A patina kialakulásának fő szakaszai
1. Kezdeti rozsdaképződés (hetek-hónapok)
Ezek a kezdeti oxidok narancssárga-barnák, törékenyek és nem nyújtanak védelmet; még az eső is elmoshatja őket, ezt a szakaszt gyakran "rozsdakimosódásnak" nevezik.
Példa reakcióra: 4Fe + O2 + 2H₂O → 4Fe(OH)2 (vas-hidroxid, majd tovább oxidálódik Fe(OH)3-vá).
2. Ötvözetelem-dúsítás (hónaptól 1 évig)
Réz (Cu): Cu{0}}dús oxidokként (pl. Cu₂O) válik ki a rozsdában, kitöltve a mikro-pórusokat, és sűrűbbé teszi a réteget.
Króm (Cr): Stabil króm-oxidokat (pl. Cr2O3) képez, amelyek növelik a réteg savakkal szembeni ellenálló képességét (pl. ipari SO2) és megakadályozzák az oxidok lebomlását.
Foszfor (P): Felgyorsítja a laza oxidok "átrendeződését" rendezettebb szerkezetté, gyorsítja a védőrétegre való átmenetet.
3. Stabil patina kialakulása (1-3 év)
A porózus vas-hidroxidok dehidratálódnak és sűrű, kristályos vas-oxi-hidroxidokká (pl. -FeOOH, lepidorocit) és vas-oxidokká (pl. Fe₃O4) alakulnak.
Az integrált Cu, Cr és P "kompakt gátat" hoz létre, amely megakadályozza a nedvesség, az oxigén és a szennyező anyagok eljutását az alatta lévő acélhoz.
Vizuálisan a patina narancssárga-barnáról sötétszürke vagy feketés{1}}barnára változik, sima, szilárd textúrájú, amely ellenáll a hámlásnak.
A normál képződés kritikus feltételei
Elegendő nedvesség (40-60% páratartalom) az oxidációs reakciók elindításához.
Szárítási időszakok, amelyek lehetővé teszik az oxidsűrűséget (az állandó nedvesség túlzott rozsdához vezet; az extrém szárazság leállítja a folyamatot).
Minimális expozíció magas{0}}koncentrációjú szennyező anyagoknak (pl. sópermet, nehézipari SO₂), amelyek megzavarhatják az ötvözet dúsítását és porózus, instabil patinát képezhetnek.
