Roest begrijpen: Welke metalen corroderen en hoe het gebeurt

Wat is roest?

Roest, vaak aangeduid als oxidatie, treedt op wanneer ijzer of metaallegeringen die ijzer bevatten, zoals staal, gedurende een lange periode blootgesteld worden aan zuurstof en water.

Roest vormt wanneer ijzer het oxidatieproces ondergaat, maar niet alle oxidatie vormt roest. Zoals eerder aangegeven, kunnen alleen ijzer of legeringen die ijzer bevatten roesten, maar andere metalen kunnen op een vergelijkbare manier corroderen.

Wat is corrosie?

Corrosie treedt op wanneer een element dat gemakkelijk zijn elektronen verliest (zoals sommige metalen) combineert met een element dat extra elektronen absorbeert (zuurstof) en dan in contact komt met een electrolytoplossing (water). De taak van het water in het corrosieproces is om de stroom van elektronen van het metaal naar de zuurstof te versnellen.

Dit proces heet een redox reactie en is eigenlijk twee chemische processen die tegelijkertijd gebeuren: reductie en oxidatie.

Wat is reductie?

Reductie is de naam van de chemische reactie die optreedt wanneer een molecuul een elektronen wint. Dit is zuurstofs rol in metaalcorrosie.

Wat is oxidatie?

Oxidatie is het tegenovergestelde van reductie en is de naam van de chemische reactie die optreedt wanneer een molecuul een elektronen verliest. Dit is het metaals rol in metaalcorrosie. Roest en de patina (vreemde groene kleur) van koper zijn de zichtbare resultaten van metalen die hun elektronen aan de lucht verliezen.

Roesten koper, ijzer en aluminium?

Technisch gezien kunnen alleen ijzer en legeringen die ijzer bevatten roesten. Andere metalen, inclusief edele metalen zoals goud en zilver, kunnen op een vergelijkbare manier corroderen.

Wat bepaalde metalen uit elkaar zet, is de duur van de tijd die het duurt voordat ze beginnen te roesten of te corroderen.

Hier zijn een paar van de meest voorkomende metalen en hoe ze staan tegen roest en corrosie.

Roest koper?

Koper roest niet, maar het corrodeert wel. Koper is natureel bruin en wordt een tint helder groen als het corrodeert. Terwijl sommige koper's reactie als tarnish beschouwen in plaats van oxidatie, ondergaat het metaal nog steeds een vergelijkbaar "roest" proces.

In een natuurlijke omgeving is koper extreem terughoudend om te corroderen. Het type corrosie dat uiteindelijk koper drinkwaterpijpen breekt heet erosiecorrosie en treedt alleen op door blootstelling aan stromend, turbulend water over een lange periode.

Vaak gezien op oude centen, de beroemde, mooie groene "patina" kan eigenlijk tot 20 jaar duren om volledig te vormen.

Het is een van de paar metalen die natuurlijk voorkomen als een direct bruikbaar metaal in de natuur, in tegenstelling tot het ontgonnen worden uit een erts (hoewel het op andere manieren gecreëerd kan worden). Dit, en het feit dat koper erg zacht en makkelijk te bewerken is, leidde ertoe dat het een van de eerste metalen was waar mensen in de menselijke geschiedenis mee werkten.

Feitelijk, koper was zo een groot deel dat we eigenlijk een periode in de geschiedenis hebben genaamd de Koper Leeftijd.

Koper is hoogst leidend voor hitte en elektriciteit, het wordt veelvuldig gebruikt in elektrische bedrading om deze reden.

Het is ook erg laag in de reactiviteitsserie, een tool in de scheikunde die een progressie is van metalen gerangschikt van hoogste naar laagste reactiviteit tot zuren, water, winning van metalen uit hun ertsen, en andere reacties. Vanwege zijn lage reactiviteit, wordt een specifieke legering van koper (90% koper en 10% nikkel) gebruikt voor delen op boten die blootgesteld zullen zijn aan zeewater, of als pijpen om drinkwater te transporteren. Als je om je heen kijkt in je huis of gebouw, zul je merken dat veel van je apparaten koperen pijpen gebruiken om water binnen of buiten te brengen.

Volgens het US Department of Housing and Urban Development, zou de gemiddelde koperen waterpijp 50-70 jaar moeten duren.

Roest ijzer?

Ja. Onthoud dat technisch gezien alleen ijzer en legeringen die ijzer bevatten kunnen roesten.

Vergeleken met de corrosie van andere metalen, roest ijzer relatief snel, met name als het blootgesteld is aan water en zuurstof. Feitelijk, wanneer ijzer blootgesteld is aan water en zuurstof, kan het binnen een paar uur beginnen te roesten.

Ijzer zal ook snel roesten als het blootgesteld is aan hoge temperaturen. Extreme temperaturen kunnen de chemische samenstelling van het metaal veranderen, wat het extreem gevoelig maakt voor hercombinatie met zuurstof in de omgeving.

Roest aluminium?

Aluminium is een van de meest gebruikte metalen op de planeet, en het is wellicht het meest beroemd om niet te roesten. Aluminium roest niet, alleen ijzers specifieke oxidatie heet roest en er is geen ijzer gebruikt bij het creëren van aluminium. Echter, zoals alle metalen, is aluminium vatbaar voor corrosie.

Aluminium wordt in 3 stadia gemaakt:
Stadium 1. Mijnenbouw
Stadium 2. Verwerking
Stadium 3. Elektrolytische reductie (wat het echte aluminium creërt)

Aluminium komt van een mineraal genaamd bauxiet. Bauxiet wordt het meest gevonden in subtropische plaatsen zoals Afrika, de West-Indië, Zuid-Amerika, en Australië – hoewel er een paar kleine afzettingen in andere plaatsen zoals Europa zijn. Australië is de grootste producent van bauxiet, leverend ongeveer 23% van de wereldwijde productie.

Deze bauxiet wordt dan verwerkt in aluminiumoxide, wat alleen bestaat uit atomen van aluminium en zuurstof gebonden aan elkaar.

Het aluminiumoxide krijgt dan een elektrische stroom doorheen, wat de verschillende componenten van elkaar scheidt. Zuurstofbellen vormen aan de ene kant, en pure gesmolten aluminium druppels verzamelen aan de andere kant.

Ongeveer 4-5 ton bauxiet wordt verwerkt in 2 ton aluminiumoxide, wat 1 ton zuiver aluminium creëert.

Aluminium corrodeert veel langzamer dan andere metalen zoals ijzer. Volgens Stanford, is de reden waarom aluminium niet zo gemakkelijk corrodeert als andere metalen vanwege de speciale reactie die het met water heeft.

Normaal, wanneer water in contact komt met metaal, moedigt het het metaal aan om zijn elektronen nog sneller aan de zuurstof om het heen af te staan.

Aluminium heeft een speciale reactie op water. Als water aluminium aanraakt, bewegen de aluminium en de zuurstofatomen (bevatten in het metaal – niet de zuurstof in de lucht om het heen) verder van elkaar af.

Ze zullen uiteindelijke bijna 50% verder van elkaar verwijderd zijn dan waar ze begonnen. Deze reactie van wegbewegen verandert de moleculaire structuur van het aluminium net genoeg dat het chemisch inert wordt, wat betekent dat het niet zo gemakkelijk corrodeert.

Hoe metalen van roesten te voorkomen

Roest is een natuurlijk optredende chemische reactie. Ondanks het feit dat sommige metalen sneller roesten dan anderen, zou het je niet moeten weerhouden om deze metalen voor bepaalde toepassingen te gebruiken. Er zijn veel manieren om je metalen van roesten te voorkomen, zoals metaalverven en coatings, offerbarrières, barrièrefilms alsook talloze anti-roest oplossingen en blikplatering. Elke methode gebruikt verschillende verbindingen en materialen om een beschermende barrière te creëren tussen het metaal en de elementen die roest en corrosie veroorzaken.

Leer welke metalen NIET roesten hier.

Voor meer informatie over hoe roest te voorkomen, bekijk onze blogs: Hoe staal en ijzer van roesten te voorkomen en Anti-roest oplossingen voor je roestvrij staal producten