökemiallinen potentiaali kuin raudalla. Päällystämiseen käytetään yleensä sinkkiä, joka joko kuumasinkitetään tai galvanoidaan sähkön avulla.
Sinistyksellä voidaan ehkäistä pienempien teräksisien esineiden, kuten aseiden, ruostumista. Sinistettyä terästä tulee kuitenkin huoltaa vettä hylkivällä rasvalla pinnoitteen kulumisen estämiseksi.
Ruosteenestoon sopii myös muu metallin ympäristöstä eristävä aine, kuten maali. Betonia käytetään suojaamaan terästä happamuudelta. Jos korroosiota betonista huolimatta tapahtuu, saattaa muodostunut ruoste aiheuttaa rakenteelle ongelmia.
Aikoinaan ruoste poistettiin rautaesineistä etikan avulla: joko liottamalla tai etikkakääreillä.
Arkkitehtuurissa ja teräsrakentamisessa on ryhdytty käyttämään julkisivu- ja runkomateriaalina ruostepintaista säänkestävää terästä, jonka pintaan muodostuva tiivis oksidikerros estää korroosion jatkumisen syvemmälle. Tekniikan edelläkävijänä toimi amerikansuomalainen arkkitehti Eero Saarinen, joka käytti sitä ensi kerran vuonna 1963 valmistuneessa John Deere -traktoriyhtiön pääkonttorissa Yhdysvaltojen Illinois’ssa.[2]
Auton ruostumisen ehkäisemiseksi auto täytyy pestä ja vahata säännöllisin väliajoin. Vaha muodostaa suojaavan pinnan. Auton pohjasta kannattaa poistaa lika, joka saattaa sitoa kosteutta. Pesun jälkeen auringonpaisteessa auto on hyvä kuivata huolellisesti, etteivät pisarat polta maalipintaa polttolasin lailla ja jätä jälkiä kuivuessaan. Talvisin, jolloin tiesuola edesauttaa autojen korroosiota, auton peseminen on tärkeämpää kuin kesällä.
Auton säilyttäminen talvisin avokatoksessa aiheuttaa vähemmän korroosiota kuin sen säilyttäminen lämpimässä tallissa, jos autolla ajetaan päivittäin. Tämä johtuu siitä, että ajettaessa ulkona jäähtynyt auto sisälle talliin, kylmän auton pintoihin tiivistyy vesipisaroita, jotka kiihdyttävät korrodoitumista (ruostumista). Lisäksi lämmin talli kiihdyttää reaktiota entisestään.
Sisämaassa käytettyjen autojen metalliosat ovat usein paremmassa kunnossa kuin rannikoilla käytettyjen autojen. Tämä johtuu rannikoiden kosteammasta ja suolapitoisemmasta ilmasta.[3]
Ruostumiselta suojaa parhaiten auton ruosteenestokäsittely.
Nykyään yhä suurempi osan auton rakenteista valmistetaan galvanoidusta teräksestä, joka on vähemmän korroosioaltista.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että ruoste auton korirakenteissa heikentää sen kolariturvallisuutta merkittävästi.[4]
Luokka:Korroosio Luokka:Pintakäsittely Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit