Blog Frans Vos - Het is niet al Staal wat roest

Zij die het ALURVS-magazine maandelijks ter hand nemen of mijn artikelen hier online lezen, is het waarschijnlijk niet ontgaan dat ik regelmatig van leer trek tegen het idee dat roest corrosie zou zijn. Dat dat niet zo is, heb ik u inmiddels al in geuren en kleuren uit de doeken gedaan, dus geen paniek, ik ga daar niet opnieuw over beginnen. Deze keer is het de beurt aan een ander hardnekkig idee dat, helaas ook in professionele kringen, steevast de ronde blijft doen: “Het woord ‘roest’ heeft enkel en alleen betrekking op de (rood)bruine afzetting op staal”. Meent u dat werkelijk?  


Door Frans Vos - Materials Consult BV

Laat ons er even de u welbekende ‘dikke Van Dale’ bij nemen. Ik citeer uit de vijftiende editie van dit Groot woordenboek van de Nederlandse taal: “1 roest, de [m] & het ; g.mv. 1. Rood- of bruingele bedekking die aan de oppervlakte van ijzer en staal ontstaat door verbinding met zuurstof (oxidatie), vooral in een vochtige omgeving: uitdr. oud stuk roest oude, roestige wagen, fiets enz.; onder de roest zitten” … – einde citaat.

(foto: istock, Gregory Dubus)



Dat is dus op het eerste gezicht een bevestiging van het in de eerste alinea vermelde hardnekkige idee met betrekking tot het woord ‘roest’. Noteer echter dat Van Dale daarbij nergens aangeeft dat de voorgaande omschrijving de enige mogelijke omschrijving van het woord roest is. Alvorens daar verder over uit te weiden, wil ik wel nog even aangeven dat Van Dale in de voorgaande beschrijving helaas een kleine onvolkomenheid heeft staan. Dat ‘binden aan zuurstof’ is technisch gezien immers een niet geheel adequate formulering. Zo is er in vele omstandigheden sprake van de verbinding van ijzer- met hydroxide-ionen, en een hydroxide-ion is op zich opgebouwd uit zuurstof ‘en’ waterstof. De roest die we in gewone omgevingsomstandigheden kunnen waarnemen, is daar een typisch voorbeeld van. Maar goed, deze lacune in het Van Dale woordenboek hoeft niet geheel te verwonderen.


Als het over metaalkunde-gerelateerde zaken gaat, zijn ze bij Van Dale uitgevers ook op andere vlakken niet altijd even accuraat. Een ander voorbeeld is de veelvuldig in de volksmond en dus ook in de Van Dale gebruikte term ‘roestvrij staal’, terwijl dat in de technische werkelijkheid niet bestaat. Eigenlijk zou er gebruik moeten worden gemaakt van de ook in de Van Dale staande term ‘roestvast staal’. Maar ook daarover heb ik als eens eerder uitgeweid. We keren dus terug naar het woord ‘roest’. Daar waar op het eerste zicht de dikke Van Dale de aanhangers van het hardnekkige idee – afgekort “Roest heeft enkel betrekking op staal” – onmiddellijk gelijk geeft, moeten we hier even waarschuwen voor ‘oogkleppenpolitiek’. Dergelijke politiek kent helaas meer en meer ingang en ontraadt mensen zich verder in het geheel van de waarheid te verdiepen, maar ik raad de hardnekkige idee-aanhangers toch even aan om de Van Dale verder te lezen. Alras komt de lezer onder het woord ‘roest’ dan het volgende citaat tegen: “a bij uitbr. een dergelijke bedekking die op andere materialen door oxidatie ontstaat, zoals de groene laag die brons bedekt. …” – einde citaat.




(foto: Koperpatiné - Materials Consult)

En voilà, daarmee is het voormelde hardnekkige idee volledig ontkracht. Met die bijkomende omschrijving bevestigt de dikke Van Dale dat het woord ‘roest’ NIET enkel en alleen betrekking heeft op de (rood)bruine afzetting op staal, maar evenzeer betrekking kan hebben op oxidatielagen die op andere materialen kunnen ontstaan. Noteer daarbij dat er nu geen sprake is van ‘verbinding met zuurstof’, maar enkel van ‘oxidatie’, wat chemisch gezien wel een correcte omschrijving is. De meeste mensen denken bij het aanhoren van het woord ‘oxidatie’ dat dat per definitie hetzelfde betekent als ‘verbinden met zuurstof’, maar dat is slechts één van de betekenissen van ‘oxidatie’. De dikke Van Dale zegt wat betreft het woord ‘oxidatie’ het volgende, en ik citeer opnieuw uit dat Groot woordenboek van de Nederlandse taal: “oxidatie de (v) 1 het oxideren, oorspronkelijk de verbinding van enig lichaam met zuurstof, >< reductie (10) a chem. elk proces waarbij een stof valentie-elektronen afstaat” – einde citaat.

(foto: Koperpatnié - Materials Consult)


Met die tweede omschrijving in verband met het afstaan van valentie-elektronen heeft Van Dale het helemaal bij het rechte eind. Zo is bijvoorbeeld het corrosieproces, waarbij een metaalatoom ontbindt naar een metaalion en zijn valentie-elektronen (bijvoorbeeld Al -> Al3+ + 3e- of Zn -> Zn2+ + 2e-) dus ook een oxidatieproces, maar ééntje waarbij geen zuurstof betrokken is. Na het bewandelen van dit oxidatie-zijpad, nu terug naar de tweede Van-Dale-omschrijving van het woord ‘roest’. Die eindigde met de illustratieve verwijzing naar “de groene laag die brons bedekt”. Dat is een verwijzing naar de groene patiné die menige koperlegering bedekt. Dat kan zowel een patiné zijn die zich ontwikkelt bij de blootstelling van koperlegeringen aan de normale omgevingsomstandigheden, als een kunstmatig aangebrachte patiné. Wat betreft de eerste categorie kunnen we daarbij denken aan de groene laag die zich geleidelijk, al dan niet homogeen op nieuwe bronzen sculpturen of op nieuw gegoten bronzen klokken zal vormen. Zo had ik mijn jeugdigere jaren bijvoorbeeld het genoegen om de installatie van een nieuwe beiaard in de ‘Reus der Kempen’, de kerktoren van het Belgisch-Limburgse Peer te mogen meemaken. Toen het vrachtwagenzeil van de grote beiaardklokken werd verwijderd, straalden ze onmiddellijk in al hun pracht de ietwat dof-gouden kleur van brons uit. Nu, vele jaren later, heeft de groenige schijn van koperpatiné de toenmalige briljante schijn versluierd, maar prachtig welluidend klinken, dat doen ze nog altijd.

Als er sprake is van kunstmatig aangebrachte patinélagen op koperlegeringen worden mijn gedachten dan weer meegevoerd naar architectonische toepassingen. Zo werd ik enkele jaren geleden gevraagd om als expert op te treden in een dossier met betrekking tot kunstmatig gepatineerde koperen gevelplaten. Ze zagen er bij levering werkelijk prima uit, met een zeer mooie, egaal groene patiné die, éénmaal de werken voltooid, ongetwijfeld menige jaloerse blik naar het betreffende gebouw zou hebben getrokken. Om zeker te zijn dat de patiné niet werd beschadigd tijdens transport en plaatsing, had het bedrijf dat de patiné had aangebracht de plaatoppervlakken van een klevende beschermfolie voorzien. Na plaatsing van de panelen was het uiteraard de bedoeling dat de beschermende folie werd verwijderd en het was op dat ogenblik dat een onverwacht probleem de emoties hoog deed oplaaien: Bij het lostrekken van de beschermfolie onthechtte een gedeelte van de patiné van het koper en bleef die onthechtte patiné aan de beschermfolie kleven. Het gevolg laat zich raden. In plaats van een mooie, egale laag patiné, was er plots sprake van een lappendeken van willekeurig verspreide vlekken patiné enerzijds en koperkleurige vlekken anderzijds. Dat was allesbehalve dat waar de architect en bouwheer hadden op gehoopt.


Was de hechting tussen de patiné en de onderliggende koperlegering niet sterk genoeg en/of was de lijmverbinding tussen de beschermfolie en de patiné te sterk? Waren er eigenlijk wel een adequaat productieproces en de juiste parametersetting gebruikt om de patiné aan te brengen of was er sprake van een minder kwaliteitsvolle koperlegering waardoor een minder goed hechtende patiné was ontstaan? En zullen de beschadigde platen door enkel een blootstelling aan de gewone omgevingsomstandigheden alsnog een mooi, egaal groen patiné-uitzicht krijgen? Het waren allemaal vragen die op mij werden afgevuurd. Wat betreft die laatste vraag is het antwoord alvast ‘neen’. Het kunstmatig aanbrengen van een koperpatiné en het vormen van een koperpatiné door blootstelling aan de omgevingsomstandigheden zijn chemisch verschillende processen die onvermijdelijk tot – in het beste geval lichte – kleurverschillen en nuances in patronen zullen leiden. Met dat antwoord in het achterhoofd zijn de betrokken partijen terug rond de tafel gaan zitten en werd er een minnelijke regeling bereikt. Het schade-onderzoek werd daarmee stopgezet, waardoor de technische oorzaak of oorzaken van de patiné-onthechting nooit zijn uitgeklaard, maar het dossier blijft mij tot op vandaag intrigeren. Omwille van de restwaarde van het koper moesten de beschadigde platen terug naar één van de partijen, maar anders had ik misschien wel een klein eigen onderzoekje opgestart.

(Foto: boven: Gegalvaniseerde cassette, zicht binnenwand. onder: Gegalvaniseerde cassette, zicht klikvlak - Materials Consult)



Nog een ander voorbeeld van ‘roest’ die niet in het kleurenspectrum rood-bruin-geel zit vervat, noch een stalen herkomst heeft, is het zogenaamde ‘witroest’ op gegalvaniseerde structuren. Dat doet me dan weer denken aan een ander dossier waarin muurpanelen betrokken waren. Deze keer waren het gegalvaniseerde stalen panelen voor binnenwanden van bedrijfshallen. Het betrof een soort van kliksysteem waarbij het geprofileerde gedeelte aan de onderzijde van een gevelcassette werd ingepast op/in het geprofileerde gedeelte aan de bovenzijde van de onderliggende gevelcassette. Quasi onmiddellijk na de ingebruikname van de bedrijfshal werden witte aflooppatronen op de wanden waargenomen, waarbij de indruk werd gewekt dat er een witte substantie van tussenuit de klikzones naar buiten werd geperst en vervolgens afliep langsheen de wanden. Bij het demonteren van enkele cassettes bleek er zich in de ruimte tussen de cassettes veel witroest te hebben ontwikkeld en bleek er ook een hoge mate aan vocht in die tussenruimtes aanwezig te zijn. Indien er zich in dergelijke tussenruimten vocht ophoopt, kan dit al snel tot zogenaamde ‘spleetcorrosie’ leiden. Het zink corrodeert, waarna de ontstane zinkionen zich geheel of gedeeltelijk met hydroxide-anionen en/of zuurstof verbinden en zich een witte roestneerslag vormt. Aangezien die witroest redelijk wat volume kan innemen, kan zij op die manier ook met zink(hydr)oxide beladen vocht uit de tussenruimte wegduwen, dat vervolgens van de binnenwand afloopt en zo tot bijkomende aantasting en witte streepvorming op de zichtbare gedeelten van de binnenwand kan leiden.

Het grote mysterie in dit dossier was echter waar al dat vocht vandaan kwam? Bij de demontage werden immers dusdanige hoeveelheden vocht aangetroffen dat dit moeilijk enkel afkomstig kon zijn van condensatie, bijvoorbeeld wegens het tijdelijk gebrekkig functioneren van de verwarming. Ook werd er ‘overal’ vochtopstapeling in de tussenruimten aangetroffen, wat de kans gering maakte dat er ergens lokaal sprake was van een niet-gedetecteerde lekkage van een waterleiding. In dat geval zouden de problemen zich immers eerder in de buurt van de lekkage voordoen, maar niet over de gehele hal. In eerste instantie dacht men de schuldige te vinden in de profilering bovenaan de platen, waarbij die profilering een soort goot vormde waarin zich gemakkelijk vocht kon opstapelen, maar het is niet omdat er een goot is, dat dat verklaart waarom er aan de binnenwand water in de goot staat. Bij nazicht van het sinds de ingebruikname gemonitorde temperatuursverloop in de hal werden er ook wat dat betreft geen anomalieën vastgesteld, wat het voormelde scenario van een tijdelijk overmatige condensatie uitsloot. Een eerste tip van de mysteriesluier werd opgelicht nadat bleek dat het spleetcorrosieproces geleidelijk stilviel omdat het vocht uitdampte en de spleetvormige ruimten tussen de cassetten uitdroogden. Had het vocht misschien een externe oorsprong? Aangezien de eerste problemen quasi onmiddellijk na de ingebruikname van de hal waren opgedoken, werd het constructiedossier van de hal er even bij genomen. Wat bleek? De binnenwand was gelijktijdig met de buitenwand opgetrokken. Of met andere woorden, terwijl de binnenwand werd geplaatst, lag er nog geen dak op de hal. En aangezien het in Nederland al wel eens regent, en het dat volgens de gegevens van het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) in de bouwperiode ook behoorlijk wat had gedaan, was er dus heel wat regenvocht langsheen de binnenwand afgestroomd terwijl die nog in opbouw was. Een mooie les voor iedereen die bij dergelijke bouwprojecten betrokken is. De tijd kan vele wonden helen, maar dat hemelvocht heeft toch tot heel wat tijd na de ingebruikname nog een uitzicht-bedervende rol gespeeld.

Dat sluit dan weer aan bij nog zo een omschrijving van ‘roest’ in de dikke Van Dale. De voormelde roest-citaten kennen immers nog een vervolg, en ik citeer: “b fig. aantasting; bederf door de tijd en door rust: schatten die de roest en de mot verteren…” en “2roest de [m] g.mv. 1 de werking die roest (1b) doet ontstaan, het roesten…” – einde citaten. Dat wordt dan nog gevolgd door allerhande omschrijvingen van het woord ‘roest’ in biologische zin en schijnbaar is de ‘roest’ ook de stok waarop de kippen slapen. Bij uitbreiding daarvan schijnt ook een ‘nachtelijke verblijfplaats van vliegend wild’ de naam ‘roest’ te mogen dragen. Voor duiding bij wat er met gegalvaniseerde structuren in stallingen zoal kan gebeuren, verwijs ik u echter graag naar het artikel “Over corroderende palen en kwakkelende goeroeverhalen”.

Zo, dat is even genoeg over kleurrijke roestlagen. Maar tot slot toch nog even dit: Het is u waarschijnlijk niet ontgaan dat de titel dezes ook een variatie op het gekende gezegde “Het is niet al goud wat blinkt” is. Dat lijkt puur toeval, maar aan deze bijdrage voor het ALURVS-magazine hangt wel degelijk een glinsterend, blinkend gouden randje, ééntje dat wordt vergezeld van feestelijk klokkengelui. Dit artikel is volgens mijn gegevens de vijftigste bijdrage waarmee ik de lezers van het ALURVS-magazine mocht informeren en animeren. Mijn bijzondere dank gaat daarbij uit naar uitgeverij 2Blonds voor het vertrouwen en de duurzame, immer fijne samenwerking, en minstens evenveel naar u, de trouwe lezer dezes, voor uw blijvende interesse in de fascinerende wereld van de materiaalkunde.

DANK U WEL!