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铁锈的主要成分是什么

铁锈的主要化学成分

铁锈主要由三氧化二铁水合物Fe2O3·nH2O和氢氧化铁(FeO(OH) Fe(OH)3)组成。其他金属亦会被氧化,但是通常不称为“锈”。在足够的时间下,在氧气和水充足的情况下,铁会完全氧化成锈。锈是铁与氧气和水反应时产生的化学物质的通用名称。“锈”在化学中定义不明确,但是当铁暴露时会形成大量化学物质。但是,我们通常指的是某些化学品会生锈的红色,片状外观。

生锈的原因

表面生锈是片状和 易碎的,它不会对下面的铁提供保护,不像铜表面上形成铜绿。生锈是铁及其合金(例如钢)腐蚀的常用术语。许多其他金属经历类似的腐蚀,但所得到的氧化物通常不称为锈。

存在其他形式的生锈,例如在缺氧环境中铁和氯之间的反应的结果。用于产生绿锈的水下混凝土柱的钢筋就是一个例子。虽然生锈通常是铁的一个负面因素,但一种特殊的生锈形式,即“稳定生锈”,会使物体在顶部产生薄薄的锈层,如果保持在较低的相对湿度,则会使“稳定”保护层下面的铁,但不是其他氧化物,如铝。

在常规环境条件下,腐蚀铁或钢会产生许多不同的化合物。这些化学物质中的一些将是黑色,蓝色,黄色,灰色或棕色,这取决于它们在生锈时从环境中捕获的分子。例如,含有硫的酸雨可以与铁结合形成黄铁矿分子,黄色矿物被称为“傻瓜黄金”。这些矿物质根本不是我们认为的生锈。我们通常所说的是某种类型的氧化铁(III),其外观为红色或红棕色。

因此,当我们谈到铁锈时,我们并不总是将它与我​​们经常使用的其他金属中观察到的化学变化联系起来。我们不会说银或铜“生锈”。相反,据说铜会形成铜锈,据说银会失去光泽。所有这些术语都描述了暴露的金属腐蚀。

常见的金属腐蚀类型

金属通过不同的过程在不同的环境中腐蚀。当金属对其表面的水分和空气起反应时,会发生最简单的腐蚀。在盐水环境中,盐中氯的存在可以加速并缓和该过程。在酸雨中,硫化合物可能是负责任的。

盐水环境也有助于稍微复杂的过程,称为电化学腐蚀。在电化学腐蚀中,具有不同电势的两种类型的金属在电解质浴(例如海水)中电接触或物理接触。更多的被动金属,即阴极金属,从有源或阳极金属中吸取电子。这种化学反应是一种腐蚀形式,也是电化学电池的基础。

阳极金属中新近带电的分子通过与环境中的分子结合而稳定自身,通常产生氧化物或其他矿物质。在钢中,这些氧化物是生锈的。

铝是一种通常在腐蚀过程中被钝化膜保护的金属。但是,如果由于电偶腐蚀而用不锈钢螺栓栓接,铝会很快腐蚀失效。另一方面,钢螺丝更耐锈!阳极提供稳定的电子流可防止阴极金属的腐蚀。出于这个原因,有时“牺牲阳极”附着在金属上,这些金属将暴露在海中,就像在船体上一样,以电化学方式帮助保护船舶的膜。

点蚀腐蚀的术语,不会在金属表面均匀发生。相反,金属中出现小孔。这些更快腐蚀的区域通常是由于材料上的“密封”失效,无论是人造密封剂如油漆或粉末涂层,还是顶层腐蚀的钝化膜密封剂。如果金属中存在夹杂物,或者合金不均匀,则钝化层可能会失效。金属是由晶粒制成的晶体结构,并且这些晶粒结构存在不同的相。如果化学物质不规则或变形,则可能导致更容易腐蚀的斑点,甚至在同一金属的整个体内产生电化腐蚀。

 

如何清除不锈钢的锈蚀

有关清洁不锈钢的建议通常表明您必须“小心刮擦铬表面”,因此建议不要使用研磨剂和其他化学品。这不太正确:锈迹表明氧化铬表面已经受到伤害。在非工业环境中(在家中或在小型商业厨房中)清除不锈钢锈的目的是首先完全清洁不锈钢合金,去除所有铁锈,还有所有铁沉积物,盐,油脂或酸,然后让材料“自动钝化”,意味着与空气反应以重新形成密封。这样做是远离各种形式的钢铁,是对结果感到满意的一种方式。

清除不锈钢锈迹:

  1. 可以使用温和的磨料如小苏打来擦洗表面,用布,海绵或软毛刷清除锈迹。
  2. 随着锈蚀和任何污染物被去除,铬将立即自动钝化,形成自己的保护罩。
  3. 在接下来的几天里,氧化铬层会变得更厚,所以隔夜风干有助于保护它!
  4. 经过良好的冲洗后,不锈钢可以风干,或者可以使用定制的不锈钢清洁剂进行清洁和抛光。

在制造环境中,有时不锈钢在硝酸的热浴中进行清洁,这会“强制”形成较厚的钝化层。出于环境原因,许多制造商目前正在转向使用柠檬酸进行清洁,这在家中可能更常见,然后允许不锈钢“自动钝化”。

必须对铸铁进行调味以防止生锈。使用油,优选亚麻籽。

如何去除铸铁和钢铁锈

与去除不锈钢合金中的锈蚀不同,使用钢丝绒或钢丝刷可以帮助去除铸铁或钢铁上的锈迹!

对于简单,较小的表面,如生锈的铸铁平底锅

  1. 清洁剂和少许肘部油脂可以去除氧化铁层。盐是一种常用的磨料。
  2. 然后应该对锅进行良好的清洗。
  3. 锅应该经过加热干燥,以便表面的所有孔都有液体驱动。
  4. 铸铁必须用油调味,在烘烤到表面时形成聚合物密封剂。
  5. 这种油可以在薄层上涂在表面上,然后在375°下烘烤(倒置以防止汇集)1小时。如果需要,可以添加附加层。
  6. 食品级亚麻籽油是调味油的理想选择,提供坚硬,光泽的表面。

对于许多复杂形状或尺寸的物体,擦洗是不实用的。在这种情况下,化学除去方法可能是最好的方法。它们具有不同的功效,取决于所涉及的合金类型。可以使用常见的家庭成分,如醋,糖蜜或柠檬酸。糖蜜是一个令人惊讶的选择,它确实需要比醋更长的时间 – 但它可以非常有效,因为它分解成草酸,这有助于去除锈。

还可以使用通常由强酸制成的商业除锈产品。浸泡在这些液体中然后去除和干燥可以有效地恢复旧的生锈宝藏

但是,与铸铁平底锅一样,重要的是要考虑在清洁后如何保护钢和铁免受元素影响。

如何防止生锈

在空气和水的存在下,铁会生锈。这意味着,只要人类一直在锻炼铁,我们一直在研究最好的铁制密封剂。有很多方法可以创建紧密的图层。

  • 钝化 

一种非常常见的密封铁或钢的形式是将第一层腐蚀成氧化铁(II)或黑色氧化物,其作用类似于其他金属饰面并密封金属。这个过程与铜,锌或铬之间的唯一区别在于它不会在常规环境条件下发生。因此,如果物品上的顶层受到伤害,则必须重新整理整个物品。这通过一个过程用枪完成,或者在大多数机加工车间“变黑”,通过类似的过程但略有不同的化学物质被称为“变蓝”。在冷黑化过程中,氧化铁(II)可以涂在表面上,提供稍微不太持久的保护。

  • 上油或打蜡

一些工作铁或钢将大部分保留原料,使用,护理或环境将使它们保持光亮。传统上,剑等刀具和刀具之类的武器可能会被“保留”,但会被矿物油或食用油干燥和上油,这些油是需要定期重新涂抹的临时密封剂。对于长期储存,可以使用蜡和其他抛光剂来形成密封 – 但是仍然会随着使用而磨损。


暴露在常规油中的发动机部件可能会留下原料,因为发动机周围的热量和油使它们不易生锈,但外表面可能会被涂漆。汽车的排气系统依赖于全热发动机的较高温度来防止腐蚀,因此驱动发动机缸体加热足够长的时间是防止消声器生锈的一种方法。(在高性能赛车引擎中,内部也可能被涂漆,但这主要是为了帮助油的循环。

油漆是我们密封钢铁防腐蚀的众多方法之一。

应用密封剂 许多钢铁产品通过涂覆在另一种物质的硬质层中来保护。这些包括:

  • 聚合油:亚麻籽油(由亚麻制成,但不符合食品级标准)是锻铁产品的原始成品之一。史密斯可以在油中淬火或用油涂抹物体然后将其炬化,提供传统的黑褐色光泽,我们今天仍然在仿制铁上仿效 – 通常使用清漆,油漆或清漆。
  • 热浸镀锌:在此过程中,锌在熔融浴中施加到钢或铁上。锌电镀具有多种保护特性。首先,它会产生铜绿,可以密封下面的锌和铁或钢。其次,它比应用的金属更“活跃”。在镀锌钢材的整个使用寿命期间,锌作为“牺牲阳极”。当它降解时,它可以保护和减缓下面钢材的腐蚀,即使钢材暴露也是如此。
  • 电镀:锌不是通过浸浴施加到钢上,而是通过钢材上的电荷运行,并用带电的锌颗粒喷涂物体。这导致在金属表面上均匀且不间断的电结合。
  • 粉末涂层:施加粉末涂层的过程类似于施加锌,因为物体和密封剂都是带静电的,这意味着分子键甚至没有最小的中断会让水分通过。然后将树脂粉末涂层在热炉中烘烤到物体上。这种涂层可保持光泽多年,提供卓越的保护,并且需要最少的保养。
  • 油漆:室内和室外,甚至在高性能发动机的核心,油漆是一种流行的多用途密封胶。作为一种廉价的密封剂,它在保护钢铁和元素方面仍然做得很好。当它破裂并磨损时,它很容易打磨并重新涂抹。涂料的缺点是它自身在天气中会出现裂缝和剥落的趋势:即使密封胶层中的小孔也可以开始下面的生锈过程。然而,这些缺点有时可以通过使用常规维护例程的一部分或部分来管理。
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