Ржавчина и патина на железе и стали.

Существует три разновидности оксида железа.

1. FeO (Оксид железа(II))- простой оксид железа. Цвет черный. В атмосферных условиях неустойчив. Становится стабильным при воздействии высоких температур при реакции железа с его оксидами.

2. Fe2O3 (Оксид железа(III)) - сложный оксид железа. Цвет красный.
Та самая красная ржавчина которая жрет железо и сталь с большим аппетитом. Структура рыхлая. Отлично проводит кислород. Вызывает глубокие поражения на изделиях.

3. Fe3O4 (Оксид железа(II,III)) - комплексный двойной оксид железа. Цвет черный. Структура кристаллическая - плотная. Слабо обеспечивает доступ кислорода. Образуется в атмосферных условиях очень медленно.
Может служить индикатором возраста железного предмета.
Из этого оксида состоит патина на накаго мечей. Патина старой железной цубы и т. д.
Он же покрывает старые клинки которые не были защищены маслом но хранились в сухости.

Атмосферная коррозия железа и стали протекает двумя путями.

1. Химическая коррозия.

Сухая атмосферная (химическая) коррозия наблюдается при отсутствии на поверхности металла пленки влаги. Если относительная влажность воздуха составляет 60% и меньше - протекает сухая атмосферная коррозия. Механизм коррозионного разрушения - химический. На поверхности образуются защитные оксидные пленки, которые тормозят процесс коррозии.

В процессе протекания этого процесса образуется прекрасная черная патина из комплексного оксида железа Fe3O4.

2. Электрохимическая коррозия.

Влажная атмосферная (электрохимическая) коррозия наблюдается при наличии на поверхности тончайшей пленки влаги. Толщина такой пленки составляет от 100 Å до 1 мкм. Относительная влажность воздуха, при которой начинается образование влажной пленки, составляет около 60 - 70%.
Значение, при котором начинается конденсация на поверхности влаги, называется критической влажностью. Критическая влажность зависит от загрязнения воздуха и состояния металла. Конденсация влаги при этом происходит по капиллярному, химическому либо адсорбционному механизму.

При такой коррозии образуется всем известная красная ржавчина Fe2O3 и начинается более или менее быстрое разрушение предмета.

Капиллярная конденсация влаги. Наблюдается в щелях, зазорах, трещинах на поверхности металла, порах в пленке продуктов коррозии, под загрязнениями и т.п.
Адсорбционная конденсация влаги. Возникает в результате проявления на поверхности металла адсорбционных сил.
Химическая конденсация влаги проявляется во взаимодействии продуктов коррозии с атмосферной влагой. При этом образуется ржавчина, которая и удерживает эту влагу.

Исходя из всего этого вытекает ряд японских правил обращения со старинными предметами который проверен временем.
В Японии очень высокая влажность воздуха, потому вопрос сохранения стальных и железных предметов был жизненно актуальным.

1. Покрытие маслом. Очень эффективно прекращает доступ воздуха при условии что поверхность имеет минимальную шероховатость.
Потому масло на клинке но не на накаго (хвостовике). Пористая поверхность покрытого окислами хвостовика не даст маслу прекратить доступ кислорода, зато надежно закрепит воду уже впитанную поверхностью.
Вместо этого накаго (хвостовик) оберегают от длительного воздействия влаги,
используя чехлы на цуку, покрытие цуки лаком и прочие способы.
Покрытие цубы лаком имеет те же недостатки что и покрытие маслом.
Потому ее просто стараются держать в сухости. Применяют химические патины.

2. Применение аксессуаров для хранения. Коробки из дерева Kiri очень распространены в Японии с давних времен. Древесина Kiri или павлония легкая, достаточно прочная, не содержит смол и летучих соединений. Не покрытая лаком коробка обладает способностью компенсировать колебания влажности. Потому эти коробки великолепно походят для хранения стальных и железных изделий, картин, керамики и прочих объектов антиквариата.
Стальные и железные изделия при правильном хранении будут развивать отличную черную патину и будут хорошо сохраняться в этих коробках.
В такую коробку так же рекомендуется уложить пакетик силикагеля.

Японские способы очистки старинных железных и стальных изделий основаны на том что красный оксид железа за счет его рыхлой структуры менее твердый и прочный чем комплексный черный оксид железа.
Используется заточенный инструмент из бамбука, лосиного рога которым снимается слой красной ржавчины обнажая слой более твердой и плотной черной патины.

Скорость химической коррозии железа и его сплавов отлично изучена в инженерном деле и может быть рассчитана для различных условий.
Потому накаго (хвостовик) меча стоит тщательно сохранять. По толщине патины можно примерно определить сколько лет клинку даже без учета всех остальных его особенностей.
Красная ржавчина это сделать не даст так как она образуется быстро.

Обнаружено так же резко сти-мулирующее электрохимическую коррозию влияние низких концентраций SO2. Так, присутствие в атмосфере SO2 в концентрациях 15-35мкг/м3 увеличивает скорость коррозии в десятки и сотни раз.
Потому в промышленных городах к хранению предметов антиквариата из железа и стали стоит подходить особенно ответственно.