Corrosie versus oxidatie versus roest: wat zijn de belangrijkste verschillen?

Corrosie versus oxidatie versus roest

De resultaten van metaalbewerking zijn spannend, met alle variaties aan onderdelen en componenten, maar het is niet zonder uitdagingen. Een van de belangrijkste problemen waar fabrikanten mee te maken krijgen, is de vraag: corrosie versus oxidatie versus roest? Wat is wat, en hoe kan het worden opgelost?

Corrosie is de aantasting van metalen en andere materialen door chemische reacties in de omgeving. Wanneer dit proces plaatsvindt bij ijzer en zijn legeringen, spreken we van roest. Oxidatie treedt op wanneer een materiaal elektronen verliest waarbij zuurstof betrokken is. 

Deze metaaldegradatie heeft een aanzienlijke impact op de functionaliteit, prestaties en esthetiek van onderdelen. Het type materiaal, het proces en de omgeving zijn enkele factoren die roestvorming, corrosie en oxidatie bevorderen. 

Dit artikel bespreekt deze metaaldegradaties, met de nadruk op de oorzaken, de aangetaste materialen, preventiemechanismen en de belangrijkste verschillen. 

 

Wat is oxidatie?

Oxidatie van een metaal is een chemische reactie waarbij een metaal elektronen afstaat aan een ander element. Deze reactie is essentieel voor veel industriële processen. Oxidatie speelt een belangrijke rol in veel nuttige processen in de productie, maar draagt ​​ook bij aan schadelijke processen, zoals het roesten van staal en andere vormen van metaalcorrosie. 

Het is daarom de moeite waard om dit fenomeen te begrijpen, zowel in de manier waarop de beschermende eigenschap ervan voldoet aan bepaalde industriële eisen als in de manier waarop de potentiële schade aan metalen kan worden beheerst bij CNC-bewerkte onderdelen en andere toepassingen.

 

De oxidatiereactie 

Een metaal bevindt zich in een geoxideerde toestand wanneer het metaal wordt blootgesteld aan zuurstof. Hierbij verliest het metaal elektronen, zoals het geval van magnesium aantoont. 

2 Mg + O2 → 2 [Mg2+][O2-], 

Dit kan in twee helften worden geschreven, zoals hieronder weergegeven.

Mg → Mg2+ + 2 e-

O2 + 4 e- → 2 O2-

In CNC-bewerkingsomgevingen treedt oxidatie regelmatig op bij diverse bewerkbare metalen, waaronder aluminium, ijzer en staal. Elk van deze materialen oxideert met een andere snelheid, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en de elektronenconfiguratie. 

De chemische reactie die dit fenomeen weergeeft, laat zien waarom elk metaal een specifieke beschermingsstrategie vereist. ProleanTechOxidatiegevoeligheid is een van de cruciale overwegingen bij de productie van CNC-bewerkte onderdelen. 

 

Voorbeelden van oxidatie 

Oxidatie van metalen vindt op verschillende manieren plaats tijdens dagelijkse omgang met metalen. Bij zilver uit zich de chemische reactie in een zwarte aanslag op de metalen onderdelen. Aluminium wordt aangetast door oxidatie, waarbij een doffe grijze laag aluminiumoxide ontstaat. In de natuurlijke passiveren Tijdens dit proces vormt zich een beschermende laag die verdere schade voorkomt. 

Passivering van aluminium

Ook op stalen en ijzeren onderdelen is oxidatie te vinden in de vorm van een roodbruine laag. Magnesium, waarvan de chemische reactie hierboven is aangegeven, vormt een grijsachtig-witte poederachtige laag. Afgezien van de verschillende uiterlijke kenmerken, hebben deze oxidatieprocessen uiteenlopende effecten op de functionaliteit en levensduur van onderdelen. 

Definitie van corrosie

Corrosie is de langzame aantasting van metaal, veroorzaakt door chemicaliën, micro-organismen, vocht, oxidatie en contact met ongelijksoortige metalen. Corrosie is een breder fenomeen dan het hierboven beschreven oxidatieproces door elektronenoverdracht, omdat er meerdere omgevingsfactoren en andere factoren bij betrokken zijn. Deze factoren samen versnellen het metaalafbraakproces. Dit onderscheid is belangrijk omdat oxidatie weliswaar bij alle corrosieprocessen aanwezig is, maar niet per se destructief is. Sommige oxidatieprocessen zijn zelfs gunstig. plaatwerk diensten. 

 

Wat zijn de twee soorten corrosie? 

De twee meest voorkomende soorten corrosie bij CNC-gefreesde onderdelen zijn galvanische corrosie en putcorrosie. Er bestaan ​​echter ook andere soorten corrosie, zoals hieronder vermeld;

• Spleet 
• interkristallijn 
• Uniforme aanval
• Erosie-corrosie
• Biologische corrosie
• Spanningscorrosiescheuren 
• Selectieve uitloging

Het type corrosie hangt af van de omgeving en de samenstelling van het materiaal. Elk type corrosie tast metaal aan via een ander mechanisme. 

Meer details over de mechanismen volgen hierna.

Galvanische corrosie 

Galvanische corrosie treedt op wanneer twee soorten metalen worden blootgesteld aan een corrosieve omgeving. Er ontstaat een elektrodepotentiaal, wat leidt tot corrosie. Een elektrische verbinding tussen twee van dergelijke metalen zorgt ervoor dat het actievere metaal de anode wordt. 

Galvanische corrosie 

Dit type corrosie is bijvoorbeeld duidelijk zichtbaar wanneer stalen bouten worden gebruikt om koperen platen vast te zetten. Er zijn verschillende middelen tegen galvanische corrosie, maar de meest effectieve is het vermijden van het gebruik van verschillende metalen.   

Putcorrosie

Pittingcorrosie is een vorm van corrosie waarbij gaten in het metaal ontstaan, vooral als het metaal een beschermende oxidelaag heeft. Roestvast staal is bijzonder gevoelig voor deze vorm van corrosie. Deze destructieve corrosie wordt vaak veroorzaakt door secundaire factoren, zoals spleetcorrosie, krassen of chemische aantasting. 

Spleetcorrosie

Spleetcorrosie

Spleetcorrosie wordt geassocieerd met gelokaliseerde aantasting in spleten in overlappende verbindingen. Wanneer het gebied wordt blootgesteld aan corrosieve omgevingen, kan de aantasting optreden. Gedeeltelijk afgeschermde metalen delen zijn ook gevoelig voor spleetcorrosie. 

Interkristallijne corrosie

Interkristallijne corrosie

Korrelgrenzen in een metaal kunnen onzuiverheden bevatten of juist uitputten, veranderingen die intergranulaire corrosie kunnen veroorzaken. Dit type corrosie komt vaak voor in gelast roestvrij staal. Warmtebehandeling kan deze corrosie bovendien versterken. 

Gelijkmatige aantasting (corrosie)

Bij uniforme corrosie ondergaat het gehele oppervlak van het materiaal een grotendeels uniforme corrosie. Dit type corrosie ontstaat in de kathode- en anodegebieden die in contact staan ​​met de elektrolyt en verandert voortdurend. 

Erosie-Corrosie

Erosiecorrosie treedt op wanneer een elektrolyt met hoge snelheid stroomt, waardoor een schurende omgeving ontstaat die corrosie bevordert. De corrosie is erger als de elektrolyt vaste deeltjes bevat. Daarom hebben bepaalde metalen specifieke drempelwaarden voor de stroomsnelheid van de elektrolyt. 

Biologische corrosie

Metaalcorrosie kan ook afkomstig zijn van biologische elementen. Deze corrosie kan zowel microbieel geïnduceerde corrosie (MIC) als macrofouling zijn. 

Spanningscorrosie

Spanningscorrosie treedt op in bepaalde legeringen wanneer aan een van de volgende drempelwaarden wordt voldaan:  

• Bijtende omgeving
• Metaalsamenstelling 
• Metalen structuur
• Trekspanning
• Temperatuur 

Spanningscorrosie komt vaak voor in roestvrij staal en messinglegeringen. 

Selectieve uitloging (ontlegering)

Selectieve uitloging

Selectieve uitlogingscorrosie treedt op in metalen met metallurgisch verschillende oppervlakken. Dit probleem kan zich voordoen in messing, een legering van koper en zink. Bij blootstelling aan een corrosieve omgeving kan zink corroderen en koper achterlaten, wat resulteert in een kleurverandering. 

Gevolgen van corrosie 

De winstgevendheid van een bedrijf lijdt onder corrosie als gevolg van gecompromitteerde veiligheid, lagere prestatiebetrouwbaarheid, een kortere levensduur van componenten en een lagere betrouwbaarheid. Het risico op plotselinge uitval van onderdelen of componenten is constant aanwezig. Dergelijke risico's kunnen worden beperkt door de juiste toepassing van plaatmetaal afwerkingen en andere behandelingen van metalen onderdelen. 

De aanwezigheid van deze effecten is op zich al ernstig, maar het is nog zorgwekkender dat ze in de loop der tijd verergeren. Een probleem kan beginnen als een oppervlakkig defect, maar binnen enkele maanden escaleren tot een ernstige structurele schade, zoals is gebleken bij bruggen en andere constructies. 

Corrosie in een brug

Materialen die corroderen 

Alle metalen en legeringen kunnen corroderen, maar de snelheid en ernst van de corrosie hangen af ​​van de omgeving, de reactiviteit van het metaal en de chemische samenstelling ervan. Terwijl corrosiebestendige metalen Net zoals platina en goud uitzonderlijk zijn, behoren zink en magnesium tot de meest corrosiegevoelige metalen. Deze variërende weerstand kan worden bepaald of voorspeld aan de hand van de elektrodepotentiaal van het metaal. 

Elektrodepotentiaal is een maat die gebruikt wordt in de elektrochemie en corrosietheorie. Het is een maat voor het vermogen van een materiaal om elektronen te verliezen of op te nemen tijdens een elektrochemische reactie. 

Hieronder vindt u een tabel met de elektrodepotentialen voor enkele veelgebruikte CNC-bewerkte metalen.

Metaal	Elektrodepotentiaal
Magnesium (Mg)	-2.37
Aluminium (Al)	-1.66
Zink (Zn)	-0.76
IJzer (Fe)	-0.44
Staal (koolstofstaal, ca. Fe)	-0.44
Nikkel (Ni)	-0.25
Titaan (Ti)	-0.17
Koper (Cu)	+0.34
Roestvrij staal (Fe-Cr-Ni-legering)	+0.40 (ongeveer)
Messing (koper-zinklegering)	+0.45 (ongeveer)

 

Hoe corrosie te voorkomen

Effectieve corrosiepreventie in fabricageprocessen van plaatwerk Dit omvat een combinatie van strategieën, voornamelijk elektrochemische beschermingstechnieken, de juiste materiaalkeuze, het gebruik van corrosieremmers, oppervlaktebehandelingen en oppervlakteafwerkingen. 

Deze strategieën zijn ontworpen om verschillende stadia van oxidatiecorrosie aan te pakken. De meest effectieve methoden voor corrosieremming combineren verschillende strategieën, rekening houdend met de omgeving, het type materiaal en de kosten. 

 

Het verschil tussen oxidatie en corrosie

Oxidatie en corrosie verwijzen naar verschillende chemische processen met uiteenlopende effecten op CNC-gefreesde onderdelen, afhankelijk van het type proces, de beschermende werking en de omkeerbaarheid. 

Hieronder staan ​​de belangrijkste verschillen in een vergelijkingstabel:

Element	Oxydatie	Corrosie
Definitie	Chemische reactie waarbij zuurstof betrokken is	Destructieve aantasting van metaal
Betrokken materialen	Alle metalen	Specifieke metalen en hun legeringen
Effect op het materiaal	Schadelijk of beschermend	Het materiaal raakt vaak beschadigd.
Omkeerbaarheid	Het kan soms omgekeerd worden.	Onherstelbare schade
Snelheid	Kan snel of langzaam zijn	Doorgaans langzame afbraak
Voorbeeld	Aluminiumoxidelaag	Roestvorming van staal
Bescherming	Kan een beschermende barrière vormen	Vereist bescherming

 

Wat is roesten?

Roest is de corrosie van ijzer of ijzerhoudende metalen, die ontstaat door de vorming van ijzeroxide na een reactie tussen ijzer, water en zuurstof. Roesten is een progressief en onomkeerbaar proces. Daarom is preventie altijd de beste aanpak in plaats van herstel. 

 

Drie soorten roest

Roest kan in drie verschillende vormen voorkomen: zwarte roest, rode roest en gele roest. Elk type is uniek qua uiterlijk, dreigingsniveau en ontstaanswijze. 

Zwarte roest

Zwarte roest

Zwarte roest is een dunne laag ijzer(II)oxide (Fe3O4) die ontstaat in zuurstofarme omgevingen. Meestal ontstaat deze roest op een metaal als het een beschermende laag heeft die snelle aantasting voorkomt. 

Rode roest

Roest is gehydrateerd oxide Fe2O3•H2O, dat ontstaat in omgevingen met een hoge concentratie zuurstof en water. De corrosie is consistent, zoals te zien is in de afbeelding hieronder.

Rode roest

Gele roest

Gele roest, oftewel ijzeroxidehydroxide FeO(OH)H2O, ontstaat waar veel vocht aanwezig is. Je vindt het vooral rond stilstaand water. 

Gele roest

Is roesten een chemische verandering? 

Ja, roesten is een chemische verandering waarbij ijzer of een ijzerlegering wordt blootgesteld aan vocht en zuurstof. In dit vaak trage proces binden ijzeratomen zich aan zuurstofatomen en vormen ijzeroxiden. Daardoor worden de bindingen tussen de ijzeratomen zwakker. 

Allereerst reageert ijzer met zuurstof en verliest elektronen. De aanwezigheid van water versterkt dit proces. Hierna ontstaan ​​ijzerhydroxiden. Wat is ijzeroxide dan precies? Bij het verliezen van water (uitdroging) veranderen de ijzerhydroxiden in oxiden, bijvoorbeeld Fe₂O₃, die zich manifesteren als roodbruine roest. 

De algehele chemische reactie voor de vorming van roest is:

4Fe+3O2​+6H2​O→4Fe(OH)3​

Dit droogt vervolgens op en dehydrateert tot een oxide, zoals hieronder aangegeven:

4Fe(OH)3​→2Fe2​O3​⋅3H2​O+3H2​O

 

Hoe ontstaat roest onder welke omstandigheden? 

Roest ontstaat en versnelt onder specifieke omstandigheden, waaronder vocht, de aanwezigheid van zuurstof, temperatuur, omgevingsfactoren en de staat van het oppervlak.

Beschikbaarheid van water (vocht)

Vochtige omgeving

Water is een belangrijke elektrolyt bij roestvorming. Het biedt een platform voor de oxidatie-reductiereacties die nodig zijn voor roestvorming. 

Aanwezigheid van zuurstof

Zuurstof is een essentieel element bij roestvorming. De meest geventileerde gebieden zijn het gevaarlijkst vanwege de overvloed aan zuurstof. 

Temperatuur 

Temperatuur speelt een cruciale rol bij roestvorming. Over het algemeen versnellen hoge temperaturen chemische reacties, waaronder roestvorming. 

Milieu 

Zowel zure als alkalische omgevingsomstandigheden bevorderen roestvorming, maar zure omstandigheden doen dit in een veel sterker tempo.  

Gesteldheid van de oppervlakte

Vocht kan zich ophopen op vuile oppervlakken, waardoor roestvorming wordt bevorderd. Ook vuil of de vormgeving van het oppervlak kan de ophoping van vocht stimuleren. 

 

Materialen die vaak door roest worden aangetast

Blootstelling en gevoeligheid bepalen hoe roest een materiaal aantast. 

Samenvattend is hier een lijst van de meest getroffen materialen: 

• Koolstofstaal (met name koolstofarm staal)
• Smeedijzer 
• Gietijzer 
• Puur ijzer 
• Laag- en middelkoolstoflegeringsstaal

Roestvorming in koolstofstaal

Alternatieve tekst: Verroeste koolstofstalen buizen met roest en blauwgroene afzettingen op de oppervlakken.

 

Welke metalen roesten niet?

Metalen die niet roesten zijn onder andere:

• RVS
• gegalvaniseerd staal
• Aluminium
• Koper 
• Messing 
• Brons 
• Titanium 
• Platinum 
• Gold 

 

Hoe roest te voorkomen

De volgende algemene maatregelen kunnen helpen roestvorming op onderdelen en apparatuur te voorkomen: 

1. Reinig de apparatuur en machines regelmatig. 
2. Bewaar de spullen op een droge plaats.
3. Regelmatige inspectie van roestgevoelige apparatuur
4. Het gebruik van corrosiebestendige materialen zoals gegalvaniseerd plaatstaal
5. Verf- of coatingapparatuur 
6. Het gebruik van droogmiddelen
7. Bewegende delen smeren
8. Roestwerend middel aanbrengen

 

Is roest hetzelfde als corrosie?

Nee, en het is essentieel om het verschil tussen corrosie en roest te begrijpen. Roest is een vorm van corrosie die ijzer en ijzerlegeringen aantast. Met andere woorden, corrosie is een algemene term voor de geleidelijke aantasting die metalen ondergaan door chemische of elektrochemische reacties.

 

Kun je roesten ook oxidatie noemen?

Ja, roesten kan ook oxidatie genoemd worden. Het is met name de oxidatie van ijzer of ijzerlegeringen, waarbij ijzeroxiden ontstaan. 

 

Vergelijkingstabel: Corrosie versus oxidatie versus roest

Hieronder vindt u een vergelijkingstabel van verschillende aspecten van corrosie, oxidatie en roest. 

Element	Corrosie	Oxydatie	Roest
Definitie	Metaalverslechtering als gevolg van chemische reacties	Verlies van elektronen uit een materiaal	Corrosie van ijzer waarbij oxiden ontstaan.
Effecten	Verlies van structurele integriteit	Veranderingen in de materiaalsamenstelling	Vorming van roodbruine fragmenten
Betrokken materialen	Alle metalen	Metalen en niet-metalen	IJzer en ijzerlegeringen
reactanten	Metaal, zuurstof, vocht.	Zuurstof	IJzer, zuurstof, vocht.
Preventie en bestrijding	Coating, kathodische bescherming	Voorkom blootstelling aan zuurstof.	Galvaniseren, schilderen

Contact Om meer te weten te komen over de preventieve en beschermende strategieën tegen de bovengenoemde problemen.

In Conclusie 

De drie metaalgerelateerde verschijnselen vertonen weliswaar overeenkomsten, maar zoals deze discussie heeft aangetoond, heeft elk verschijnsel unieke oorzaken en gevolgen. Metalen en metaallegeringen voor CNC-bewerking en aanverwante projecten moeten worden geselecteerd op basis van hoe ze op deze verschijnselen reageren. 

Er zijn ook manieren om verschillende metalen te gebruiken ondanks hun gevoeligheid voor roest, corrosie en oxidatie. Met onze experts kunt u alle fijne kneepjes van deze verschijnselen leren en hoe u hiermee om kunt gaan. Neem contact op met ProleanTech voor meer informatie en om krijgen een offerte bereiken van jouw doelen