Memahami Tahapan Karat: Dari Pembentukan hingga Pencegahan

Bagi beberapa logam, karat dapat menjadi hal yang baik

Sebagai bahan yang memenuhi persyaratan industri yang sulit dan menawarkan estetika yang menarik, logam digunakan untuk produk di mana saja. Logam memiliki daya tahan dan kekuatan dalam aplikasi tugas berat dan bahan hardscape. Dalam infrastruktur, logam dapat ditata dengan cara serbaguna untuk mencampur dengan baik yang tradisional dan kontemporer.

Saat logam baru berkualitas tinggi pertama kali diputar atau dicetak, logam biasanya memiliki satu warna permukaan seragam dan tidak ada tanda etching atau lubang. Logam mulia seperti emas atau platinum mempertahankan permukaan seragam dan tidak bercak di sebagian besar lingkungan. Namun, logam non-mulia melalui proses oksidasi saat diekspose pada udara lembap. Oksidasi ini dapat bersifat korosif, dan perlahan memakan logam, atau dapat menciptakan patina pada tingkat permukaan, yang mengubah penampilan logam, tetapi melindungi integritas strukturnya.

Logam dan oksidasi

Oksidasi terjadi seiring waktu saat logam mentah diekspose pada udara dan kelembapan di atmosfer. Dalam pembentukan patina permanen, permukaan logam membentuk skala, kombinasi lapisan mineral keras dan deposit korosi. Patina dapat menghasilkan banyak nuansa, bayangan, dan warna berbeda karena komposisi kimia setiap patina unik bagi alloy dan paparannya terhadap elemen. Karat merujuk pada oksida yang terbentuk pada besi dan steel: elemen cokelat, hitam, dan merah kulit-kulit khas dari besi dan steel yang karat adalah berbagai jenis oksida ferrous.

Patina dapat menambahkan karakter pada monumen atau karya arsitektur dan memberinya kehadiran historis. Ambil Patung Liberasi, simbol ikonik kebebasan dan demokrasi—hijau biru kaya yang dihasilkan melalui oksidasi. Lapisan luar patung terdiri dari tembaga. Saat awalnya dirakit, ia berwarna cokelat seragam. Seiring waktu, oksidasi dan pelapisan menghasilkan lapisan tipis karbonat tembaga di permukaan, kadang-kadang disebut verdigris, menghasilkan warna unik yang dicapai saat ini.

Beberapa alloy lebih baik dari yang lain ketika datang ke oksidasi. Dalam steel, karat biasanya invasif dan korosif, memakan dan mengukir logam. Langkah untuk mencegah korosi harus dilakukan sepanjang masa pakainya. Namun, untuk alloy seperti cast iron, tembaga, aluminium, kromium, dan seng, oksida dapat membentuk lapisan yang melindungi logam dari serangan lebih lanjut. Jenis oksidasi ini tidak berbahaya dan kemampuannya untuk mengubah warna logam sering dicari karena pesonanya yang rustik.

Tidak semua karat invasif

Menemukan jejak karat di permukaan logam tidak harus berarti bahwa integritas strukturalnya sedang terkompromi. Baik alloy dan cara logam telah disiapkan akan menentukan apakah oksidasi invasif atau tidak. Dalam alloy seperti cast iron, aluminium, dan tembaga, oksidasi dapat menciptakan senyawa yang kuat dan pelindung yang mencegah logam di bawahnya dari berlubang.

Tahapan karat

Tahap 1

Selama tahap pertama karat, deposit merah, hitam, atau putih menjadi terlihat di permukaan logam. Biasanya ini muncul dalam permukaan kecil seiring warna keseluruhan permukaan logam menjadi bercak dan kurang seragam. Dalam cast iron, ini adalah langkah pertama menuju pembentukan patina permanen. Stainless steel bergantung pada oksida kromium sebagai film pelindung, bukan oksida besi, jadi karat ini adalah kegagalan film pelindung itu. Masih, dalam stainless steel, Tahap 1 mewakili masalah permukaan yang dapat dengan mudah diperbaiki jika diinginkan.

Tahap 2

Untuk steel dan beberapa jenis besi, Tahap 2 mewakili degradasi nyata pertama pada logam, saat skala mulai terbentuk dengan molekul yang membentuk lapisan pertama logam. Dalam banyak logam ferrous, skala ini tidak merata, dan memulai proses pitting atau etching yang mulai melemahkan material. Dalam cast iron, skala yang terbentuk merata dan tidak menyebabkan etching atau pitting.

Beberapa oksida diproduksi dalam tahap ini. Oksida besi (III) merah/orange terang yang kita hubungkan dengan karat dapat digosok. Ia akan meninggalkan pigmen bubuk merah di tangan atau air hujan. Ketidakmenempelan oksida ini karena molekul oksida besi merah lebih besar daripada molekul cast iron yang menciptakannya.

Namun, dalam cast iron yang disiapkan dengan baik, oksida yang tidak mengelupas atau mengalir juga terbentuk merata. Ini biasanya cokelat atau berwarna tembaga. Lapisan karat ini membangun merata sehingga integritas logam dasar tidak terpengaruhi.

Tahap 3

Pada Tahap 3, semua molekul permukaan yang membentuk oksida besi merah telah terlibat dan berada dalam keadaan bubuk atau butir. Skalasi terus berlanjut. Saat bubuk karat merah menjadi longgar dan jatuh, oksida besi yang lebih gelap yang tersisa berada di belakang dalam lapisan penegat yang kuat. Warna logam akan menjadi lebih gelap menjadi perunggu atau cokelat gelap saat warna oranye dan merah terang digosok. Seiring waktu, patina ini akan menyebar di seluruh permukaan. Setelah patina dicapai, ia permanen dan pelindung, dan tidak memerlukan perawatan.

Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk patinasi terjadi tergantung pada jenis alloy, aus dan wears, dan kondisi kelembapan sekitar. Untuk alloy seperti cast iron, patinasi terjadi cukup cepat. Produk logam di dekat laut juga akan mengalami patinasi yang cepat karena diekspose pada tingkat kelembapan yang tinggi, dan garam di udara, dibandingkan dengan yang di lingkungan yang lebih kering.

Patina pada plat peringatan yang dapat dideteksi

Ada produk hardscape tertentu di mana patina karat dipersilahkan, karena efek pada warna sangat penting untuk kinerjanya. Ini adalah kasus untuk plat peringatan yang dapat dideteksi, bentuk trotoar taktil, di mana kontras warna sangat penting.

Plat peringatan yang dapat dideteksi memberikan petunjuk tentang navigasi perkotaan kepada pejalan kaki dengan gangguan penglihatan dengan memberi sinyal tentang perubahan tingkat atau transisi dari trotoar ke jalan. Dompot terpotong di plat dirasakan di bawah kaki, dan patina di plat menawarkan kontras warna yang jelas terhadap trotoar di sekitarnya.

Meskipun kontras warna dapat dicapai dengan cat atau bubuk cat, tidak ada alternatif yang lebih mudah daripada membiarkan plat mentah sehingga patina alami dapat berkembang. Ini berarti plat tidak akan memerlukan perawatan atau sentuhan selama masa pakainya seluruhnya, dan patina juga akan menawarkan perlindungan terhadap pitting yang berbahaya.

Bekerja dengan karat

Langkah pertama untuk menghargai karat adalah menyadari bahwa itu bukan selalu ancaman, dan tidak harus tidak menyenangkan. Bagi banyak alloy, karat atau patinasi adalah solusi praktis untuk menghilangkan perawatan jangka panjang. Alloy dilindungi oleh lapisan oksida tipis, dan bereksperimen dengan patina memungkinkan berbagai nuansa dan warna untuk hidup. Sejarah panjang, orang telah memanfaatkan kemampuan logam untuk patinasi, daripada bekerja melawan itu, memanfaatkan kemampuan alam untuk melindungi dan meningkatkan.