Да ли Брасс Руст?

Уђите у било коју продавницу хардвера, и наћи ћете месингане арматуре, вентили, и декоративни окови.

Питајте продавца: Да ли месинг рђа? Одговор који ћете вероватно чути је Не, месинг не рђа. Али да ли је то стриктно тачно?

Одговор, као и код већине питања науке о материјалу, је и да и не – у зависности од тога како дефинишете рђу и шта подразумевате под месингом.

Овај чланак пружа свеобухватан, вишедимензионално испитивање корозије месинга.

Истражићемо металургију месинга, хемија његове корозије, разлика између рђе и мрља, фактори животне средине који убрзавају деградацију, и практичне стратегије за превенцију и одржавање.

1. Шта је рђа? А Цхемицал Дефинитион

Пре него што одговорим да ли месинг рђа, морамо дефинисати хрђа.

Хемија рђе

Рђа је уобичајено име за хидратизовано гвожђе(Иии) оксид (Фе₂О₃·нХ2О). Настаје када гвожђе (Фе) реагује са кисеоником (О₂) и воду (Х₂О) путем електрохемијског процеса:

Карактеристике Руст-а

Критична тачка: Пошто месинг садржи нема значајног металног гвожђа, то не може формирати рђу.

Црвено-браон или зеленкасто-смеђа промена боје која се појављује на месинганим површинама је мрља или патина, не рђа.

2. Шта је месинг? Металургија и композиција

Дефиниција и композиција

Месинга је бакар-цинк (Цу-Зн) легура. Садржај цинка варира од 5% за прекорачење 40%, са додатним елементима као што је олово, лименка, алуминијум, силицијум, или арсен додат за одређена својства.

Фазни дијаграм бакра и цинка

Месинг је чврсти раствор цинка у бакру. Додатак цинка јача легуру кроз очвршћавање у чврстом раствору, али такође значајно мења њено корозивно понашање.

Кључне металуршке тачке:

• Алфа фаза (ФЦЦ структура) – дуктилна, Добра отпорност на корозију.
• Бета фаза (БЦЦ структура) – теже, склонији дезинфикацији.
• Фазни баланс зависи од садржаја цинка и температуре.

3. Како месинг заправо кородира

Иако месинг не може да зарђа, остаје хемијски активна и непрекидно ступа у интеракцију са околином.

Ове интеракције доводе до неколико различитих механизама корозије, сваки вођен различитим електрохемијским принципима и условима околине.

За разлику од рђе у челику, корозија месинга углавном напредује низом површинских трансформација, почевши са благом оксидацијом и, под агресивнијим условима, развија се у локализовани електрохемијски напад.

Почетно тамњење површине: Прва фаза оксидације месинга

Најранија и најчешћа промена примећена на месингу је оцрњивање.

Када је свеже произведен месинг изложен ваздуху, атоми бакра и цинка на површини споро реагују са атмосферским кисеоником.

У почетку, ова реакција формира изузетно танак слој који се састоји првенствено од:

• Бакар оксид (Цу₂О и ЦуО)
• Цинк оксид (Зно)

Овај оксидни филм постепено мења изглед месинга од првобитне светле златне боје до:

• Светло жута
• Браон
• Тамно браон
• Греи

Брзина затамњења зависи од фактора као што су:

• Релативна влажност
• Температура
• Загађење ваздуха
• Гасови који садрже сумпор
• Отисци прстију и уља за кожу

За разлику од челичне рђе, овај танки оксидни слој је компактан, присталица, и уопште заштитнички.

Уместо да убрза деградацију, делује као баријера која смањује даљу дифузију кисеоника у легуру која лежи испод.

Из инжењерске перспективе, затамњење је првенствено естетска промена и има мали утицај на структурне перформансе месинганих компоненти.

Формирање патина: Природни заштитни премаз

Уз продужено излагање спољашњим срединама, посебно оне које садрже влагу и угљен-диоксид, месинг пролази даље хемијске реакције које доводе до развоја а патина.

Патина се састоји углавном од стабилних производа корозије као нпр:

• Бакар карбонат
• Основни бакар карбонат
• Бакар хидроксид
• Бакар сулфат (у загађеној атмосфери)

У зависности од услова средине, површина може добити боје у распону од тамно браон до карактеристичне зелене или плаво-зелене које се виде на историјским споменицима и архитектонским карактеристикама.

За разлику од рђе, који је порозан и континуирано шири корозију, зрела патина је густа, хемијски стабилан, и веома заштитни.

Он изолује основну легуру од атмосфере, значајно успорава накнадну корозију.

Ова природна пасивизација објашњава зашто су вековима старе месингане скулптуре, украсни окови, и архитектонски елементи наслеђа често задржавају одличан структурални интегритет упркос продуженом излагању на отвореном.

Дезинцификација: Најзначајнији облик корозије месинга

Док су тамњење и формирање патине генерално бенигни, дезинфекција је деструктивни механизам корозије који може озбиљно нарушити механичке перформансе месинга.

Децинкификација је процес селективног лужења у коме цинк, електрохемијски активнији од бакра, првенствено се раствара из легуре када је изложен одређеним електролитима, посебно вода која садржи хлорид.

Како се цинк уклања, преостали материјал постаје порозан, скелет богат бакром са знатно смањеном снагом и способношћу подношења притиска.

Типични услови који промовишу дезинфикацију укључују:

• Топла вода за пиће
• Морска вода
• Раствори са високим садржајем хлорида
• Системи стајаће воде
• Слабо кисела средина

Видљиви индикатори укључују:

• Црвенкаста или ружичаста промена боје
• Беле наслаге састављене од продуката корозије цинка
• Површинско питтинг
• Повећана порозност
• Цурење у компонентама које садрже притисак

За критичне водоводне и поморске апликације, отпоран на дезинфикацију (РДА) месинга је посебно пројектован са контролисаним додацима легуре за сузбијање овог селективног механизма корозије и продужење радног века.

Пуцање корозије на стрес: Механизам скривених грешака

Још један важан, мада ређе, процес деградације је напонске корозије пуцања (СЦЦ).

СЦЦ се јавља када истовремено постоје три услова:

• Осетљива легура месинга
• Трајни затезни стрес (било примењено или заостало)
• Специфично корозивно окружење, нарочито онај који садржи амонијак или једињења амонијума

Уместо да изазове уједначен губитак материјала, СЦЦ доводи до иницирања и ширења финих пукотина, често дуж граница зрна.

Ове пукотине могу расти са мало видљиве површинске корозије и на крају могу резултирати изненадним, крхки прелом.

Компоненте са посебним ризиком укључују:

• Стабљика вентила
• Компресиони фитинзи
• Причвршћивачи
• Опруга
• Прецизно обрађени делови подвргнути заосталом машинском напрезању

Термичка обрада за ослобађање од стреса, правилан избор легуре, и избегавање услужних окружења богатих амонијаком су ефикасне стратегије за минимизирање осетљивости на СЦЦ.

Уједначена и локализована корозија

У агресивним хемијским срединама, месинг може такође доживети равномерна корозија, где се материјал постепено раствара по целој изложеној површини, или локализована корозија, где је напад концентрисан у дискретним областима.

Јаке киселине, јаке алкалије, а одређене индустријске хемикалије могу растворити заштитне оксидне филмове, што доводи до мерљивог губитка метала током времена.

За разлику од рђе, међутим, ови процеси не производе експанзивне љуске оксида гвожђа. Уместо тога, легура полако постаје тања или развија локализоване јаме, док се укупни начин деградације суштински разликује од понашања гвожђа и челика при рђењу.

Сходно томе, процена издржљивости месинга захтева разумевање његових специфичних механизама корозије уместо примене концепата повезаних са гвозденим материјалима.

Галванска корозија

Када се месинг споји са племенитијим металом (Нпр., нехрђајући челик, бакар) у проводном окружењу, месинг постаје анода и првенствено кородира.

4. Брасс вс. Бронза: Поређење корозије

Месинг и бронза се често мешају. Њихово корозивно понашање се разликује због примарног легирајућег елемента (цинк у месингу; калај у бронзи).

5. Фактори животне средине који утичу на корозију месинга

Иако месинг не рђа, његово корозивно понашање у великој мери зависи од средине у којој ради.

На стабилност заштитног оксидног филма који се природно формира на месингу може значајно утицати влажност, загађивачи, температура, хемија воде, пХ, и механичко напрезање.

Влажност и влага

Влага је један од најутицајнијих фактора који утичу на корозију месинга.

Вода делује као електролит, омогућавајући електрохемијске реакције између површине легуре и њеног окружења.

Како се релативна влажност повећава, на површини месинга се постепено развија танак филм влаге, олакшавање дифузије кисеоника и јонског транспорта.

На сувом ваздуху, оксидација се одвија споро и обично производи само танак, компактни оксидни филм.

Како влажност расте, оксидација се убрзава, што резултира израженијим тамњењем и евентуалним стварањем патине.

У стално влажним или потопљеним условима, заштитни оксидни слој може постати нестабилан, повећавајући вероватноћу локализоване корозије.

Утицај влаге на корозију месинга може се сумирати на следећи начин:

Атмоспхериц Поллутантс

Загађивачи у ваздуху могу драматично да промене корозивно понашање месинга у интеракцији са његовим природним заштитним оксидним слојем.

Индустријске емисије, морски аеросоли, а хемијске паре често убрзавају површинску деградацију кроз специфичне електрохемијске механизме.

Најзначајнији атмосферски загађивачи који утичу на месинг укључују једињења сумпора, хлориди, амонијак, и оксидационих гасова.

Сумпор диоксид (СО₂)

Сумпор диоксид, обично се налази у индустријској и урбаној атмосфери, лако реагује са бакром на површини месинга и формира бакар сулфиде.

Ова једињења производе карактеристичну тамно браон или црну мрљу која се често примећује на месингу изложеном загађеном ваздуху.

Иако је ова мрља углавном површна, продужено излагање може убрзати укупне стопе оксидације и смањити естетски изглед декоративних компоненти.

Средине које садрже хлорид

Хлоридни јони су међу најагресивнијим врстама које утичу на месинг.

Приморски региони, Оффсхоре платформе, постројења за десалинизацију, а поморска опрема је стално изложена ваздуху пуном соли.

Хлориди дестабилизују слој пасивног оксида и промовишу га:

• Локализовано питтинг
• Корозија пукотина
• Дезинцификација
• Галванска корозија када су присутни различити метали

За ове апликације, поморски месинг, силицијум месинг, или отпоран на дезинфикацију (РДА) месинг се обично препоручује.

Изложеност амонијаку

Иако амонијак има мало утицаја на ненапрегнути месинг, постаје веома деструктиван када се комбинује са заосталим или примењеним затезним напоном.

Под овим условима, амонијак може продрети у границе зрна и покренути напонске корозије пуцања (СЦЦ).

Ова појава је посебно опасна јер:

• Пукотине се могу развити без значајног губитка материјала.
• До квара може доћи изненада уз мало спољног упозорења.
• Механичка чврстоћа се погоршава много пре него што се појави видљива корозија.

Компоненте као што су стабла вентила, компресиони фитинзи, опруга, и причвршћивачи захтевају пажљив одабир легуре и третман за ублажавање напрезања када се очекује излагање амонијаку.

Озон и јаке оксидирајуће атмосфере

Озон је високо реактивно оксидационо средство које повећава брзину формирања оксидног филма на месинганим површинама.

Док резултујући оксидни слој може остати заштитни под благим условима, продужено излагање високим концентрацијама озона може убрзати промену боје и старење површине.

Температура

Температура директно утиче на кинетику корозије повећањем атомске дифузије, брзине хемијских реакција, и електрохемијске активности.

Уопштено, свако повећање температуре убрзава оксидацију и корозију, иако конкретан механизам зависи од легуре и радног окружења.

пХ водених раствора

Киселост или алкалност воденог окружења има велики утицај на корозију месинга јер пХ утиче и на стабилност заштитних оксидних филмова и на електрохемијско растварање бакра и цинка..

6. Производи корозије на месингу: Шта се појављује на површини?

Промена боје која се појављује на месинганим површинама није рђа; то је мешавина једињења бакра и цинка.

7. Спречавање корозије у месингу

Избор легуре

Површински третмани

Премази и инхибитори

8. Чишћење и одржавање месинга

Иако је месинг веома отпоран на рђу и нуди одличну дуготрајну издржљивост, на његов изглед и отпорност на корозију може значајно утицати правилно одржавање.

Рутинско чишћење за свакодневно одржавање

Редовно чишћење месинганих компоненти је најједноставнији и најефикаснији начин за продужење радног века.

Уклањање прашине, маст, отисци прстију, соли, а индустријски загађивачи помажу у спречавању загађивача да убрзају оксидацију или иницирају локализовану корозију.

За већину кућних и индустријских апликација, мека крпа у комбинацији са топлом водом и благим раствором сапуна довољна је за уклањање површинске прљавштине без оштећења заштитног оксидног филма.

После чишћења, површину увек треба добро испрати чистом водом и потпуно осушити како би се спречила заостала влага да промовише корозију.

Рутинско чишћење је посебно корисно за:

• Декоративни хардвер
• Врата ручке
• Водоводне инсталације
• Музички инструменти
• Прецизне механичке компоненте
• Електрични хардвер

За разлику од агресивног полирања, нежно чишћење чува интегритет природног оксидног слоја док истовремено одржава атрактиван изглед.

Уклањање мрља

Како месинг стари, оксидација постепено мења своју светлу златну боју у нијансе браон, тамне бронзе, или црна.

Ова мрља је обично ограничена на површину и не указује на пропадање структуре.

Неколико метода чишћења може ефикасно уклонити мрље.

Блага органска решења за чишћење

Природна кисела средства за чишћење, као што је сирће у комбинацији са сољу или лимуновим соком помешаним са содом бикарбоном, се широко користе за уклањање умерених мрља.

Блага киселина раствара површинску оксидацију док нежно абразивно дејство помаже да се поврати оригинални металик завршни слој.

Међутим, јер су ови раствори кисели, не би требало да остану на месинганој површини дуже време.

Након третмана, компоненту треба темељно испрати чистом водом и одмах осушити да би се уклонио преостали кисели остатак.

Ове методе су углавном погодне за:

• Украсни украси од месинга
• Опрема за домаћинство
• Кухињски хардвер
• Лагано затамњена додатна опрема

Комерцијални лаки од месинга

За јако затамњен месинг, комерцијалне смесе за полирање дају брже и доследније резултате.

Ови производи обично садрже фине абразивне честице и хемијска средства за чишћење која уклањају оксидацију и враћају карактеристичан златни сјај.

Док полирање значајно побољшава изглед, такође уклања део природно развијеног оксидног слоја и, у неким случајевима, заштитна патина.

Претерано или често полирање може постепено смањити заштиту површине и променити изглед античких или историјских предмета од месинга.

Стога, комерцијално полирање треба користити селективно, а не као рутинско одржавање.

Средства за чишћење која треба избегавати

Нису све хемикалије за чишћење погодне за месинг.

Једна од најважнијих мера предострожности је да избегавајте средства за чишћење на бази амонијака, посебно за оптерећене или носиве месингане компоненте.

Амонијак је добро познат по промовисању напонске корозије пуцања (СЦЦ) у осетљивим легурама месинга.

Чак и релативно ниске концентрације могу продрети у границе зрна и покренути микроскопске пукотине када се комбинују са заосталим или примењеним затезним напонима.

Из овог разлога, Средства за чишћење која садрже амонијак се никада не смеју користити на:

• Компоненте вентила
• Компресиони фитинзи
• Опруга
• Причвршћивачи
• Чауре
• Прецизни механички делови

Слично, висококонцентроване киселине, јаке алкалије, абразивна челична вуна, и агресивне алате за брушење треба избегавати осим ако није посебно препоручено за индустријску рестаурацију.

Заштитни површински третмани

Само чишћење не спречава будућу оксидацију.

Након што је површина очишћена, многе компоненте од месинга имају користи од додатних заштитних третмана који изолују метал од влаге и атмосферских загађивача.

Уобичајене заштитне методе укључују:

Воштани премази

Микрокристални восак или висококвалитетни пастасти восак формира танку хидрофобну баријеру преко месингане површине.

Воштани премази пружају неколико предности:

• Смањите изложеност кисеонику
• Одбија влагу
• Споро тамњење
• Очувати изглед површине
• Одржавајте природни метални сјај

Заштита воском се широко користи за декоративне архитектонске месингане и музејске артефакте.

Заштитна уља

Лака минерална уља се често примењују на индустријске месингане компоненте током складиштења или транспорта.

Уљни филмови штите од:

• Влажност
• Отисци прстију
• Привремена атмосферска оксидација

Иако уљни премази захтевају периодично обнављање, пружају јефтино решење за краткотрајну заштиту од корозије.

Лацкуер Цоатингс

Прозирни лак формира провидну заштитну баријеру која спречава директан контакт између месингане површине и околине.

Лакови се обично наносе на:

• Хардвер врата
• Расвјетна тијела
• Декоративна облога
• Музички инструменти

Када се правилно одржава, лак значајно смањује потребу за полирањем тако што спречава појаву оксидације на првом месту.

Галвански премази

За захтевне индустријске примене, месинг може бити галванизован металима као што су никл или хром.

Галванизација обезбеђује:

• Побољшана отпорност на корозију
• Већа отпорност на хабање
• Побољшан декоративни изглед
• Повећана хемијска стабилност

Електрични конектори су често обложени лимом, сребрна, или злато за одржавање ниске отпорности на контакт уз заштиту месингане подлоге.

Очување природне патине

Не треба сав месинг полирати до светле завршне обраде.

За многе архитектонске, историјским, и уметничке апликације, природно развијена патина се сматра и естетски вредном и функционално корисном.

Зелена или тамна бронзана површина која се види на историјским зградама и споменицима није знак пропадања, већ стабилан заштитни слој који успорава даљу корозију.

Сходно томе, специјалисти за конзервацију углавном чувају, а не уклањају зрелу патину.

За архитектонски месинг изложен спољашњем окружењу, одржавање се често састоји од периодичног чишћења праћеног наношењем заштитног воска, омогућавајући да се патина настави природним развојем.

9. Примене где је корозија месинга важна

10. Сумарно поређење: Брасс вс Руст

11. Закључак

Тако, да ли месинг рђа? Научни одговор је недвосмислен: Не. Месинг не рђа јер је рђа производ корозије јединствен за гвожђе и челик, док је месинг легура бакра и цинка која практично не садржи гвожђе.

Ипак, месинг није имун на деградацију животне средине.

Током свог радног века, пролази кроз низ процеса корозије — укључујући оксидацију, оцрњивање, формирање патине, дезинфекција, и, под одређеним условима, напонске корозије пуцања.

Ови механизми се суштински разликују од рђе гвожђа материјала и по хемијском и по инжењерском значају.

На крају, разумевање разлике између хрђа и корозија месинга је од суштинског значаја за инжењере, дизајнери, произвођачи, и крајњим корисницима.

Избором одговарајуће легуре, с обзиром на радно окружење, и применом добрих пракси одржавања,

компоненте од месинга могу пружити изузетну поузданост, Одлична отпорност на корозију, и изузетно дуг радни век у широком спектру индустријских и комерцијалних примена.

 

Често постављана питања

Да ли месинг рђа у води?

Не, месинг не хрђа (формирају оксид гвожђа). Међутим, месинг кородира у води, посебно стајаћа или кисела вода, где може доћи до дезинцификације.

Користите месинг отпоран на дезинфикацију за примену у води.

Зашто мој месинг постаје зелен?

Зелена боја је заштитна патина од основни бакар карбонат (Цу₂ЦО₃(Ох)₂) .

Настаје када је месинг изложен влази и угљен-диоксиду током дужег периода. Није штетно - заправо штити метал.

Да ли месинг рђа у сланој води?

Месинг не рђа, али кородира у сланој води.

Месинг са високим садржајем цинка је подложан дезинфикацији и удубљењу у хлоридним срединама. Силицијумски месинг и бронза су пожељни за употребу у поморству.

Може ли месинг да рђа као гвожђе?

Не. Рђа је специфична за гвожђе и његове легуре (челик, ливено гвожђе). Месинг не садржи гвожђе (осим као примеса у траговима), па не може да формира рђу.

Како да уклоним зелену корозију са месинга?

За благу зелену патину, користите комерцијални месингани лак или мешавину лимуновог сока и соли.

За јаку корозију или корозију, професионално чишћење и стабилизација (са БТА) може бити потребно.

Да ли месинг постаје црн?

Да. У индустријским атмосферама које садрже једињења сумпора, месинг формира сиво-црни филм сулфида бакра. Ово је облик мрља, не рђа.