Дешевые и эффективные методы удаления ржавчины (04.05.2016).

" title="Написать письмо">Написать письмо

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1950
Просмотры материалов : 7074804

Дешевые и эффективные методы удаления ржавчины (04.05.2016).

2016 - Май

04.05.2016 12:19

Save & Share

← Высокоамперный реостат РВПА-300-150 v.1.1 FINAL (02.05.2016).		Химические процессы и тонкости восстановления ржавого железа путем электролиза (08.05.2016). →

Несколько способов успешного снятия ржавчины любой степени с соблюдением техники безопасности.

Есть такой интересный пластилин, называется "автопластилин". Был куплен на пробу как средство удаления ржавчины с металлических поверхностей. Он работает, но подходит для слабой степени загрязнения ржавчиной. Также его используют для герметизации щелей и кузовных дыр до 4-5см в диаметре, а также как антикор и виброизолятор.

Второй способ совершенно неожиданный, опять занесло в химию: снятие ржавчины электролизом. Для этого требуется:
- источник питания, выдающий высокоамперное безопасное напряжение: к примеру, переработанный БП ПК;
- болт из нержавейки как анод, очищаемая железная деталь как катод - чтобы искусственно создать то, что приводит к пожарам: гальваническую пару;
- пластиковая емкость под размер очищаемой детали;
- кальцинированная сода. Сода пищевая (кислая соль угольной кислоты) - слабая с pH≈8.1 (смыть грязь с посуды, погасить кислую среду в желудке), кальцинированная сода (натриевая соль угольной кислоты): средняя с pH≈11 (электролиз, технические нужды), едкий натр (гидроксид натрия) - сильная с pH≈11 для 1%-раствора (легко сжирает кожу с рук, класс опасности равен хлорке, 2). Пищевая не подходит, едким натром можно отправиться на тот свет - выбрана кальцинированная. Кстати, это дешевое моющее средство. В магазине "Комус" пачка 600г стоит 25руб.

В качестве опытного образца... отодрал кусочек от ржавой двери Daewoo Matiz в таком месте, чтобы не сделать сквозную дырку. Если бы это был чужой Daewoo Matiz - было бы еще веселее.

Тонкости работы:
- катод можно полностью погружать в раствор - полное снятие ржавчины с одной детали выполняется за 1 заход. Однако держатель катода (погруженный в раствор переходник) должен быть железным, иначе пойдет реакция анода-нержавейки с катодом-"крокодилом"; процесс сопровождается повышенным выделением газа (пузырьки при токе 0.5А, полученном при помощи 5В). Так я повредил и "крокодил" на аноде (от БП, случайно окунул - стал ржавым), и "крокодил" мультиметра на катоде (стал черным);
- если очищаемый образец не имеет хотя бы двух очищенных мест (соприкосновение с раствором и держателем), процесс электролиза не пойдет (слой ржавчины будет большим сопротивлением, и ток не превысит 0.02А). Кажется, есть зависимость от пятна контакта чистого металла с раствором: чем больше пятно, тем быстрее электролиз;
- чем больше напряжение, тем больше ток и скорость снятия ржавчины. В интернете ориентируются на ток 8А, но, вероятно, это имеется в виду ток после почти полной очистки металла, когда пятно контакта велико;
- в качестве емкости использовать стакан, бутылку или таз не очень выгодно (хотя многое зависит от самой детали). Я буду в будущем использовать балконный ящик 400x185x155 производства "ашан" за 53 рубля: можно положить одну большую деталь или сразу несколько маленьких, соединив их последовательно;
- концентрация раствора: 1 столовая ложка без верха на 1 литр воды - вода становится голубоватой (краситель?).

Итак, ток примерно 0.15А потек через анод и катод, спустя 2.5 часа после погружения одна сторона детали стала идеально чистой (образовавшийся черный налет легко убирается мокрой зубной щеткой). Почему одна сторона: сторона с меньшим количеством ржавчины, процесс электролиза был прерван (об этом несколько ниже). Итоговые затраты: что-то в районе 30 копеек за соду, 10 копеек за воду и 10 копеек за электричество. Разорительно! Надо еще дешевле!..

Дешевле (но не безопаснее) заменить кальцинированную соду средством для промывки труб в порошке "Крот". Пачка 90 граммов стоит около 8.5 рублей. Содержит едкий натр, поэтому работать только в перчатках, очках и противогазе с патроном не менее B1P1. Потому что если порошок взвесью попадет в воздух - после попадания на кожу, глаза, в глотку и легкие будет очень, очень, очень больно (гидроксид натрия активируется при контакте с влагой).

Если же лень разводить в воде, можно использовать средство для прочистки труб производства "ашан" по 23 рубля за литр. Там 5-15% едкого натра, и этот раствор получается совсем не дешев; очередная покупка воды или воздуха втридорога. И стоит заметить, что даже при этих 5-15% едкого натра, прикрытого крышкой в пластиковом стаканчике, в помещении находиться невозможно: слабо тянет на кашель.

И даже на кальцинированной соде написано: использовать индивидуальные средства защиты. Кстати, при пересыпании кальцинированной соды из пакета в банку - часть ее-таки оказалась в воздухе, причем видимая глазом; просто задержал дыхание (на производстве мешки по 25кг вскрывают над специальной вытяжкой). С едким натром в этом случае я бы удрал из квартиры. В жидком "Кроте" доля едкого натра порядка 40-60%.

Кстати, о бегстве из квартиры. Важно: задерживать дыхание при близком осмотре емкости даже с кальцинированной содой! По химии получается электролиз раствора и разложение воды: на катоде 2H₂, на аноде O₂, но вступает в дело физика. Пузырьки газов подхватывают раствор NaOH и насыщают им воздух вместе с собой. По такому же принципу идет реакция электролиза в АКБ: вода выкипает, подхватывает с собой некоторое количество раствора серной кислоты. Есть вторая теория вопроса: что именно на аноде из нержавейки выделяются вредные пары, информацию нашел лишь на одном сайте (правда, не приведено, какие. Формулы, где формулы?!). Закончилось тем, что концентрация газа стала перехватывать дыхание (плохое проветривание?) - и когда я открыл дверь кухни спустя 2.5 часа, в ход пошел противогаз. Думал эвакуироваться из квартиры, распахнул все настежь - но противогаз с патроном А1В1 показал себя на высоте: я в нем специально потом понюхал средство для прочистки труб - почти никакого запаха.
Поэтому производить работы на балконе или в хорошо проветриваемом помещении (вплоть до сквозняка), и иметь индивидуальные средства защиты, хотя бы противогаз. Вот они, те случаи, когда спасают огнетушители, противогазы, аптечки и прочие: ой, что-то не доглядел, что-то не дописали, что-то важное не сказали.

Кстати, о снятии всего, что в своем составе имеет щелочную составляющую: сажа, копоть, жир, нагар. Чистящее средство "Антижир 365 дней" стоит около 50 рублей и сжирает все это на ура. Работать только в перчатках и крайне желательно без распылителя, чтобы не словить на кожу или глаза рикошет. Не удивлюсь, если в его состав входит едкий натр: средства такого плана содержат расплывчатую фразу "щелочные и органические растворители".

Без электролиза процесс снятия ржавчины либо крайне медленный, либо отсутствует. 4-часовое отмокание детали в 5-15% едком натре дало результат слабее, чем дал электролиз (и опять одна сторона, но без черного налета). Если у меня с током 0.15А отчистило начисто за 2.5 часа - то при токе в 8А вообще ушло бы раз в 100 меньше времени.

Теперь о формулах: законах, описывающих процесс электролиза с кальцинированной содой. Не будешь соблюдать физико-химические законы (и чтить их) - никакой боженька не поможет, и сработает закон Дарвина в виде очередного трупика. Я не хочу быть трупиком, поэтому на протяжение недели буду изучать вопрос электролиза и снятия ржавчины как физико-химические процессы. Потом ссылку сюда размещу.

Попадается информация о том, что электролиз накачивает металл водородом, и он становится хрупким. Проверю позже. Надо еще от матиза что-нибудь ржавое оторвать и еще выяснить вопрос: почему вентиляция в доме на момент выделения газа не работала.

А еще бывает стиральная сода, того же поля ягодка: Na₂CO₃·10H₂O, pH неизвестен. Чистящее средство "Персоль" есть Na₂CO₃·10H₂O₂, при нагревании разлагается на кислород и стиральную соду - оба вещества начинают бороться с пятнами.

Некоторые детали, действительно, приходится отчищать даже электролизом несколько раз. Судя по всему, мой полуразложившийся кусочек металла - не самый тяжелый случай.

(добавлено 08.05.2016) Пришлось повторить весь курс химии школьный. Стало понятно, что это был за газ. Разобрал весь процесс электролиза с железом, вплоть до наводораживания сталей.

(добавлено 21.05.2016) В магазине "комус" второй раз попадается кальцинированная сода комками (то есть, набрала в себя влагу). Для снятия электролиза это не критично. Однако если требуется более чистая кальцинированная сода - продается в "ашане" по 10 рублей за 100 граммов в маленьких полиэтиленовых пакетиках.

(добавлено 04.07.2016) Сила тока зависит именно от площади поверхности анода: чем больше графитовый стержень из батарейки погружаешь - тем выше ток. На одном стержне от батарейки можно получить начальный ток до 1А при 12В. В процессе электролиза ток возрастает из-за очищения поверхности уже катода, а потом начинает падать из-за загрязнения раствора и разложения воды (при этом объем раствора не уменьшается). Удалось достигнуть 0.91А с начального 0.71А. С учетом, что падение напряжения на мультиметре не равно нулю (при 11.48В/0.85А падало 0.16В), реальный ток несколько выше.

Уже при токе 0.78А раствор начинает закипать, поэтому использование больших токов должно подразумевать тару хотя бы на 3см выше раствора. Крайне желательно использование разъемов "крокодил" силой тока выше 5А (лучше захват - меньше нагрев, лучше энергоэффективность).

По объему водорода выделяется много больше, чем кислорода (коэффициент 2 раза по молярному объему, помноженный на S_катода/S_анода) - опасность взрыва в замкнутом помещении.

Специально передержал деталь в растворе (12 часов). Ни ломкости металла, ни его разрушения не замечено.

Кальцинированная сода из "комуса" почти не окрашивает раствор, из "ашана" - делает голубоватым (неужели, действительно, краситель?).

(добавлено 05.07.2016) Сюрприз: графитовый стержень разрушается гораздо быстрее, чем анод из металла: буквально за несколько часов. Использование нержавейки в роли анода является оптимальным решением, если забыть о токсичности. Вывод из всей этой истории прост: электролиз проводить только на открытом воздухе. Если в этой роли будет открытый балкон - не открывать окна, а провода пропустить через резиновый уплотнитель двери (просто прижать провода дверью). С учетом тока при электролизе до 8А (интернет-мнение) и до 1.5А (мой опыт), а также максимального напряжения напряжения БП ПК 24В, - провод должен быть рассчитан на 24В/11А - это любой провод в изоляции сечением 0.5мм².

Теперь об оксиде железа на уже обработанной детали. Бывают детали, в которые сложно подлезть, чтобы стереть черный налет (или предмет на реставрации, когда железной щеткой нельзя тереть поверхность). При разборе химических процессов наткнулся на способ его снятия лимонной кислотой и опробовал его. Действительно, он работает и с FeO - налет исчез/осыпался на протяжение 4 часов при комнатной температуре, а раствор позеленел. Но такой способ считается менее щадящим, т.к. кислота и металл подъедает (нельзя передерживать, постоянный контроль). Плюс требуется конечная промывка раствором соды: или остатки кислоты подъедят металл на воздухе, и получится нежелательное покрытие (шило на мыло). И нужно быть внимательным: если с Fe₂O₃ выделяется аж 6CO, то что выделяется с FeO - предсказать сложно (кислота органическая).

(добавлено 06.07.2016) Попробовал лимонную кислоту на толстом слое ржавчины на гвоздях - растворила за 29 часов. Как и предполагал: лимонная кислота годится именно для доочистки металла. Для очистки толстой ржавчины: применять высокую концентрацию лимонной кислоты, высокую температуру (вплоть до кипения), частое помешивание - для ускорения процесса, что неудобно.

Раствор кальцинированной соды после электролиза, на практике, сложно поддается регенерации. Непонятно: воды доливать или соды досыпать. Добавление поваренной соли, как катализатора, убило раствор полностью + графитовый анод разрушился буквально через час.

Итого: электролизом снимается грубая ржавчина, лимонной кислотой дотравливается FeO, деталь омывается содовым раствором - и получается почти чистое железо. Газ при реакции с лимонной кислотой - CO₂ (декарбоксилирование лимонной кислоты), темноватый налет на железе - цитрат железа (счищается легко-средне, не выполняет никаких защитных функций, растворим в теплой воде).

В теории, для восстановления монет данные способы снятия оксидов подойдут идеально. Разве что более слабые пропорции реагентов нужны для меньшей концентрации раствора и меньшие токи.

(добавлено 09.07.2016) Проводил эксперименты с графитом. Именно при электролизе кальцинированной соды он разрушается крайне быстро. Графит есть углерод, при растворении в момент электролиза он может реагировать со сталью и выпадать карбидом железа Fe₃C. Условие 2000 градусов не выполняется, однако электролиз не есть НУ.

(добавлено 10.07.2016) При электролизе кальцинированной соды с помощью графитовых стержней нельзя повышать напряжение выше 12В. Возможно, потребуется и более низкое значение - следите за временем разрушения графита на вашем напряжении.

(добавлено 17.07.2016) Странная информация получена на практике. Пусть металл жутко долго передержан в растворе лимонной кислоты. FeO растворился, но остался какой-то налет несмываемый: возможно, кристаллогидраты цитрата железа FeC₆H₅O₇·3H₂O и FeC₆H₅O₇·5H₂O (проблема в том, что в воде не растворяются). Решил чисто ради интереса положить в перекись водорода - раствор стал зеленым спустя часы, а железка получилась настолько чистая, что ввело в окончательный ступор. Дело в том, что ранее лил перекись водорода на стали и железо - они являлись катализатором разложения перекиси водорода на воду и кислород, что приводило к их коррозии (причем ощутимой на глаз). А тут - обратный эффект. Что было - не знаю; написал здесь просто как заметку.

А еще открыл метод локального снятия ржавчины.

(добавлено 01.08.2016) И анодный, и катодный "крокодилы" пошли ржавчиной - но только в воздушной среде: не протирались после работы с раствором. Поэтому требуется переходник, идущий к емкости с раствором: проще возиться с "крокодилами" переходника, чем каждый месяц интенсивного использования укорачивать провод у источника питания, дабы припаять новые "крокодилы".

Окунул "крокодил" переходника-катода в сам раствор, вместе с очищаемым железом. Железо очистилось и таким способом, крокодил остался невредим. Потом подержал железо в растворе лимонной кислоты, стравив FeO, промыл раствором пищевой соды (можно водой), протер и покрасил. Важно: если железо промыть горячим раствором (железо накопит в себе тепловую энергию) и не протереть - коррозия идет просто моментально. Поэтому, после промывки поверхности от остаточных реагентов и протирки: покраску, омеднение или иные манипуляции нужно начинать сразу; не затягивать.

Важно. Оставив электролиз на сутки (в 4 раза больше необходимого времени), естественно, добился приличного по концентрации NaOH в растворе. Купил за 30 рублей на алиэкспрессе полоски для тестирования pH (должны быть у каждого человека, занимающегося химией: проверять новые и измененные растворы). И, ради интереса, окунул - pH =11-12! Естественно, руки в раствор погружать не стал.

Можно считать данный способ снятия ржавчины в один заход полностью отработанным, со всеми желательными и нежелательными сюрпризами. Степень необходимой чистоты железа будет диктовать определенные действия; например, мне важен чистейший металл - поэтому и в лимонную кислоту окунать согласен, и промывать потом.

(добавлено 04.08.2016) Удивительно, но продолжение: модернизация концентрации раствора. На 1 литр воды - столовая ложка с верхом кальцинированной соды. Как понял, зависит от чистоты и химического состава воды. Вообще, когда уже 20-й раз готовишь раствор, 30-й, - уже не заморачиваешься именно о точности дозировки; понимаешь лишь то, что не нужно сыпать на литр не чайную ложку, не половник; и уж тем более не килограмм.

Теги:

Обновлено ( 15.09.2017 10:21 )

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Последние теги

Самые популярные теги

Самые читаемые теги

Случайные теги

Последние новости