Stadia van roest

Voor sommige metalen kan roest een goede zaak zijn

Als materiaal dat voldoet aan zware, industriële eisen en een aantrekkelijke esthetiek biedt, wordt metaal overal voor producten gebruikt. Metalen bieden veerkracht en sterkte in zware toepassingen en hardscape-benodigdheden. In infrastructuur kan metaal op veelzijdige manieren worden gestyled om op te gaan in zowel traditioneel als hedendaags.

Wanneer hoogwaardige nieuwe metalen voor het eerst worden gefreesd of gegoten, heeft het metaal meestal één uniforme oppervlaktekleur en geen tekenen van etsen of putjes. Edelmetalen zoals goud of platina behouden dit uniforme, smetteloze oppervlak in de meeste omgevingen. Niet-edele metalen ondergaan echter een oxidatieproces wanneer ze worden blootgesteld aan vochtige lucht. Deze oxidatie kan corrosief zijn en langzaam in het metaal vreten, of het kan een patina op oppervlakteniveau creëren, waardoor het uiterlijk van het metaal verandert, maar de integriteit van de structuur wordt beschermd.

Metalen en oxidatie

Oxidatie treedt in de loop van de tijd op als onbewerkt metaal wordt blootgesteld aan lucht en vocht in de atmosfeer. Bij de vorming van een permanent patina vormt het metaaloppervlak een schaal, een combinatie van harde minerale coatings en corrosieafzettingen. Patina's kunnen veel verschillende tinten, tinten en kleuren produceren omdat de chemische samenstelling van elke patina uniek is voor de legering en de blootstelling aan de elementen. Roest verwijst naar de oxiden die op ijzer en staal worden gevormd:de bruine, zwarte en kenmerkende vlokkige rode elementen van geroest ijzer en staal zijn verschillende soorten ijzeroxide.

Een patina kan karakter toevoegen aan een monument of architectonisch stuk en het een historische uitstraling geven. Neem het Vrijheidsbeeld, een iconisch symbool van vrijheid en democratie - de rijke, blauwgroene tint wordt tot stand gebracht door oxidatie. De buitenste laag van het beeld bestaat uit koper. Toen het oorspronkelijk werd geassembleerd, was het uniform bruin. Na verloop van tijd resulteerden oxidatie en verwering in een dunne laag kopercarbonaat op het oppervlak, ook wel verdigris genoemd, wat de unieke kleur produceerde die vandaag de dag wordt bereikt.

Sommige legeringen zijn beter dan andere als het gaat om oxidatie. In staal is roest meestal invasief en corrosief, en eet en etst het metaal. Maatregelen ter voorkoming van corrosie moeten gedurende de gehele levensduur worden uitgevoerd. Voor legeringen zoals gietijzer, koper, aluminium, chroom en zink kunnen oxiden echter een coating vormen die het metaal beschermt tegen verdere aantasting. Dit type oxidatie is niet gevaarlijk en het vermogen om de kleur van het metaal te veranderen is vaak gewild vanwege zijn rustieke charme.

Niet alle roest is invasief

Het vinden van roestsporen op het oppervlak van metaal hoeft niet te betekenen dat de structurele integriteit wordt aangetast. Zowel de legering als de manier waarop het metaal is bereid, zal bepalen of oxidatie invasief is of niet. In legeringen zoals gietijzer, aluminium en koper kan oxidatie sterke en beschermende verbindingen creëren die voorkomen dat het onderliggende metaal putjes krijgt.

Stappen van roest

Fase 1

Tijdens de eerste roestfase worden rode, zwarte of witte afzettingen zichtbaar op het oppervlak van het metaal. Dit komt meestal voor in kleine stukjes, omdat de algehele kleur van het metaaloppervlak vlekkeriger en minder uniform wordt. Bij gietijzer is dit de eerste stap naar de vorming van een permanent patina. Roestvrij staal is afhankelijk van een chroomoxide als beschermende film, niet van een ijzeroxide, dus deze roest is het falen van die beschermende film. Toch vertegenwoordigt fase 1 in roestvrij staal een oppervlakkig probleem dat desgewenst gemakkelijk kan worden gerepareerd.

Fase 2

Voor staalsoorten en sommige soorten ijzer vertegenwoordigt fase 2 de eerste echte degradatie van het metaal, aangezien zich afzetting begint te vormen met de moleculen die de eerste lagen van het metaal vormen. In veel ferrometalen is deze schaal ongelijk en begint het proces van putjes of etsen dat het materiaal begint te verzwakken. In gietijzer is de gevormde schaal gelijkmatig en leidt niet tot etsen of putjes.

In deze fase worden verschillende oxiden geproduceerd. Het feloranje/rode ijzeroxide (III) dat we associëren met roest kan worden weggepoetst. Het laat een poederachtig rood pigment achter op handen of regenwater. Het gebrek aan hechting van dit oxide is omdat de rode ijzeroxidemoleculen groter zijn dan de gietijzeren moleculen die ze hebben gemaakt.

In goed geprepareerd gietijzer worden echter ook gelijkmatig gevormde oxiden gevormd die niet afschilferen of weglopen. Deze zijn donkerder, meestal bruin of koperkleurig. Deze roestlaag wordt gelijkmatig opgebouwd, zodat de integriteit van het basismetaal niet wordt aangetast.

Fase 3

In fase 3 zijn alle oppervlaktemoleculen die rode ijzeroxiden vormen ingeschakeld en verkeren ze in poeder- of korrelvorm. Het schalen gaat door. Als het roestende poeder van rood ijzer losraakt en eraf valt, blijven de resterende donkere ijzeroxiden achter in een taaie afdichtingslaag. De kleur van het metaal wordt donkerder tot brons of donkerbruin als het feloranje en rood wegvegen. Na verloop van tijd zal deze patina zich over het hele oppervlak verspreiden. Zodra het patina is bereikt, is het permanent en beschermend en vereist het geen onderhoud.

De hoeveelheid tijd die nodig is om te patineren hangt af van het type legering, de slijtage en de vochtigheid van de omgeving. Bij legeringen zoals gietijzer gebeurt patineren vrij snel. Metaalproducten in de buurt van de oceaan zullen ook snel gepatineerd worden omdat ze worden blootgesteld aan hoge vochtigheid en zout in de lucht, in vergelijking met die in drogere omgevingen.

Patinas op detecteerbare waarschuwingsborden

Er zijn bepaalde hardscape-producten waar roestende patina welkom is, omdat de effecten op de kleur van vitaal belang zijn voor hun prestaties. Dit is het geval voor detecteerbare waarschuwingsborden, een vorm van tactiele bestrating, waarbij kleurcontrast essentieel is.

Detecteerbare waarschuwingsborden geven aanwijzingen over stadsnavigatie aan slechtziende voetgangers door veranderende niveaus of de overgang van trottoir naar straat te signaleren. De afgeknotte koepels op de platen zijn voelbaar onder de voeten en de patina op de platen biedt een duidelijk kleurcontrast tegen de omringende bestrating.

Hoewel met verf of poedercoating een kleurcontrast kan worden bereikt, is er geen eenvoudiger alternatief dan de platen onbewerkt te laten zodat er een natuurlijk patina kan ontstaan. Dit betekent dat de platen gedurende hun hele levensduur geen onderhoud of bijwerking nodig hebben, en de patina biedt ook bescherming tegen schadelijke putcorrosie.

Werken met roest

De eerste stap bij het waarderen van roest is om te beseffen dat het niet altijd een bedreiging is en ook niet lelijk hoeft te zijn. Voor veel legeringen is roest of patineren een praktische oplossing om langdurig onderhoud te elimineren. De legering wordt beschermd door een dunne oxidelaag en door te experimenteren met patina komen verschillende tinten en tinten tot leven. Door de geschiedenis heen hebben mensen gespeeld met het vermogen van metaal om te patineren, in plaats van ertegen te werken, gebruikmakend van het vermogen van de natuur om te beschermen en te verbeteren.