Når stål og jern korroderer kaller vi det rust, og kobber blir grønt irr. Men det er akkurat samme mekanisme: Metallet vil tilbake til opprinnelsen, som var et ganske enkelt oksid. Så rust er dessverre metallets naturlige tilstand. Sorry.
Bildet over: Rust er naturlig; jernet vil igjen bli jernoksid, hovedinnholdet i jernmalm; fagfolk kaller stoffene hematitt og magnetitt. Foto Merylove Art.
Av Stein Bekkevold
Jernoksid er altså rust. Og jern blir rust fordi det er billigere å være rust enn jern; naturen foretrekker reaksjoner som krever mindre energi. Jernoksid fins i naturen som malm, ikke som jern – annet enn i meteorer og sånt. Så korrosjon er metall som går tilbake til naturen. Bortsett fra i en sær mekanisk reaksjon som kalles spennings-korrosjon.
Korrosjon har enorme økonomiske konsekvenser i moderne samfunn. Det er derfor smart å finne – og bruke – gode metoder for beskyttelse, sammen med fornuftig valg av materialer.
Grundig
Og her er løsningene som brukes nå, i biler: Seriøse fabrikker sørger for omfattende behandling av karosseriet, med avfetting, fosfatering og dypping i elektrisk ladde bad med grunningslakk som fester seg over alt, også på platekanter og i mikroskopiske åpninger; Peugeot-Citroën var først her.
Noen fabrikker bygger den nedre delen av karosseriet av sinkbelagt stål. Så blir stålet påført seig, slagfast PVC på undersiden mens innsiden av kanalene dekkes med klebrig voks. Nå er stålet så godt beskyttet – det er elektrisk isolert – at bilen kan få mangeårig garanti mot gjennomrusting, om du med gitte intervaller sørger for ny understellsbehandling: Sjekk håndboken!
Slik isoleres stålet fra elektrisk ledende fuktighet som ellers kunne ha transportert bort metallatomer (ioner) – og slik skapt korrosjon, nedbrytning. Rust.
Elektrokjemisk potensial: En viktig grunn til at metall ruster er at de ligger et stykke fra hverandre på den elektrokjemiske skalaen, og at noe spiser det opp. Du kan de se det tydelig her. De edleste metallene finner du nederst og de som først ofrer seg ligger øverst. Derfor er det dumt å sette dem sammen. Titan-skrue i stål blir helt feil … Kilde: Egen lærebok
Feil materialer
Mye av dagens korrosjon oppstår fortsatt fordi folk som burde vite bedre, setter sammen ulike materialer.
Alle grunnstoffer og legeringer har sitt eget naturlige spenningspotensial. Dette kommer av ulike elektronforhold i atomene og molekylene. Noen materialer ligger nær hverandre på en (elektropotensial)skala, andre er i hver sin ende.
De som ligger i hver sin ende spiser opp hverandre om de er elektrisk ledende, og oppholder seg i salt vann – som leder elektrisitet godt. Da blir det ene materialet offer-anode og går i oppløsning – galvanisk korrosjon. På skip – særlig om de seiler i saltvann – vil påmonterte biter av aluminium ofre seg slik at stålskroget ikke ruster. Dette skjer fordi aluminium og jern ligger et stykke fra hverandre på skalaen; stål er en tanke edlere enn aluminium. Derfor.
Reaksjonen kalles våtkorrosjon. Den skjer også i bilen, om jord og annet inneholdende fuktighet ligger i en lomme med kontakt til elektrisk ledende metall, og det på den andre siden av lommen også er ledende metall. Da vinner den ene metalldelen – og den andre ruster. Enkelt og greit. Og dyrt.
Alt dette gjelder det rensede og legerte jernmetallet vi kaller stål. Vi kan unngå hele prosessen ved å bygge bilen av edlere metaller, sjekk skalaen over elektrokjemisk potensial. I den ene enden ser du de edle sakene, og du ser fort at om du bygger bilen av det som kalles alloy – en stor familie mer eller mindre rustfrie stål – så får du en tilnærmet rustfri bil.
Han som prøvde det brukte nettopp et sånt, valgte en type austenittisk rustfritt som het SS 304 – og gikk dundrende konkurs. Navnet var John DeLorean. Om noen prøver seg med titan så vil en mellomstor bil (a la Golf) straks koste rundt fem mill …
Jevn rusting
Våtkorrosjon – som på biler – gir oftest jevn oppløsning over utsatte (nakne) deler av overflaten. Rusten vil da være en miks av fast jernoksid (Fe2O3) og løselig jernhydroksid(Fe (OH)3). Korrosjonsproduktene avhenger av surheten (pH-tallet) i vannet. Noen ganger vil metallets overflateoksider gi god beskyttelse mot videre korrosjon, ved noe snålt som kalles elektrisk passivering.
Dette gjelder i høy grad aluminium og titan som faktisk trekker over seg tynne, men solide sjikt av oksid i luft – de beskytter seg selv med en atomær kobling til luftas oksygen; ekstremt smart av naturen. Derfor trenger vi strengt tatt ikke male fly av aluminium, det gjøres av dekorasjonstrang snarere enn ønske om korrosjonsbeskyttelse …
Punktkorrosjon
(pitting) er typisk for metaller som danner oksidsjikt. Om små områder av oksidsjiktet på aluminium eller titan punkteres, kan korrosjon starte akkurat der. Dette er en viktig korrosjonstype spesielt for mekanisk påkjente aluminiumlegeringer, som i fly.
Spaltekorrosjon er lokal korrosjon som oppstår i smale åpninger fattige på oksygen. Rusten kommer fordi mangelen på oksygen hindrer det beskyttende oksidsjiktet i å oppstå.
Spennings-korrosjon kommer av høy, lokal mekanisk belastning. Uønsket, ikke forutsett belastning kan – særlig om den er gjentatt – gi sprekkdannelser og åpninger på molekylnivå – og gi store ødeleggelser. Liknende korrosjon oppstår ved abrasiv påvirkning (slitasje) og elektrokjemiske reaksjoner, dette kalles erosjonskorrosjon og utmattingskorrosjon.
Det er disse snodige korrosjonsformene som gjør at du MÅ gi bilen ny understellsbehandling – så sjekk håndboken! Voks og sånt aldres og sprekker opp, og rusten får straks tak.
Et lyspunkt
Det stålet de fleste biler nå er laget av – for å holde karosserivekten nede med beholdt styrke – heter mikrolegert finkornstål, og det er nettopp de fine kornene som gjør at stålet får økt styrke, og dessuten økt motstandskraft mot korrosjon – det siste fordi det er vanskeligere for spenninger å lage mikrosprekker som rusten får vokse i.
Nå ser du nok hvorfor det er så krevende å unngå rust; den kommer så fort den får en ørliten sjanse. Og den vokser fort. Og alt skyldes at metallet så inderlig gjerne vil tilbake til sin naturlige tilstand, noe vår fysikklærer i fullt alvor mente var ganske rørende … Han var en fin fyr.
