Roest messing? Inzicht in metaalcorrosie en aantasting

Kennis van corrosie is cruciaal omdat het de aantasting van het oppervlak van een object betreft, niet alleen om de duurzaamheid te beschermen, maar ook het uiterlijk. Messing, dat veel gebruikt wordt vanwege zijn sterkte, vervormbaarheid en aantrekkelijke goudkleurige tint, is een legering van koper en zink. Veelgebruikte gelegeerde metalen hebben verschillende percepties vanwege hun eigenschappen. Verkleurt messing bijvoorbeeld net als ijzer of staal? Dit artikel onderzoekt de bredere reikwijdte van de aantasting van metalen door aantasting en behandelt vragen over messing en de interacties ervan met bepaalde omgevingsfactoren. Deze gids biedt alles, van het onderhoud van messing voorwerpen en hun levensduur tot het verstrekken van pure kennis over de eigenschappen ervan en methoden voor het conserveren van messing.

Wat is messing en hoe verschilt het van andere metalen?

Messing is een legering die bestaat uit koper en zink, waarbij de verhouding van elk metaal varieert om specifieke eigenschappen te bereiken. In tegenstelling tot zuivere metalen zoals aluminium of koper, vertoont messing een verbeterde duurzaamheid, corrosiebestendigheid en vormt het een beschermende aanslaglaag bij blootstelling aan lucht. In tegenstelling tot ijzer en staal roest messing niet door de afwezigheid van ijzer, wat essentieel is voor de vorming van ijzeroxide, en is het ook gevoelig voor aanslag, een vorm van oppervlakteoxidatie. Vanwege zijn unieke eigenschappen wordt het veelvuldig gebruikt in de decoratieve industrie, loodgieterswerk en de bouw van sanitair, evenals in muziekinstrumenten, waar zowel schoonheid als functionaliteit gewenst zijn.

Messing is een legering van koper en zink

De legering bestaande uit koper en zink staat bekend als messing. Het staat bekend om de vele toepassingen waarin het gebruikt kan worden. Elk soort messing kan worden aangepast aan specifieke eisen, zoals corrosiebestendigheid, verhoogde sterkte of een verbeterde bewerkbaarheid door de verhoudingen van koper en zink aan te passen. De laatste tijd wordt messing veelvuldig gebruikt voor de productie van onderdelen in de machinebouw, bouw en elektronica vanwege de goede geleidende en duurzame eigenschappen. Een goed voorbeeld is messing met een laag zinkgehalte, dat een uitstekende corrosiebestendigheid heeft in maritieme omgevingen, en messing met een hoog zinkgehalte, dat wordt gebruikt in machines, kleppen en tandwielen waar hoge sterkte cruciaal is. Bovendien worden de antimicrobiële eigenschappen ervan steeds vaker gebruikt in de medische sector als aanraakoppervlakken en bevestigingen, waardoor een breed scala aan veilige en duurzame toepassingen mogelijk is.

Waarom messing geen ijzer bevat

Messing is een legering van metalen die voornamelijk bestaat uit koper en zink. IJzer is niet aanwezig in de legering, omdat dit de eigenschappen van zink en koper zou veranderen en op zijn beurt de functionaliteit van messing zou beïnvloeden. In veel beoogde toepassingen van messing is corrosiebestendigheid zeer belangrijk – ijzer in de legering zou deze eigenschappen veranderen. De neiging van ijzer om te oxideren zou het messing verzwakken, waardoor het ongeschikt is voor toepassingen in de scheepvaart en buitenlucht, waar roest- en aanslagbestendigheid cruciaal zijn. Bovendien zijn ijzervrije legeringen gemakkelijker te bewerken en te gieten, waardoor ze populair zijn in de precisietechniek. Door het gebrek aan ijzer in deze toepassingen behoudt messing zijn unieke combinatie van sterkte, bewerkbaarheid en bestendigheid, die nodig is in de bouw en de gezondheidszorg.

Hoe messing zich verhoudt tot staal en roestvrij staal

Vergeleken met staal en roestvrij Staal, messing heeft een betere vervormbaarheid, corrosiebestendigheid en geleidbaarheid. Aan de andere kant heeft roestvast staal een grotere sterkte, duurzaamheid en superieure prestaties in hogedruk- en maritieme omgevingen dan de twee eerder genoemde metalen.

Parameter	Messing	Staal	Roestvast staal
Sterkte	Gemiddeld	Hoge	Zeer hoog
Corrosie	Hoge	Laag	Zeer hoog
Geleidingsvermogen	Zeer hoog	Laag	Laag
Buigzaamheid	Hoge	Gemiddeld	Laag
Duurzaam	Gemiddeld	Hoge	Zeer hoog
Kosten	Gemiddeld	Laag	Hoge
het Uiterlijk	Goudachtig	Saai	Glanzend zilver
Toepassingen	Decoratief, elektrisch	structuur-	Marine, Industrieel

Kan messing roesten net als ijzer of staal?

Begrijpen waarom metalen niet roesten

Roest is een voorbeeld van corrosie, dat ontstaat wanneer ijzer reageert met zuurstof en water om ijzeroxide te vormen. Messing, een legering van koper en zink, roest niet omdat het geen ijzer bevat, een voorwaarde voor roestvorming. Messing kan echter een patina of aanslag ontwikkelen wanneer het wordt blootgesteld aan vocht of lucht. Dit is een ander chemisch proces dat de structuur van het metaal niet verzwakt zoals roest. Deze bescherming maakt messing een duurzaam materiaal voor vele toepassingen, vooral in vochtige omgevingen.

Corrosie van messing versus roest van staal

Oxidatie van staal leidt tot roestvorming, wat de structurele integriteit van het staal verzwakt, terwijl corrosie van messing ontstaat door de ontwikkeling van een beschermende patinalaag.

Parameter	Messing	Staal
Corrosie type	glans	Roest
Hoofdrede	Oxydatie	IJzeroxidatie
Bescherming	Zelflaag	Geen
Duurzaam	Hoge	Gemiddeld
Milieu	Vochtbestendig	Kwetsbaar
Onderhoud	Laag	Hoge
aesthetisch	Decoratief	Industriële
Kosten	Hoger	Lagere
Sterkte	Gemiddeld	Hoge
Toepassingen	Decoratief, Hygiënisch	Structureel, zwaar uitgevoerd

Corrosiebestendigheid van messing

De corrosiebestendigheid die messing biedt vanwege de eigenschap om een ​​beschermende patina-laag te ontwikkelen, verschilt afhankelijk van de samenstelling van het materiaal; bijvoorbeeld de toevoeging van tin aan scheepsmessing.

Wat zorgt ervoor dat messing aanslaat in plaats van roest?

De rol van oxidatie en patina bij de aantasting van messing

Oxidatie is een belangrijke factor bij het aankleuren van messing. Messing aanrechtbladen oxideren vaak wanneer ze worden blootgesteld aan lucht en vocht, waardoor hun kopercomponent wordt blootgesteld en koperoxide ontstaat, wat aankleuring veroorzaakt. Deze vorm van oxidatie kan uiteindelijk een 'capa' vormen, een laag kopercarbonaat met groenachtige en bruinachtige tinten. In tegenstelling tot roest die zich op ijzer vormt en het ijzer zelf soms verzwakt, dient de patina die zich op messing vormt als een schild en verhoogt de sterkte van het materiaal door verdere oxidatie en corrosie te voorkomen.

Gecombineerd onderzoek, gecombineerd met recente gegevens, toont aan dat omgevingsfactoren zoals vochtigheid, luchtverontreinigende stoffen en sommige chemicaliën het aantastingsproces kunnen versnellen. Ter illustratie: zwavelhoudende verbindingen in de lucht kunnen reageren met messing, wat leidt tot de vorming van kopersulfide, wat verantwoordelijk is voor de donkere verkleuring van messing. Hoewel aantasting de effectiviteit van het uiterlijk van messing kan verminderen, tast het de structurele integriteit niet aan. Regelmatig onderhoud is daarom cruciaal in ruimtes waar het uiterlijk belangrijk is en waar de sterkte niet in gevaar komt.

Effecten van blootstelling aan lucht en water

De aanwezigheid van zuurstof in combinatie met vocht versnelt de corrosie en aantasting van messing. Het weken van messing in water versterkt de elektrochemische reacties aanzienlijk en zorgt voor een efficiëntere oxidatie door de lucht, waardoor het proces van patinavorming wordt versneld. Patina is een beschermende laag tegen corrosieproducten die voornamelijk bestaat uit koperoxide en kopercarbonaat. Dit proces kan schadelijk zijn in een gepolijste omgeving, omdat het de esthetiek aantast, ondanks dat het in sommige omgevingen beschermend werkt.

Messing verkleurt aantoonbaar sneller in vochtige omgevingen met frequente blootstelling aan water dan in droge gebieden. Zee- en kustgebieden worden het meest getroffen, met resultaten van ongeveer 10 keer hogere corrosiesnelheden in vergelijking met droge gebieden, vanwege de hoge luchtvochtigheid, zoute lucht en frequente blootstelling aan water. Het is cruciaal, vooral in toepassingen waar uiterlijk en levensduur belangrijk zijn, om regelmatig te reinigen in combinatie met beschermende coatings zoals anticorrosiebehandelingen en lakken voor corrosiebeheersing.

Oxidatieproces in messing

In het geval van messing bestaat het oxidatieproces uit verschillende belangrijke mechanismen die zich in de loop van de tijd voordoen en bijdragen aan de verwaarlozing ervan. Deze omvatten:

• Oppervlakte-interactie met zuurstof: Afhankelijk van de zink-koperverhouding kan messing een oppervlakkige laag oxide vormen, koper of zink, dat op zijn beurt reageert met zuurstof uit het omringende medium.
• Galvanische corrosie: In de aanwezigheid van een elektrolyt, bijvoorbeeld zeewater, oxideert messing niet alleen, maar wanneer het gepaard gaat met of in de nabijheid is van andere onverenigbare metalen, treedt oxidatieverlies op.
• Blootstelling aan chloriden: Chloriden kunnen worden gepit in de richting van industriële gebieden of in de zeezone om putcorrosie te bevorderen, een fase van de bredere term lokale corrosie, die op zijn beurt de beschermende oxidebarrière passeert.
• Veranderingen in vochtigheid en temperatuur: Wanneer er veranderingen in de vochtigheidstemperatuur optreden, neemt de kans toe dat water condenseert, wat leidt tot corrosie van messing door verschillende elektrochemische reacties.
• Chemische verontreinigende stoffen: Aanslaan is een andere manier om de structurele integriteit van messing te verzwakken. Het kan er ook mee interacteren en sulfiden vormen, wat ook bekend staat als andere luchtverontreinigende stoffen, zoals zwaveldioxide.
• Elektrochemische processen: Wanneer messing in contact komt met water of een andere vloeistof, vinden er elektrochemische reacties plaats op het oppervlak, waardoor het oxidatie- en afbraakproces wordt bevorderd.

Met een dergelijk inzicht en rekening houdend met de geïdentificeerde mechanismen en methoden, is het mogelijk om strategieën te definiëren die erop gericht zijn om messing op de lange termijn te beschermen tegen oxidatie, waardoor het zijn verfijnde uiterlijk en bijzondere eigenschappen verliest.

Welke invloed heeft zout water op corrosie van messing?

Roest van messing in zoutwateromgevingen

Messing is veel gevoeliger voor corrosie bij blootstelling aan zout water vanwege het hoge zoutgehalte en het gehalte aan ionische zouten. Corrosieve aantasting van messing/bite-componenten veroorzaakt agressieve ontbinding van beschermende passiveringen en destabiliseert het oppervlak verder, wat putcorrosie bevordert. Bovendien versterkt de aanwezigheid van natrium de elektrochemische activiteit, wat de corrosiesnelheid na verloop van tijd verhoogt. Beschermende coatings zouden daarom nuttiger kunnen zijn om contact met zout water te vermijden, of het gebruik van resistentere legeringen zou corrosie kunnen vertragen.

Impact van zeewater op marine-kunst

Corrosie van messinglegeringen voor de marine als gevolg van blootstelling aan zeewater vormt nog steeds een uitdaging in de maritieme techniek en bouw. ​​Onderzoek toont aan dat blootstelling aan zeewater ontzinking veroorzaakt, een proces waarbij zinkholtes in de legering ontstaan ​​terwijl een koperskelet achterblijft. Dit proces is ernstiger in de hogere concentraties (Cl-), die kenmerkend zijn voor zeewater wereldwijd. Bovendien is aangetoond dat hogere temperaturen dit effect versnellen, wat vooral belangrijk is voor warme zeeën. Nieuwere aanbevelingen vanuit de materiaalkunde suggereren het gebruik van ontzinkingsbestendige (DZR) messingsoorten of speciaal ontworpen inhibitoren als effectievere oplossingen. Het doel van deze benaderingen is om de mechanische eigenschappen te behouden en de levensduur van marinemessing onderdelen die aan zeer corrosieve zeewateromstandigheden worden blootgesteld.

Bescherming van messing voorwerpen tegen blootstelling aan zout water

Het voorkomen van zoutwatercorrosie op messing voorwerpen vereist beschermend onderhoud, de juiste materiaalkeuze en een combinatie van behandelingen. Het is bekend dat de componenten in zout water corrosieprocessen versnellen, met name door de chloriden die de passieve oxidelaag aantasten die het oppervlak van messing beschermt. Studies suggereren dat onbeschermde messing voorwerpen in maritieme omgevingen binnen enkele maanden aanzienlijke schade kunnen oplopen.

Preventieve coatings

Het gebruik van beschermende coatings is een van de meest efficiënte manieren om corrosie door zout water te voorkomen. Aanbevolen materialen zijn onder andere polyurethaan- en epoxycoatings voor maritieme toepassingen, vanwege hun vermogen om sterke barrières te vormen tussen de oppervlakken van messing en corrosieve elementen. Corrosiesnelheden in een omgeving met een hoog zoutgehalte zouden met de toepassing van deze coatings tot wel 85% kunnen afnemen.

Kathodische bescherming

Een andere geavanceerde techniek die wordt gebruikt voor bescherming tegen zoutwatercorrosie is kathodische bescherming. Deze methode brengt het metaaloppervlak in een minder reactieve toestand door het te reduceren tot een kathodisch potentiaal. Deze vorm van bescherming wordt vaak geboden door zink- of aluminium opofferingsanodes. Een recente studie toont aan dat messing componenten die met kathodische bescherming worden beschermd in maritieme omgevingen de levensduur met 5 tot 10 jaar kunnen verlengen.

Messing voorwerpen die aan zout water worden blootgesteld, kunnen beter worden beschermd met regelmatige reiniging en preventief onderhoud. Regelmatig wegspoelen van zoutafzettingen met zoet water helpt de opbouw van chloride-ionen op het oppervlak te voorkomen. Voor beschermende polijstdoeleinden kan een dunne laag was worden gebruikt als extra laag beschermende polijstmiddel voor langdurige bescherming. Bovendien werken sprays die corrosie in de scheepvaart voorkomen, zeer goed voor regelmatig messingonderhoud.

Opkomende oplossingen

De wereldwijde behoefte aan sterkere onderdelen heeft geleid tot recente innovaties in de materiaalkunde, waarbij actief manieren worden ontwikkeld om de corrosiesnelheid van messing in zout water te verminderen. Studies tonen aan dat traditioneel messing nu beter presteert dan ontzinkingsbestendige (DZR) messinglegeringen, die in zoute omgevingen 50% beter presteren. De integratie van deze legeringen in zeeschepen, offshore olieplatforms en kustinfrastructuur in eigen land zou de levensduur van messingapparatuur aanzienlijk verlengen en de duurzaamheid ervan verbeteren.

De combinatie van coatings, kathodische bescherming, routinematig onderhoud, geavanceerde materialen en de overige voorgeschreven methoden zorgen ervoor dat er minder corrosieschade ontstaat in zoutwateromgevingen en dat messing voorwerpen langer meegaan.

Welke onderhoudspraktijken voorkomen corrosie van messing?

Reinigings- en polijstproducten voor messing

Messing voorwerpen kunnen worden schoongemaakt en gepoetst met citroensap en zuiveringszout, of met witte azijn gemengd met warm water. Laat de voorwerpen enkele uren weken voordat u ze gaat polijsten.

Het aanbrengen van beschermende coatings op messing

Om het messingoppervlak te beschermen, moet u het grondig reinigen en polijsten en binnen vier uur na het reinigen een gelijkmatige laag coating aanbrengen, zoals ProtectaClear of Everbrite UV Protective Coating.

Regelmatige inspectie op tekenen van aanslag en corrosie

Regelmatige controles van messing voorwerpen zijn cruciaal om aanslag en corrosie te voorkomen, hun schoonheid te behouden en hun levensduur te verlengen. Onlangs toonde de zoekmachine van Google aanwijzingen dat veelvoorkomende tekenen van messingaanslag een doffe of donkere glans zijn, terwijl corrosie zich manifesteert als een groenblauwe patina die wijst op blootstelling aan zware weersomstandigheden. Het wordt aanbevolen om minstens één keer per maand een inspectie uit te voeren, met name voor voorwerpen die in vochtige omstandigheden of buiten worden bewaard. Vroege detectie vergemakkelijkt het tijdig reinigen, polijsten en opnieuw aanbrengen van een beschermlaag, waardoor verdere achteruitgang wordt voorkomen.

Veelgestelde vragen (FAQ's)

V: Kan messing op dezelfde manier roesten als ijzer?

A: Nee, messing roest niet op dezelfde manier omdat het geen ijzer bevat, wat de belangrijkste component is voor roestvorming. Messing kan wel dof worden of corrosie vertonen, maar niet in dezelfde mate als ijzer, waarvan bekend is dat het gemakkelijker oxideert dan elk ander metaal.

V: Wat gebeurt er precies met het messing waardoor het aanslaat?

A: Aanslag op messing ontstaat door langdurige blootstelling aan vocht en lucht. Hierdoor oxideert het in messing aanwezige koper en ontstaat kopercarbonaat, wat tot aanslag leidt.

V: Waarom is messing niet gevoelig voor corrosieschade?

A: Messing bestaat voornamelijk uit koper en zink. Deze twee metalen vormen bij oxidatie passieve beschermende oxidelagen die verdere oxidatie en aantasting voorkomen.

V: Kan messing een bepaald type corrosie ondergaan?

A: Messing is inderdaad gevoeliger voor ontzinking, wat neerkomt op het selectief verwijderen van zink uit de legering, wat resulteert in een poreuze, verzwakte structuur. Dit gebeurt wanneer messing wordt ondergedompeld in stilstaand zeewater.

V: Is het mogelijk om messing te gebruiken in aanwezigheid van zeewater?

A: Hoewel bepaalde vormen van corrosie kunnen worden voorkomen, kan continue blootstelling aan zeewater ontzinking veroorzaken. Het is noodzakelijk om specifieke legeringen te gebruiken die elementen zoals arseen bevatten om deze ongunstige eigenschappen tegen te gaan.

V: Het weer kan invloed hebben op messing. Leg uit hoe.

A: Weersomstandigheden kunnen de aantasting van messing bevorderen, vooral bij blootstelling aan lucht en water. Bovendien kan de aanwezigheid van koolstofdioxide en zwaveldioxide na verloop van tijd leiden tot de geleidelijke vorming van een blauwgroene patina.

V: Zijn er bepaalde metalen die minder roesten of aanslaan dan andere?

A: Goud en platina behoren tot de minst reactieve metalen. In tegenstelling tot messing verkleuren of roesten deze niet. Helaas zijn ze vaak veel duurder dan messing.

V: Hoe kan ik optimale resultaten behalen bij het voorkomen van aantasting van messing?

A: In het geval van messing helpen een gebrek aan vocht en blootstelling aan lucht aanzienlijk om aantasting te voorkomen. Reiniging en het aanbrengen van decoratieve coatings helpen ook om het uiterlijk van messing te verbeteren.

V: Vergelijk messing met andere metalen. Waarom wordt het als corrosiebestendiger beschouwd?

A: In tegenstelling tot andere metalen is messing corrosiebestendiger omdat het een beschermende oxidelaag bevat die oxidatie en blootstelling aan water vertraagt. Deze eigenschap verhoogt de duurzaamheid ten opzichte van meer corrosieve metalen zoals ijzer.

V: Op welke manieren beïnvloedt blootstelling aan water messing?

A: Oppervlakteverkleuring en diverse vormen van corrosie als gevolg van ontzinking kunnen optreden. Desondanks is messing, vergeleken met ijzer en veel andere metalen, veel minder gevoelig voor schade door water.

Referentiebronnen

1. Onderzoek naar de veranderingen die worden veroorzaakt door de implantatie van Ni+-ionen in de morfologie, structuur, hardheid en elektrische geleidbaarheid van messing

• Auteur: M Shahnawaz
• Gepubliceerd in: Oppervlakte- en interfaceanalyse, 2021
• Citation: (Shahnawaz, 2021, blz. 627-636)

Abstract:

• In dit onderzoek staat het fenomeen van ionenimplantatie centraal en de impact ervan op nikkelgeïnfuseerde messinglegeringsmonsters. De nadruk ligt daarbij met name op complexe verschuivingen in de morfologie en kristallografische microstructuur van de materialen, maar ook op hun mechanische eigenschappen, zoals hardheid en elektrische geleidbaarheid.
• Tot de belangrijkste bevindingen behoorde de aanwezigheid van microscopisch kleine deeltjesclusters, evenals kraters en holtes op het oppervlak van het met ionen geïmplanteerde messing. Hij merkte ook op dat de hardheidswaarden van de geïmplanteerde exemplaren lager waren dan die van het "zoals ontvangen" ongeïmplanteerde messing.
• De elektrische geleidbaarheid vertoonde een dosisafhankelijk gedrag: deze nam toe tot een maximale waarde en nam vervolgens af bij een toename van de ionendosis.
• Tenslotte werd aangetoond dat messing niet corrodeert zoals de meeste metalen traditioneel doen. Wel ondergaat het structureel veranderingen die de corrosiebestendigheid kunnen verbeteren, eigenschappen die te wijten zijn aan ionenimplantatie.

2. Impact van zoutcorrosie op de hechtsterkte van messing geplateerd staalkoord aan rubber

• Auteurs: Y. Ishikawa, S. Kawakami
• Gepubliceerd in: Rubberchemie en -technologie, 1986 (niet binnen de laatste 5 jaar, maar relevant)
• Citaat: (Ishikawa & Kawakami, 1986, blz. 1–15)

Overzicht:

• In deze publicatie wordt de impact van zoutcorrosie op de verbindingssterkte van vermessingde stalen koorden geanalyseerd die in rubberen componenten zijn verwerkt.
• In de studie wordt het proces van zoutcorrosie beschreven dat ontzinking en oplossen van messing veroorzaakt, wat de hechting van messing en rubber kan aantasten.
• Ondanks de leeftijd van dit artikel, werpt het enig licht op de omstandigheden waaronder messing corrosie kan ondergaan, met name op plekken met veel zout.

3. Toepassing van zinklegeringcoatings op stalen koorden die als versterking in voertuigbanden worden gebruikt

• Auteurs: H. Yan et al.
• Gepubliceerd in: Transactions of The Institute of Metal Finishing, 1999 (nog steeds bruikbaar, hoewel niet recent)
• Citation: (Yan et al., 1999, blz. 71-74)

Overzicht:

• In dit onderzoek worden de verschillen in de samenstelling van staalkoorden verklaard die worden gebruikt in autobanden. Deze staalkoorden zijn gecoat met messing of zink-kobaltlegering.
• Uit de resultaten bleek dat zink-kobalt coatings, in vergelijking met messing coatings, betere hechtingseigenschappen en corrosiebestendigheid boden.
• Hoewel dit onderzoek zich niet richt op het roestproces, toont het wel aan dat messing en verschillende andere materialen een blijvende corrosiebestendigheid hebben.

4. Koper

5. Metaal