SPA-H is een typisch weervast staal dat specifieke legeringselementen bevat, zoalskoper (Cu), chroom (Cr), nikkel (Ni), fosfor (P). Onder de lange- werking van de atmosfeer (zuurstof, vocht, temperatuurveranderingen en kleine hoeveelheden verontreinigende stoffen) vormt deze eendichte, stabiele, zelf-beschermende oxidefilmop het oppervlak - de natuurlijke patina. Het hele proces is geleidelijk, zelf-verbeterend en zelf-beperkend, en kan worden onderverdeeld in de volgende gedetailleerde fasen:
1. Initiële oppervlakteoxidatie (de vroege fase van losse roest)
Wanneer het staal voor het eerst wordt blootgesteld aan lucht, regen en dauw, reageert het oppervlak snel met zuurstof en waterdamp om primaire ijzeroxiden en hydroxiden te vormen, voornamelijk lepidocrociet (-FeOOH) en ferrihydriet.
Uiterlijk: lichtgeel, oranje tot helder roodoranje.
Structuur: los, poreus, slecht hechtend, valt er gemakkelijk af of wordt weggespoeld door regen.
Kenmerk: Deze laag kan corrosie niet voorkomen; in plaats daarvan kunnen water en zuurstof naar binnen blijven dringen, waardoor het roestproces doorgaat.
2. Migratie en verrijking van legeringselementen
Onder invloed van afwisselende nat-droogcycli en elektrochemische reacties lossen de legeringselementen in SPA-H (Cu, Cr, Ni, P) geleidelijk op in de oppervlakte-elektrolyt ennaar buiten migreren naar de oxidelaag, en wordt sterk geconcentreerd in de buitenste roestlaag.
Deze legeringselementen veranderen de samenstelling en structuur van het oxide:
Cu en P remmen het anodische oplossen en verminderen de corrosiesnelheid.
Cr en Ni verfijnen oxidekorrels en verbeteren de stabiliteit.
De oorspronkelijke losse, poreuze roest verandert geleidelijk in een fijnere, meer hechtende tussenlaag.
Uiterlijk: kleurovergangen van helder oranjerood naar diep roodbruin.
3. Verdichting en stabilisatie van de patinalaag
Bij continue nat-droogcycli veranderen onstabiele oxiden (zoals -FeOOH) geleidelijk instabiel, kristallijn -FeOOH (goethiet)Onder de "begeleiding" van legeringselementen wordt de oxidelaag:
Dichter en lager in porositeit
Sterk gebonden aan het substraatstaal
Lage permeabiliteit voor water, zuurstof en corrosieve ionen. Deze laag laat niet langer gemakkelijk los of verpoedert en begint echte beschermende prestaties te vertonen.
Uiterlijk: uniform donkerbruin, chocoladebruin.
4. Vorming van volwassen, zelfbeperkende patina
Zodra de dichte beschermlaag volledig is gevormd, blokkeert deze effectief het verder binnendringen van water, zuurstof en corrosieve media. De corrosiereactie isbeperkt tot een zeer langzaam tempoen zal zich niet verder ontwikkelen tot in het binnenste van het staal. Dit is het "zelfbeperkende" kenmerk van cortenstaal.
De patina verandert niet meer significant van structuur en kleur.
Onder normale atmosferische omstandigheden kan deze stabiele patina tientallen jaren intact blijven.
SPA-H kan lange tijd kaal buiten worden gebruikt zonder te schilderen.
