Самозащитный слой ржавчины-кортеновской стали по существу представляет собой плотный нанокристаллический слой ржавчины -FeOOH. Его образование является не простой реакцией окисления, а результатом синергетического воздействия множества факторов, включая легирующие элементы, окружающую среду, эволюцию во времени и состояние поверхности подложки. Условия формирования ядра можно свести к следующим четырем пунктам:
1. Синергетический эффект ключевых легирующих элементов.
Следовые легирующие элементы, такие как Cu, Cr, Ni, P и Si, добавляемые в кортеновскую сталь на основе обычной углеродистой стали, являются основной предпосылкой для образования самозащитного слоя ржавчины. Эти элементы должны соответствовать определенному соотношению содержания: содержание Cu должно составлять от 0,25% до 0,55%, действуя в качестве основного элемента, -стойкого к коррозии и катализирующего образование плотного слоя ржавчины; содержание Cr колеблется от 0,30% до 1,25%, что позволяет повысить пассивационную способность и блокировать поры в слое ржавчины; содержание Ni меньше или равно 0,65%, улучшающее однородность слоя ржавчины; общее содержание Cu + Cr + Ni должно быть больше или равно 0,80%, чтобы обеспечить трансформацию слоя ржавчины в кристаллическую форму -FeOOH за счет синергетического эффекта. Если содержание легирующих элементов не соответствует стандарту, может образоваться только рыхлый слой ржавчины -FeOOH, при этом самозащита не будет достигнута.
2. Подходящая поставка экологических сред.
Формирование самозащитного слоя ржавчины- требует постоянного и умеренного участия окружающей среды, причем ядро представляет собой стабильный источник «кислорода + воды», а также одновременную потребность в следовых количествах коррозионных сред (таких как CO₂, SO₄²⁻) в качестве каталитических условий. В частности, относительная влажность окружающей среды должна поддерживаться на уровне от 45% до 85%: недостаточная влажность не позволит образовать достаточное количество электролита, что приведет к застою в развитии слоя ржавчины; чрезмерная влажность (например, длительное-скопление воды) приведет к локальному дефициту кислорода, образуя черный не-защитный слой ржавчины. Кроме того, соответствующее количество загрязняющих веществ в атмосфере (таких как SO₂ в промышленной атмосфере и следы пыли в сельской атмосфере) может ускорить первоначальное образование слоя ржавчины, но чрезмерное количество загрязняющих веществ повредит стабильность слоя ржавчины.
3. Достаточный временной цикл эволюции.
Формирование самозащитного слоя ржавчины- — это динамичный эволюционный процесс, который невозможно осуществить в одночасье. Он должен пройти полную стадию «начальный рыхлый слой ржавчины → переходный слой ржавчины → стабильный защитный слой ржавчины». В подходящих условиях окружающей среды на начальной стадии (0-3 мес) образуется рыхлый -FeOOH; легирующие элементы накапливаются и вызывают трансформацию кристаллической формы на переходной стадии (3-6 месяцев); На стабильной стадии (6-12 месяцев) образуется плотный нанокристаллический слой ржавчины -FeOOH. Если не достигнуто достаточное время эволюции, слой ржавчины не завершит преобразование кристаллической формы, и защитные характеристики будут значительно снижены.
4. Очистите поверхность подложки.
Чистота поверхности подложки из стали Corten напрямую влияет на адгезию и однородность слоя ржавчины. Наличие на поверхности масляных пятен, оксидной окалины, сварочного шлака или механических повреждений приведет к неравномерной скорости локальной коррозии, образованию пятнистого слоя ржавчины и даже затруднит общее формирование самозащитного слоя ржавчины. Поэтому при практическом применении поверхность подложки необходимо предварительно обработать (например, шлифовать и обезжирить) для удаления загрязнений и обеспечения умеренной шероховатости поверхности, обеспечивая основу для равномерного роста слоя ржавчины.
