Roestvorming en roestbescherming

Staal corrodeert vanaf de oppervlakte. Blank metaal is in onze atmosfeer normaliter bedekt met een dun laagje water, waarin zouten zijn opgelost en dat als elektrolyt kan werken. Het staal wordt elektrochemisch aangetast. Er ontstaan sponsachtige (gedeeltelijk gehydrolyseerde) ijzeroxiden die geen sterkte hebben ("roest"). IJzerroest is poreus en de aantasting kan ongeremd dieper en dieper voortvreten.

De aantasting ontstaat door lokale verschillen in elektrische potentiaal aan het metaal/water grensvlak, een gevolg van variaties in de samenstelling van het metaal (legeringselementen, insluitsels) en/of van de elektrolyt (vooral verschillen in zuurstofgehalte). Metaal is geleidend, dus ontstaan er elektrische stroompjes. Op de plaatsen met de laagste potentiaal lost daarbij het metaal op. De snelheid van aantasting wordt beïnvloed door de zuurgraad en vochtigheid van de lucht en de stoffen die in de waterfilm zijn opgelost.

Staal roest veel ernstiger wanneer er zich koperdeeltjes op afzetten. Koper staat immers hoger in de spanningsreeks (het is "edeler"). Door de grotere potentiaalverschillen wordt het staaloppervlak rond de koperkorrels snel weggevreten. De N.S. zien dit verschijnsel bij perronkappen (corrosie door bovenleidingslijpsel).

Omgekeerd kan men staal tegen roesten beschermen door het te bedekken met het onedeler metaal zink. Zink zelf wordt ook aangegrepen door corrosie, maar de eindprodukten hiervan (het zinkpatina) zijn hard en gesloten, zodat de aantasting vanzelf (vrijwel) stil valt. Ook bij een beschadiging van de zinklaag tot op het staal roest dit nauwelijks. Het onedele zink offert zich nobel op. Zolang er nog wat zink in de buurt is, blijft het staal tamelijk roestvrij. Verzinken is dus een effectieve methode van beschermen.

Schepen en sluisdeuren en andere constructies die zich in (zee-)water bevinden worden op analoge wijze extra beschermd met zinkanodes. Deze grote blokken gegoten zink lossen geleidelijk op en beschermen daardoor het staal. Ze moeten wél goed geleidend contact maken met het te beschermen staal!

Je kunt verder roest voorkomen op een staaloppervlak door dit met een organische deklaag voor de atmosfeer ontoegankelijk te maken. Verf of lak; nat of als poeder aangebracht en dan gedroogd of gemoffeld. De principiële corrosiewering berust op het afsluiten van het staal. Porositeit van de laag is dus uit den boze. In de verf worden soms pigmenten opgenomen die als inhibitoren (negatieve katalysatoren) werken en eventuele corrosie-reacties afremmen.

Een andere beschermingstechniek is het bedekken van het staal met een dunne glasfilm (emailleren). Deze is mooi gesloten en schermt het staal af. De glaslaag zelf is chemisch inert en elektrisch niet-geleidend, dus ongevoelig voor corrosie. Jammer genoeg is hij niet erg stootvast en ook de verschillen in uitzettingscoëfficiënt en rek tussen staal en glas veroorzaken wel problemen. Het aanbrengen vraagt hoge temperaturen.

Over langere termijn gezien is roest feitelijk onvermijdelijk. Een goed constructeur zal echter het ontstaan en om zich heen grijpen van roest weten te beperken. Hij let op zaken als: goede afvoer van regenwater en condens; en ventilatie. Hij voorkomt vuilophopingen (die vocht vasthouden). Zijn ontwerp kent geen spleten en onderbroken lasnaden (die als capillair werken). Het werk is rondom goed toegankelijk voor inspectie en onderhoud. Slim ontwerpen is belangrijk. Een slecht ontwerp in staal is met de beste wil van de wereld niet roestvrij te houden. Met de beste coating trouwens ook niet.