Roest (metaal)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Jump to search
Verroeste auto's
Het roesten kan ijzer volledig wegvreten
Een smid verwijdert roest met zand voor het lassen

Roest is het roodbruine materiaal dat ontstaat wanneer ijzer reageert met zuurstof in de aanwezigheid van water. Het is een mengeling van ijzeroxide en hydroxylgroepen. Roesten is de veelgebruikte term voor een vorm van corrosie van ijzerhoudende materialen zoals staal.

Chemische samenstelling[bewerken]

Een voorbeeld van de chemische samenstelling is: Fe2O3.

IJzer wordt in natuurlijke staat gevonden in het erts hematiet als ijzeroxide. Metaalvormig ijzer heeft de neiging naar deze staat terug te keren wanneer het blootgesteld wordt aan lucht en water. Deze corrosie is te wijten aan de oxidatiereactie die plaatsvindt wanneer ijzermetaal terugkeert naar een energetische voorkeurstoestand. Hierbij komt energie vrij. Het roestproces kan voorgesteld worden in drie basisstappen:

  • de vorming van ijzer(II)-ionen uit het metaal
  • de vorming van hydroxylgroepionen
  • hun reactie samen, met de toevoeging van zuurstof

Wanneer staal in contact komt met water begint er een elektrochemisch proces. Aan het oppervlak wordt het ijzer geoxideerd tot ijzer(II):

Fe → Fe2+ + 2e

De elektronen die vrijkomen verplaatsen zich naar de uiteinden van de waterdruppel, waar er meer opgeloste zuurstof voorhanden is. Ze reduceren de zuurstof en het water tot hydroxylgroepionen:

4e + O2 + 2H2O → 4OH

De hydroxide ionen reageren met de ijzer(II)ionen en nog meer opgeloste zuurstof om ijzeroxide te vormen. Deze hydratatie is veranderlijk, maar de meest algemene vormen zijn:

Fe2+ + 2OH → Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 → 2(Fe2O3.xH2O) + 2H2O

Roest is dus gehydrateerd ijzer(III)oxide. Corrosie gaat sneller in zeewater door de hogere concentratie aan natriumchloride-ionen, waardoor de oplossing beter geleidt. Roesten kan ook versneld worden door zuren, en vertraagd door basen.

Gehydrateerd ijzeroxide is doorlaatbaar voor lucht en water, zodat het metaal verder roest zodra er een roestlaag bestaat. Uiteindelijk wordt de hele ijzermassa omgezet in roest.

Gevolgen van roest[bewerken]

Doordat ijzerroest een groter volume heeft dan het materiaal waaruit het ontstaan is, worden constructies waarin roestend ijzer is opgesloten, uit elkaar gedrukt. Roest is dan ook een van de grootste vijanden van het behoud van oude bouwwerken, bruggen en dergelijke (zie het artikel betonrot).

Bescherming tegen corrosie[bewerken]

Er zijn verschillende methodes om corrosie te vermijden of af te remmen, al dan niet in combinatie:[1]

  • aanbrengen van beschermende deklaag of coating, zoals met verf, lak, of vernis, waarmee het ijzer wordt geïsoleerd van de omgeving. Bij het verven kan ijzermenie als grondverf worden gebruikt, veelal in meerdere lagen, waarna het in meerdere lagen kan worden afgelakt. Er bestaat ook speciale vernis, zoals bijvoorbeeld zaponlak, waarmee een blank metaal object kan worden afgelakt. Er kan ook hamerslagverf worden gebruikt, dat veelal direct op lichtgeroest staal kan worden aangebracht zonder voorbehandeling;
  • thermisch verzinken, het aanbrengen van een relatief dikke corrosiewerende laag van zink op een metalen voorwerp. Dit gebeurt in de fabriek door het dompelen in een bad met gesmolten zink (of tin), en levert een gebloemde zinklaag op het oppervlakte. Dit wordt toegepast in metalen constructies, die direct aan de buitenlucht bloot staan, zoals aanhangers, bouwconstructies, stalen buitentrappen, hoogspanningsmasten, lantaarnpalen, vangrail, etc.[2]
  • galvaniseren is een methode die gebruikmaakt van elektriciteit om een voorwerp te bedekken met een laagje metaal zoals zink, nikkel of chroom. Verzinken gebeurt ook in een bad, bijvoorbeeld een kopersulfaatbad, waarbij uit het bad deeltje op het voorwerp neerslaan. Dit resulteert in een glanzende dunne laag, die veelal wel minder roestbestendig is dan thermisch verzinken.
  • legering met andere elementen zoals chroom, nikkel, molybdeen; zie roestvast staal of cortenstaal;
  • kathodische bescherming is een elektrochemische methode.

Een andere mogelijkheid is de overdimensionering van de constructie. Wanneer een stalen constructie niet voor inspectie en periodiek onderhoud bereikbaar is, bijvoorbeeld in de constructie van gebouwen, kan men een zekere mate van roestvorming en materiaalafname incalculeren. Door overdimensionering kan de constructie gedurende de gewenste levensduur de benodigde draagkracht behouden.[3]

Zie ook[bewerken]

Publicaties[bewerken]

Externe links[bewerken]