Способы восстановления ржавого железа. Восстановление инструмента дома — удаление ржавчины с металла Физические и химические свойства nanoprotech universal
Шаг 1: Подготовка
Яблочный уксус (белый уксус также сгодится, хотя я еще не пробовал),
- соль (не уверен, что это действительно необходимо - но я знаю, что это хорошо работает для очистки монет, совместно с уксусом),
- пластиковое блюдо достаточно большое, чтобы погрузить ржавые детали или инструмент, который надо восстановить,
- старая зубная щетка.
Шаг 2: Погрузите восстанавливаемый инструмент в уксус
Разместите восстанавливаемый инструмент
, с подлежащей к удалению ржавчины с металла
, в блюдо.
Влейте достаточно уксуса, чтобы погрузить ржавые детали.
Шаг 3: Добавить соль
Обильно насыпьте соль по всей площади восстанавливаемого инструмента.
Шаг 4: Проверьте это завтра
Оставить инструмент в смеси в течение 24 часов.
Шаг 5: Возьмите кисть
На следующий день посмотрите на восстановленный инструмент. Вы должны увидеть в растворе много удалённой ржавчины с металла, хлопьев и мусора.
Используйте старую зубную щетку, чтобы вычистить оставшиеся отложения.
Шаг 6: Пошевелите восстанавливаемый инструмент
Попробуйте поработать восстанавливаемым инструментом. Вы можете почувствовать, что он чуть пошевелился. Подёргайте его несколько раз. Помочите, потрите кистью его немного. Пусть сидят в растворе снова на некоторое время. Пошевелите еще немного. Потрите кистью, повторите. И однажды внезапно вы сможете их провернуть. Пошевелите, потрите кистью и обмакните еще несколько раз.
Если это не сработает, может быть, оставить его еще на 24 часа. Но этого лечения должно быть достаточно, чтобы восстановить инструмент - получить его обратно в рабочем состоянии.
Дайте ему несколько капель масла и поработайте, чтобы разогнать масло и сохранить инструмент от возникновения ржавчины впоследствии. Не уверен, какое масло подходит здесь, я взял масло 3-в-1, которое было под рукой. Некоторые комментаторы будут клясться, что необходимо применять WD40.
И ещё, многие будут продолжать упоминать: что лучший способ восстановить инструмент и удалить ржавчину с металла - это электролитический процесс. Если у вас есть средство, чтобы сделать это, флаг вам в руки!
В каждом доме, среди домашней утвари, предметов интерьера имеются материалы, инструменты или детали, сделанные из металла. Они практичны, износостойки, но рано или поздно подвергаются коррозии. Как предотвратить этот процесс? Чем обработать металл, чтобы он не ржавел?
Существует несколько методов, которые позволяют продлить срок эксплуатации железных деталей и предметов. Наиболее эффективный способ – это обработка химическими веществами. К ним относятся ингибиторные составы, которые покрывают металлические предметы тонкой пленкой. Именно она позволяет предохранить от разрушения изделия. Такие препараты часто используют и в профилактических целях.
Рассмотрим основные методы, позволяющие предотвратить коррозию:
- механическое удаление ржавчины;
- обработка химическими веществами;
- антикоррозийные вещества;
- народные средства от ржавчины.
Механическая очистка
Чтобы выполнить механическую обработку от коррозии вручную, необходимо приобрести щетку по металлу или крупнозернистую абразивную шкурку. Предметы можно обрабатывать сухим или мокрым способом. В первом варианте происходит обычное соскабливание ржавчины, а во втором – шкурка смачивается в растворе Уайт-спирита или в керосине.
Также провести механическую очистку ржавеющих материалов можно с помощью аппаратных средств, таких как:
- Болгарка.
- Шлифовальная машинка.
- Электродрель с насадкой-металлической щеткой.
- Пескоструйный аппарат.
Безусловно, ручным способом можно более тщательно очистить поверхность. Но применяется он на небольших площадях. Аппаратные материалы ускорят рабочий процесс, но при этом они могут нанести вред деталям. Во время обработки снимется большой слой металла. Наиболее оптимальный вариант, который бережно удалит коррозию – пескоструйный аппарат. У такого оборудования есть свой небольшой недостаток – высокая стоимость.
При обработке предметов пескоструйным оборудованием металлическая поверхность не стачивается, а сохраняет свою структуру. Мощная струя песка бережно удаляет ржавчину.
Обработка химическими веществами
Химические препараты делятся на две группы:
- Кислоты (наиболее популярная ортофосфорная);
- Преобразователи ржавчины.
Под кислотами, зачастую, подразумеваются обычные растворители. Одни из них имеют ортофосфорный состав, который позволяет восстановить ржавеющий материал. Способ применения кислоты довольно простой: протрите железо или металл от пыли влажной тряпкой, затем уберите остатки влаги, тонким слоем нанесите кислоту силиконовой кистью на предмет.
Вещество вступит в реакцию с поврежденной поверхностью, оставьте его на 30 минут. Когда деталь будет очищена, протрите обработанное место сухой тряпкой. Перед использованием химических средств от ржавчины наденьте спецодежду. В ходе работы позаботьтесь, чтобы состав не попал вам на открытые участки кожи.
Ортофосфорная кислота имеет ряд преимуществ в сравнении с другими составами. Она бережно воздействует на металлические предметы, удаляет ржавчину и препятствует появлению новых участков заражения.
Преобразователи ржавчины наносятся на всю металлическую поверхность, при этом образуют защитный слой, который в дальнейшем предотвратит коррозию всего предмета. После того как состав высохнет, можно вскрыть его краской или лаком. На сегодняшний день в строительной индустрии производится большое количество преобразователей, наиболее популярными из них являются:
- Модификатор ржавчины Berner. Предназначен для обработки болтов и гаек, которые не поддаются демонтажу.
- Нейтрализатор ржавчины ВСН -1. Используется на небольших участках. Нейтрализует поржавевшие места, образуя серую пленку, которая легко вытирается сухой тряпкой.
- Аэрозоль «Цинкор». Обезжиривающий состав позволяет восстановить предметы, которые находятся в ржавлении, образует защитную пленку на поверхности.
- Это гель быстрого действия, не растекается, он удаляет любые виды коррозии.
- Преобразователь СФ-1. Используется для чугунных, оцинкованных, алюминиевых поверхностей. Удаляет ржавчину, после обработки защищает материал, продлевает его срок эксплуатации до 10 лет.
Большая часть антикоррозийных веществ состоит из токсичных химических соединений. Позаботьтесь, чтобы у вас обязательно был респиратор. Так вы обезопасите слизистую дыхательных путей от раздражения.
Применение антикоррозийных составов
Одна из ведущих химических компаний «Rocket Chemical» предлагает широкий ассортимент антикоррозийной продукции. Но наиболее эффективной считается линейка из пяти веществ:
- Ингибитор продолжительного действия. Обработанные веществом металлические изделия могут находиться круглый год на улице. При этом они защищены от любых погодных воздействий, которые провоцируют коррозийный процесс.
- Защитная литиевая смазка. Материал наносится на поверхность для защиты и профилактики ржавления. Он рекомендуется для нанесения на дверные петли, цепи, тросы, реечные механизмы. Образует защитную пленку, которая не смывается атмосферными осадками.
- Водостойкая силиконовая смазка. Благодаря своему силиконовому составу смазка наносится на металлические поверхности с элементами пластика, винила и резины. Быстро высыхает, образует тонкое, прозрачное, не липкое покрытие.
- Спрей от ржавчины. Препарат применяется для обработки труднодоступных мест, предназначен для глубокого проникновения, защищает изделия от повторного появления ржавчины. Широко используется для обработки резьбовых соединений и болтов от коррозии.
- Раствор, удаляющий коррозийные пятна. В состав раствора входят нетоксичные вещества. Он может применяться как для обработки строительных материалов, так и различных кухонных принадлежностей. Как сделать, чтобы нож не ржавел? Смело обрабатываем его раствором, оставляем на 5 часов, после хорошо вымываем с помощью моющего средства. И нож снова готов к эксплуатации.
На видео: разрушитель ржавчины WD-40.
Народные средства
Что делать если на химические препараты аллергия, а ржавчину с металлических предметов очистить надо? Не отчаивайтесь, существует множество народных средств, которые ничуть не уступают заводским препаратам:
- Cilit — средство для чистки налета и ржавчины в ванной комнате и кухни. Этот гель часто применяется для кранов, смесителей, если нож ржавеет или другие металлические приборы. Также используется для удаления коррозии с любых железных и металлических изделий. Но следует помнить, что его химический состав может разъесть краску.
- Раствор из керосина и парафина. Его нужно приготовить в соотношении 10:1. Оставить настояться на сутки. После обрабатываем поврежденные ржавчиной предметы, оставляем на 12 часов. В завершение нужно очистить обработанное место сухой тряпкой. Такой метод подойдет для строительных материалов и инструментов.
- Coca Cola против ржавчины. Ее щелочной состав разъедает коррозийные пятна. Для этого погрузите предмет в емкость с напитком или смочите тряпку. Оставьте на сутки, после промойте предмет под проточной водой.
Как видите, нет ничего невозможного. Следовательно, выберите для себя более приемлемый вариант, чтобы вернуть металлическим изделиям первозданный вид.
Топ 5 способов удаления ржавчины (1 видео)
В связи с появлением некоего газа, вызывающего мгновенный обжигающий кашель. Данная статья - идентификация этого газа. Статья изобилует формулами; количество формул обусловлено нетривиальностью как самого процесса электролиза, так и самой ржавчины. Химики и химички, помогайте довести статью до полного соответствия реальности; это ваш долг: заботиться о братьях "меньших" при химической опасности.
Пусть есть железо Fe 0:
- если бы на Земле не было воды, то прилетел бы кислород - и сделал оксид: 2Fe + O 2 = 2FeO (черный). Оксид окисляется дальше: 4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 (красно-бурый). FeO 2 не существует, это выдумки школьников; а вот Fe 3 O 4 (черный) вполне реален, но искусственен: подача перегретого пара на железо или восстановление Fe 2 O 3 водородом при температуре примерно 600 градусов;
- но на Земле есть вода - в итоге и железо, и оксиды железа стремятся превратиться в основание Fe(OH) 2 (белое?!. На воздухе быстро темнеет - уж не пункт ли ниже): 2Fe + 2H 2 O + O 2 = 2Fe(OH) 2 , 2FeO + H 2 O = 2Fe(OH) 2 ;
- дальше еще хуже: на Земле есть электричество - все названные вещества стремятся превратиться в основание Fe(OH) 3 (бурое) из-за наличия влаги и разности потенциалов (гальваническая пара). 8Fe(OH) 2 + 4H 2 O + 2O 2 = 8Fe(OH) 3 , Fe 2 O 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 (медленно). То есть, если железо хранить в сухой квартире - ржавеет потихоньку, но держится; повысить влажность или намочить - станет хуже, а в землю воткнуть - совсем плохо будет.
Приготовление раствора для электролиза - тоже интересный процесс:
- сначала проводится анализ имеющихся веществ для приготовления растворов. Почему кальцинированная сода и вода? Кальцинированная сода Na 2 CO 3 содержит металл Na, который стоит намного левее водорода в ряде электрических потенциалов - значит, при электролизе металл не будет восстанавливаться на катоде (в растворе, но не в расплаве), а вода будет разлагаться на водород и кислород (в растворе). Всего 3 варианта реакции раствора: металлы сильно левее водорода не восстанавливаются, слабо левее водорода восстанавливаются с выделением H 2 и O 2 , правее водорода - просто восстанавливаются на катоде. Вот он, процесс омеднения поверхности деталей в растворе CuSo 4 , оцинковке в ZnCl 2 , никелирования в NiSO 4 + NiCl 2 и т.д.;
- разводить в воде кальцинированную соду стоит в безветрии, не спеша и не дыша. Пакет не рвать руками, а разрезать ножницами. Ножницы после этого нужно положить в воду. Любая из четырех видов соды (пищевая, кальцинированная, стиральная, едкий натр) забирает влагу из воздуха; ее срок годности, по сути, определяется временем накопления влаги и комкованием. Т.е., в стеклянной банке срок хранения - вечность. Также любая сода порождает раствор гидроксида натрия при смешивании с водой и электролизе, отличаясь только концентрацией NaOH;
- смешивается кальцинированная сода с водой, раствор становится голубоватого цвета. Казалось бы, прошла химическая реакция - а вот нет: как в случае с поваренной солью и водой, раствор не имеет химической реакции, а имеет лишь физическую: растворение твердого вещества в жидком растворителе (воде). Данный раствор можно выпить и получить отравление легкой-средней тяжести - ничего смертельного. Или выпарить и получить кальцинированную соду обратно.
Выбор анода и катода - целая затея:
- анод желательно выбрать твердым инертным материалом (чтоб не разрушался, в т.ч. от кислорода, и не участвовал в химических реакциях) - именно поэтому в роли него выступает нержавейка (начитался ереси в интернете, чуть не отравился);
- именно чистое железо является катодом, иначе ржавчина будет выступать чрезмерно высоким сопротивлением электрической цепи. Чтобы поместить очищаемое железо полностью в раствор, нужно припаять или прикрутить его к какому-нибудь другому железу. Иначе металл держателя железа сам примет участие растворе как неинертный материал и как участок цепи с наименьшим сопротивлением (параллельное соединение металлов);
- пока не уточнено, но должна быть зависимость протекающего тока и скорости электролиза от площади поверхности анода и катода. То есть, одного болта из нержавейки M5x30 может не хватить для быстрого снятия ржавчины с двери автомобиля (для реализации всего потенциала электролиза).
Пусть для примера возьмем инертные анод и катод: рассмотрение электролиза только голубого раствора. Как только подается напряжение - раствор начинает преображаться до конечного: Na 2 CO 3 + 4H 2 O = 2NaOH + H 2 CO 3 + 2H 2 + O 2 . NaOH - гидроксид натрия - бешеная щелочь, едкий натр, Фредди Крюгер в кошмарном сне: малейший контакт этого сухого вещества с влажными поверхностями (кожа, легкие, глаза и т.д.) вызывает адскую боль и быстрые необратимые (но восстановимые при легкой степени ожога) повреждения. К великому счастью, гидроксид натрия растворен в угольной кислоте H 2 CO 3 и воде; когда вода окончательно испарится водородом на катоде и кислородом на аноде - образуется максимальная концентрация NaOH в угольной кислоте. Этот раствор ни пить, ни нюхать уже категорически нельзя, совать пальцы тоже нельзя (чем дольше электролиз - тем больше жжет). Можно прочистить им трубы, при этом понимая его высокую химическую активность: если трубы пластиковые - можно и подержать часа 2, но если металлические (заземленные, кстати) - и трубы съедать начнет: Fe + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 , Fe + H 2 CO 3 = FeCO 3 + H 2 .
Это первая из возможных причин удушливого "газа", физико-химический процесс: насыщение воздуха раствором концентрированного едкого натра в угольной кислоте (кипящими пузырьками кислорода и водорода как носителями). В книгах 19 века угольная кислота идет как отравляющее вещество (в большом количестве). Именно поэтому водители, устанавливающие АКБ в салоне автомобиля, получают повреждения от серной кислоты (по сути, тот же электролиз): в процессе сверхтока на сильно разряженную АКБ (автомобиль не имеет ограничения по току) электролит кратковременно вскипает, серная кислота выходит вместе с кислородом и водородом в салон. Если же помещение сделать полностью герметичным - из-за кислород-водородной смеси (гремучий газ) можно получить неплохой бабах с разрушением помещения. На ролике показан бабах в миниатюре : вода под действием расплавленной меди разлагается на водород и кислород, а металл более 1100 градусов (представляю, как жахнет полностью заполненная им комната)... О симптомах вдыхания NaOH: едкий, ощущение жжения, боли в горле, кашель, затрудненное дыхание, одышка; симптомы могут быть отсроченными. По ощущениям вполне подходит.
...при этом Владимир Вернадский пишет о том, что жизнь на Земле без растворенной в воде угольной кислоты невозможна.
Заменяем катод на ржавую железку. Начинается целая серия веселых химических реакций (и вот он, борщ!):
- ржавчина Fe(OH) 3 и Fe(OH) 2 , как основания, начинают реагировать с угольной кислотой (выделяемой на катоде), получая сидерит (красно-бурый): 2Fe(OH) 3 + 3H 2 CO 3 = 6H 2 O + Fe 2 (CO3) 3 , Fe(OH) 2 + H 2 CO 3 = FeCO 3 + 2(H 2 O). Оксиды железа не участвуют в реакции с угольной кислотой, т.к. нет сильного нагрева, а кислота слабая. Также электролиз не восстанавливает железо на катоде, т.к. основания эти - не раствор, а анод - не железный;
- едкий натр, как основание, не реагирует с основаниями. Необходимые условия для Fe(OH) 2 (амфотерный гидроксид): NaOH>50% + кипение в атмосфере азота (Fe(OH) 2 + 2NaOH = Na2). Необходимые условия для Fe(OH) 3 (амфотерный гидроксид): сплавление (Fe(OH) 3 + NaOH = NaFeO 2 + 2H 2 O). Необходимые условия для FeO: 400-500 градусов (FeO+4NaOH=2H 2 O+Na 4 FeO 3). А, может, с FeO идет реакция? FeO + 4NaOH = Na 4 FeO 3 + 2H 2 O - но только при температуре 400-500 градусов. Ну хорошо, может, гидроксид натрия удаляет часть железа - и ржавчина просто отваливается? Но и тут облом: Fe + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 - но при кипении в атмосфере азота. Какого же фига раствор едкого натра без электролиза удаляет ржавчину? А никак он не удаляет (я сливал именно прозрачный раствор едкого натра из "ашана"). Он удаляет жир, а в моем случае с кусочком матиза растворил краску и грунтовку (стойкость грунтовки к NaOH есть в ее ТТХ) - что обнажило чистую железную поверхность, ржавчина просто отпала. Вывод: кальцинированная сода нужна только для получения кислоты электролизом, которая очищает металл, забирая ржавчину на себя в ускоренном темпе; гидроксид натрия как бы не при делах (но будет реагировать с мусором в составе катода, очищая его).
О сторонних веществах после электролиза:
- раствор изменил свой цвет, стал "грязным": с прореагировавшими основаниями Fe(OH) 3 , Fe(OH) 2 ;
- черный налет на железе. Первая мысль: карбид железа Fe 3 C (карбид трижелеза, цементит), нерастворимый в кислотах и кислороде. Но условия не те: для его получения нужно подать температуру 2000 градусов; и в химических реакциях нет свободного углерода, который мог бы присоединиться к железу. Вторая мысль: один из гидридов железа (насыщение железа водородом) - но и это неверно: не те условия получения. А потом дошло: оксид железа FeO, основной оксид не реагирует ни с кислотой, ни с едким натром; а также Fe 2 O 3 . А амфотерные гидроксиды находятся слоями выше основных оксидов, защищая металл от дальнейшего проникновения кислорода (не растворяются в воде, препятствуют доступу воды и воздуха к FeO). Можно отчищенные детали положить в лимонную кислоту: Fe 2 O 3 + C 6 H 8 O 7 = 2FeO + 6CO + 2H 2 O + 2H 2 (особое внимание на выделение угарного газа и на то, что кислота и металл ест при контакте) - а FeO снимается обычной щеткой. А если нагреть высший оксид в угарном газе и при этом не угореть - то он восстановит железо: Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2 ;
- белые хлопья в растворе: некие соли, нерастворимые при электролизе ни в воде, ни в кислоте;
- прочие вещества: железо изначально "грязное", вода изначально не дистиллированная, растворение анода.
Вторая из возможных причин удушливого "газа", физико-химический процесс: железо, как правило, не чистое - с оцинковкой, грунтовкой и прочими сторонними веществами; а вода - с минералами, сульфатами и т.д. Их реакция при электролизе носит непредсказуемый характер, в воздух может выделяться что угодно. Однако мой кусочек был настолько мал (0.5x100x5), и вода водопроводная (слабо минерализованная) - эта причина маловероятна. Также отпала идея наличия посторонних веществ в самой кальцинированной соде: на упаковке в составе указана только она.
Третья из возможных причин удушливого газа, химический процесс. Если катод восстанавливается, то анод обязан разрушаться окислением, если не инертный. Нержавеющая сталь содержит в себе около 18% хрома. И этот хром при разрушении попадает в воздух в виде шестивалентного хрома или его оксида (CrO 3 , хромовый ангидрид, красноватый - далее речь о нем), сильного яда и канцерогена с отсроченным катализом рака легких. Летальная доза 0.08г/кг. Воспламеняет бензин при комнатной температуре. Выделяется при сварке нержавеющей стали. Ужас в том, что симптомы у него такие же, как у гидроксида натрия при вдыхании; и гидроксид натрия уже кажется безобидным зверьком. Судя по описанию случаев возникновения хотя бы бронхиальной астмы, нужно поработать кровельщиком 9 лет, дыша этой отравой; однако описывается явный отсроченный эффект - то есть, может выстрелить и через 5, и через 15 лет после однократного отравления.
Как проверить, выделялся ли хром из нержавейки (куда - вопрос останется). Болт после реакции стал более блестящим, по сравнению с таким же болтом из той же партии - плохой признак. Как выяснилось, нержавейка является таковой, пока существует оксид хрома в виде защитного покрытия. Если оксид хрома был разрушен окислением при электролизе - значит, такой болт будет ржаветь интенсивнее (свободное железо среагирует, а потом хром в составе нетронутой нержавейки окислится до CrO). Поэтому создал все условия для ржавления двух болтов: соленая вода и температура раствора 60-80 градусов. Нержавеющая сталь марки A2 12Х18Н9 (Х18Н9): она содержит в себе 17-19% хрома (а в нержавеющих сплавах железо-никелевых хрома еще больше, до ~35%). Один из болтов порыжел в нескольких местах, все места - в зоне контакта нержавейки с раствором! Самый рыжий - по линии соприкосновения с раствором.
И мое счастье, что сила тока была тогда всего 0.15А при электролизе, была закрыта кухня и открыто окно в ней. В сознании четко впечаталось: исключить нержавейку из электролиза или делать это на открытой местности и на расстоянии (нет нержавейки без хрома, это ее легирующий элемент). Потому что нержавейка НЕ является инертным анодом при электролизе: растворяется и выделяет ядовитый оксид хрома; диванные химики, убейтесь об стену, пока от ваших советов кто-нибудь не сдох! Остался вопрос, в каком виде, сколько и куда; но с учетом выделения на аноде именно чистого кислорода, CrO уже точно окисляется до промежуточного оксида Cr 3 O 2 (тоже ядовит, ПДК 0.01мг/м 3), а далее - до высшего оксида CrO 3: 2Cr 2 O 3 + 3O 2 = 4CrO 3 . Последнее остается предположением (необходимая щелочная среда присутствует, но нужен ли сильный нагрев для данной реакции), но лучше перестраховаться. Даже анализы крови и мочи на хром сложно сделать (отсутствуют в прайсах, нет даже в расширенном общем анализе крови).
Инертный электрод - графит. Надо в троллейбусное депо зайти, с выброшенных щеток поснимать. Потому что даже на алиэкспрессе по 250 рублей за штырь. И это самый дешевый из инертных электродов.
А вот еще 1 реальный пример, когда диванный электроник привел к материальным потерям . И к правильным знаниям, правда. Как и в этой статье. Польза от диванных пустословов? - вряд ли, они сеют хаос; и приходится подтирать за ними.
Склоняюсь к первой причине удушливого "газа": испарение в воздух раствора гидроксида натрия в угольной кислоте. Потому что при оксидах хрома используют именно шланговые противогазы с механической подачей воздуха - я бы задохнулся в своем жалком РПГ-67, однако в нем было дышать ощутимо легче в самом эпицентре.
Как проверить наличие оксида хрома в воздухе? Запустить процесс разложения воды в чистом растворе кальцинированной соды на графитовом аноде (выковырять из карандаша, но не каждый карандаш содержит именно чистый графитовый стержень) и железном катоде. И рискнуть еще раз вдохнуть воздух на кухне через 2.5 часа. Логично? Почти: симптомы едкого натра и шестивалентного оксида хрома идентичные - наличие едкого натра в воздухе не докажет отсутствие паров шестивалентного хрома. Однако отсутствие запаха без нержавейки четко выдаст результат присутствия шестивалентного хрома. Проверил, запах был - фразу с надеждой "ура! Я дышал едким натром, а не шестивалентным хромом!"
можно растаскивать на анекдоты.
Что еще забыли:
- как существует кислота и щелочь вместе в одном сосуде? По идее, должны возникнуть соль и вода. Здесь очень тонкий момент, который можно понять только экспериментально (не проверял). Если разложить всю воду при электролизе и изолировать раствор от солей в осадке - варианта 2: останется либо раствор едкого натра, либо едкого натра с угольной кислотой. Если последняя есть в составе - начнется выделение соли в нормальных условиях и выпадение... кальцинированной соды: 2NaOH + H 2 CO 3 = Na 2 CO 3 + 2H 2 О. Проблема в том, что она в воде растворится тут же - жаль, на вкус нельзя попробовать и сравнить с исходным раствором: вдруг едкий натр не весь прореагировал;
- взаимодействует ли угольная кислота с самим железом? Вопрос серьезный, т.к. образование угольной кислоты происходит именно на катоде. Проверить можно, создав более концентрированный раствор и делать электролиз до тех пор, пока тонкий кусочек металла полностью не растворится (не проверял). Электролиз проходит как более щадящий метод снятия ржавчины, чем травление кислотой;
- какие симптомы вдыхания гремучего газа? Никаких + нет ни запаха, ни цвета;
- реагирует ли едкий натр и угольная кислота с пластиком? Сделать идентичный электролиз в пластиковой и стеклянной таре и сравнить мутность раствора и прозрачность поверхности тары (не проверял на стекле). Пластик - стал менее прозрачным в местах соприкосновения с раствором. Однако это оказались соли, легко счищаемые пальцем. Стало быть, пищевой пластик с раствором не реагирует. Стекло используют для хранения концентрированных и щелочей, и кислот.
Если много надышались обжигающего газа, независимо, NaOH это или CrO 3 - нужно принять "унитиол" или аналогичный препарат. И действует общее правило: какое бы отравление ни произошло, какой бы силы и происхождения оно ни было, - пить много воды в последующие 1-2 суток, если позволяют почки. Задача: убрать токсин из организма, и если рвотой или отхаркиванием этого не сделать - дать дополнительные возможности сделать это печени и мочевой системе.
Самое обидное, что это все школьная программа 9 класса. Блин, мне 31 год - и я не сдам ЕГЭ...
Электролиз интересен тем, что он поворачивает время вспять:
- раствор NaOH и H 2 CO 3 в нормальных условиях приведет к образованию кальцинированной соды, электролиз же инвертирует эту реакцию;
- железо в естественных условиях окисляется, а при электролизе восстанавливается;
- водород и кислород стремятся соединиться как угодно: смешаться с воздухом, сгореть и стать водой, впитаться или среагировать с чем-нибудь; электролиз же, наоборот, порождает газы различных веществ в чистом виде.
Локальная машина времени, не иначе: возвращает положение молекул веществ в исходное состояние.
Согласно формулам реакций, раствор из порошкового едкого натра опаснее при его создании и электролизе, но эффективнее в отдельных ситуациях:
- для инертных электродов: NaOH + 2H 2 O = NaOH + 2H 2 + O 2 (раствор является источником чистого водорода и кислорода без примесей);
- интенсивнее реагирует с органическими материалами, отсутствует угольная кислота (быстрый и дешевый обезжириватель);
- если и в качестве анода взять железо - оно начнет растворяться на аноде и восстанавливаться на катоде, утолщая слой железа на катоде при отсутствии угольной кислоты. Это - способ восстановления материала катода или покрытие его другим металлом тогда, когда под рукой нет раствора с нужным металлом. Снятие ржавчины, по мнению экспериментаторов, тоже идет быстрее, если анодом сделать железо в случае с кальцинированной содой;
- но концентрация NaOH в воздухе при испарении будет выше (еще нужно решить, что опаснее: угольная кислота с едким натром или влага с едким натром).
Ранее я писал об образовании, что куча времени теряется зря в школе и вузе. Эта статья не отменяет этого мнения, потому что рядовому человеку не пригодится в жизни матан, органическая химия или квантовая физика (только на работе, и когда мне потребовался матан спустя лет 10 - я его учил заново, совсем ничего не помнил). А вот неорганическая химия, электротехника, физические законы, русский и иностранный языки - это то, что должно быть приоритетным (еще бы ввести психологию взаимодействия полов и основы научного атеизма). Вот, учился не на факультете электроники; а потом бац, приперло, - и Visio научился пользоваться, и MultiSim и часть обозначений элементов выучил, и т.д. Если бы учился даже на факультете психологии - результат был бы тем же самым: приперло в жизни - вгрызся - разобрался. Но если бы в школе на естественных науках и языках был усилен акцент (и объяснили юным людям, почему усилен) - жить было бы проще. Что в школе, что в институте на химии: про электролиз рассказали (теория без практики), а про ядовитость паров - нет.
Напоследок пример получения чистых газов (с помощью инертных электродов): 2LiCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2LiOH. То есть, сначала травимся чистейшим хлором, а потом взрываемся водородом (опять к вопросу безопасности выделяемых веществ). Если бы был раствор CuSO 4 , а катод железом - металл бы из основания выбыл и оставил кислородсодержащий кислотный остаток SO4 2- , он не участвует в реакциях. Если бы кислотный остаток не содержал кислород - он бы разложился на простые вещества (что и видно на примере C 1 - , выделяющийся как Cl 2).
(добавлено 24.05.2016) Если нужно вскипятить NaOH со ржавчиной для их взаимной реакции - почему бы нет? Азота в воздухе 80%. Эффективность снятия ржавчины возрастет в разы, однако тогда точно этот процесс нужно делать на открытом воздухе.
О наводораживании металла (повышение хрупкости): не нашел никаких формул и адекватных мнений на эту тему. Если будет возможность - поставлю электролиз металла на несколько суток, добавляя реагент, - а потом постучу молотком.
(добавлено 27.05.2016) Графит можно вытащить из использованной солевой батарейки. Если будет упорно сопротивляться разборке - деформировать ее в тисках.
(добавлено 10.06.2016) Наводораживание металла: H + + e - = H адс. H адс + H адс = H 2 , где АДС - адсорбция. Если металл обладает при необходимых условиях растворять в себе водород (вот это номер!) - то он его в себе растворяет. Условия возникновения для железа не обнаружены, а для стали описаны в книге Шрейдера А.В. "Влияние водорода на химическое и нефтяное оборудование". На рисунке 58 стр. 108 есть график марки 12Х18Н10Т: при давлении, сравнимым с атмосферным, и температурой 300-900 градусов: 30-68см 3 /кг. На рисунке 59 указаны зависимости для иных марок сталей. Общая формула наводораживания стали: K s = K 0 · e -∆H/2RT , где K 0 - предэкспоненциальный множитель 1011л/моль·с, ∆H - теплота растворения стали ~1793K), R - универсальная газовая постоянная 8.3144598Дж/(моль·K), T - температура среды. В итоге при комнатной температуре 300K имеем K s = 843л/моль. Число не корректное, нужно перепроверить параметры.
(добавлено 12.06.2016) Если едкий натр не взаимодействует с металлами без высокой температуры - это безопасный (для металла) обезжириватель поддонов, кастрюль и прочего (железо, медь, нержавейка - но не алюминий, тефлон, титан, цинк).
С наводораживанием - уточнения. Предэкспоненциальный множитель K 0 лежит в диапазоне 2.75-1011л/моль·с, это не постоянная величина. Вычисление его для нержавеющей стали: 10 13 · C m 2/3 , где C m - атомная плотность стали. Атомная плотность нержавеющей стали 8 · 10 22 ат/см 3 - K 0 = 37132710668902231139280610806.786ат./см 3 = - а дальше все, залип.
Если всмотреться в графики Шрейдера, можно сделать примерный вывод о наводораживании стали в НУ (уменьшение температуры в 2 раза замедляет процесс в 1.5 раза): примерно 5.93см 3 /кг при 18.75 градусов Цельсия - но не указано время проникновения в металл такого объема. В книге Сухотина А.М., Зотикова В.С. "Химическое сопротивление материалов. Справочник" на станице 95 в таблице 8 указано влияние водорода на длительную прочность сталей. Оно позволяет понять, что наводораживание сталей водородом под давлением 150-460 атмосфер изменяет предел длительной прочности максимум в 1.5 раза на промежутке 1000-10000 часов. Поэтому не стоит рассматривать наводораживание сталей при электролизе в НУ как разрушающий фактор.
(добавлено 17.06.2016) Хороший способ разборки батарейки: не сплющивать корпус, а распускать как бутон тюльпана. От плюсового входа по кусочку отгибать вниз части цилиндра - плюсовой вход снимается, графитовый стержень оголяется - и плавно выкручивается пассатижами.
(добавлено 22.06.2016) Самые простые батарейки для разборки - ашановские. А то в некоторых моделях попадаются 8 кружков пластика для фиксации графитового стержня - его становится трудно вытащить, начинает крошиться.
(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 БП ПК 24В, - провод должен быть рассчитан на 24В/11А - это любой провод в изоляции сечением 0.5мм 2 .
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 Fe 2 O 3 выделяется аж 6CO, то что выделяется с FeO - предсказать сложно (кислота органическая). Предполагается, что FeO + C 6 H 8 O 7 = H 2 O + FeC 6 H 6 O 7 (образование цитрата железа) - но у меня и газ выделяется (3Fe + 2C 6 H 8 O 7 → Fe 3 (C 6 H 5 O 7) 2 + 3H 2). Еще пишут, что лимонная кислота разлагается на свету и температуре - не найду никак корректной реакции.
(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 - CO 2 (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 Fe 3 C. 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) Открыл метод локального снятия ржавчины .
(добавлено 25.07.2016) Вместо лимонной кислоты можно использовать щавелевую.
(добавлено 29.07.2016) Марки стали A2, A4 и прочие пишутся английскими буквами: импортная и от слова "austenitic".
(добавлено 11.10.2016) Оказывается, существует еще 1 тип ржавчины: метагидроксид железа FeO(OH). Образуется при закапывании железа в землю; на Кавказе использовали данный метод ржавления полосового железа, чтобы насытить его углеродом. Через 10-15 лет полученная высокоуглеродистая сталь становилась саблями.
Коррозия – главный враг всему, что есть металлическое – от забора до кузова автомобиля. Факт, что коррозийный процесс необратимый, безвозвратно уничтожающий металлические изделия. Поэтому так важно «вмешаться» в этот процесс и остановить его, что можно сделать при помощи удалителя ржавчины, или, как его еще называют – «преобразователь ржавчины».
Что такое удалитель ржавчины
Удалитель ржавчины – концентрат химически активных веществ, останавливающих ржавление металла и защищающих его поверхность от коррозии.
Основой данного продукта является ортофосфорная (фосфорная) кислота (до 48% в зависимости от марки производителя). Дополнительно в средство вводятся ингибиторы для более комфортной работы с препаратом, ведь, как известно, данная кислота способна обжечь кожу и разрушить зубы.
Функции преобразователя ржавчины:
- «Съедание» продуктов коррозии и остановка последующего ржавления металла.
- Удаляет кислотные пятна с изделий и покрытий из меди, латуни, алюминия и прочих видов металла.
- Восстанавливает пористую поверхность поврежденного коррозией металла.
- Хорошо смачивает поверхность металла.
- Улучшает адгезию грунтовки и других покрытий после обработки.
Концентрат хорошо растворяется в воде, поэтому его можно разбавлять до необходимого состояния. Например, если ржавление на поверхности незначительное, не стоит использовать продукт в концентрированном состоянии.
Как использовать удалитель ржавчины
В зависимости от степени ржавления и разновидности металла, который требуется очистить, удалитель ржавчины используется в разной концентрации. Также отличается и время воздействия препарата, нанесенного на окалину.
- Очищение железистых металлов, сильно поврежденных коррозией.
Чтобы удалить толстый слой ржавчины, необходимо взять часть концентрата и развести его в трех частях воды. Тщательно перемешать и нанести жесткой щеткой на поврежденный металл либо опустить металлические изделия с окалиной в полученный раствор. Время воздействия в обоих случаях – от 25 минут до часа.
По истечении времени, очищенные поверхности и изделия нужно тщательно промыть водой и полностью высушить. Для лучшего эффекта можно покрыть обработанные поверхности влаговытесняющим составом.
- Очищение нежелезистых металлов, сильно поврежденных коррозией.
Чтобы удалить ржавчину с нежелезистых металлов, необходимо приготовить раствор из удалителя ржавчины и воды в пропорции 1/7 или 1/10 в зависимости от степени поражения металла окалиной.
Готовым раствором тщательно обработать изделия и поверхности, оставив средство для воздействия на 20-60 минут. Затем тщательно промыть чистой водой обработанные поверхности и дать полностью высохнуть.
- Очищение железистых металлов несильно поврежденных коррозией.
В данном случае раствор готовится в такой пропорции: одна часть концентрата на 15-20 частей воды. Тщательно смешать и обработать ржавые изделия и поверхности из металла. Оставить для воздействия на срок до 40 минут.
Чтобы ускорить процесс очищения металла от ржавчины, раствор можно нагреть до 60 градусов, после чего применить его по назначению и выждать половину от стандартного времени воздействия.
В завершении процедуры – вымыть изделия и поверхности водой, тщательно высушить и обработать водоотталкивающим составом.