Очистка ржавчины и восстановление металла в углеродной среде. Восстановление инструмента дома — удаление ржавчины с металла Восстановление заржавевших механизмов

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.

FAQ (Вопросы, задаваемые часто)
В каком кристаллическом виде получится железо?
Я вижу три возможных варианта(внимание, всё это гипотезы и ИМХО):
1. Вблизи ядра находки атомы железа могут находиться очень плотно друг к другу. После отсоединения атома кислорода, атомы железа скорее соединятся между собой, чем останутся свободными, так как первое является более устойчивым состоянием, а внешние уровни электронов находятся в возбуждённом состоянии, что способствует образованию новых связей.
2. Вблизи ядра находки существуют такие участки кристаллических решёток железа, у которых только часть связей замещена атомами кислорода. Такие фрагменты нельзя назвать металлическим железом, так как они обладают свойствами оксида и не имеют прочность. У таких решёток достаточно отнять атомы кислорода, что бы в них восстановились прежние связи и они превратились заново в металлическое железо.
3. Совмещение двух предыдущих вариантов.
Как будет формироваться поверхность из порошкообразного железа?
Порошковое железо поверхность не сформирует, тк само его образование есть альтернатива кристаллизации. Видимо, оно формируется там, где атомы железа оказываются достаточно далеко друг от друга, что бы соединиться между собой в решётку. Порошковое железо будет удалено при дальнейшей чистке. В близи ядра артефакта плотность атомов железа значительно выше. В этой области возможна кристаллизация железа, если будут необходимые условия.
Почему сталь не отпускается?
При таких температурах многие марки стали должны отпускаться.
Почему сталь не отпускается, если в энциклопедии написано, что при таких температурах происходит отпуск(в зависимости от марки)?
У меня нет точного ответа на этот вопрос. Могу пока выдвинуть только три гипотезы.
1. Первая гипотеза обращается только к правильности постановки вопроса. Отпускается по сравнению с каким состоянием? По сравнению с заводской закалкой или по сравнению с состоянием перед процессом? Сравнивать археологическое железо с заводской закалкой нет смысла, тк в результате усталостных явлений и коррозии эта закалка ослабевает, иногда до ломкости. По сравнению с состоянием предмета до процесса прочность повышается существенно. Дело в том, что при таких температурах происходит освежение порванных связей в кр. решётках стали и происходит перекристаллизация. Поэтому предмет становится существенно прочнее, чем до процесса. Итак, по этой гипотезе сталь не отпускается, потому что утратила первоначальную закалку. Нечему отпускаться, но становится прочнее, тк происходит перекристаллизация.
2. Другая гипотеза. Допустим, происходит отпуск стали. В то же время в этих условиях происходит процесс, который называется цементацией, то есть поверхностное насыщение углеродом, которое приводит к повышению прочности. Два противоречащих друг другу процесса в итоге дают прочность, достаточную для выдержки некоторых нагрузок, возможно, меньшую, чем прочность заводская.
3. Третья гипотеза. Те марки стали, с которыми проводились эксперименты, отпускаются при больших температурах, чем 800С.
Позволяет ли представленный Вами метод термической обработки избавиться от хлоридов?
Хлориды железа и Сульфаты железа при таких температурах разлагаются, кроме FeCl2. Процедуру выведения вредных солей надо провести обязательно, но только на том этапе, который описан выше.
Почему Вы называете Ваш железный ящик реактором?
Потому что в нём происходит химическая реакция
Уместно ли применение к Вашему методу термина "восстановление"?
Уместно, потому что в основе его лежат реакции по отсоединению атомов кислорода, а это восстановительные реакции.
Уместно ли применение к Вашему методу термина "реставрация"?
Уместно, потому что в результате удаётся получить прежние размеры, форму и движение механизмов.

Для спасения старых инструментов потребуется терпение, стойкие абразивы и хорошее зрение.

Забытый обладает странной силой притяжения. Он манит к себе, притягивает. Возьмите его в руки, и следующее, что вы будете делать - соскабливать слой ржавчины ногтем большого пальца, пытаясь разглядеть имя производителя данного инструмента.

Вы смутно помните, как он попал к вам в руки: то ли взяли на распродаже, то ли тесть подарил, а может, оставил на память сердобольный сосед во время переезда, просто чтоб не выкидывать...

«У всех есть эти маленькие затерявшиеся драгоценности» , - как-то заявил мой друг, прекрасный столяр, тяготеющий к коллекционированию разношерстных инструментов, задумчиво глядя на ржавый молоток, валявшийся в углу моего балкона. Рубанки, долото, стамески, молотки, плоскогубцы и целый ворох редких и странных приспособлений для работы с материалами разной твердости из разных стран и эпох украшали его мастерскую.

Но вот что интересно: все эти орудия производства были в идеальном состоянии, даже ржавчины на них не было, а заточка, если она предусматривалась, была словно у нового инструмента. Они ждали своей очереди поработать, сверкая промасленными боками, каждый на своем месте. Всегда это удивляло. Как он держит такие старые инструменты в таком великолепном порядке…? Решил узнать у него секрет.

«Восстановить их довольно легко, - заявил друг, - но, к сожалению, я уезжаю завтра рано утром в командировку, поэтому рассказать всех тонкостей не успею. Почитай-ка ты лучше об этом где-нибудь в Интернете. Там множество неплохих способов найдёшь».

И действительно, нашел. Выдержки из одной такой статьи приведу в этом материале. На мой взгляд, получится неплохая инструкция по практической реставрации старых, давно брошенных на произвол судьбы инструментов.

«Мы взяли с собой кучу старых инструментов и пошли в студию (бывшую церковь в Северном Салеме, Нью-Йорк) приводить их в порядок. Мы поняли, что все, что требуется, - это наличие базовой химии и немного усилий по спасению инструментов, которые выглядят так, будто они пролежали на дне океана век» , - с этого начиналась статья по восстановлению старого ржавого хлама. Но хлам ли это на самом деле?

Круглый боек этого фигурного молотка (на заглавной фотографии) выглядел мертвее мертвого. Но стоило снять ржавчину с металла, отполировать до блеска тронутую ржой сталь, нанести на металл тонкий слой машинного масла и добавить молоточку новую ручку, как жизнь полностью вернулась к этому тонкому инструменту для изящной работы.

Способ очистки большой площади ржавчины. Ржавая, шаткая настольная пила

Отрезной станок со столом Craftsman 1980-х годов, купленный на церковном аукционе за $80

Металлический отрезной станок, который будет стоять в неотапливаемом гараже, магазине или амбаре, рано или поздно заржавеет. Конденсат оседает именно на стальных и чугунных деталях, так как они холоднее окружающего воздуха.

Ржавчина затрудняет скольжение куска фанеры, дерева по столу, который должен быть гладким и неабразивным. Из-за нее становится сложнее выставлять лезвие или регулировать его наклон. Этот стол 1980-х годов производства компании Craftsman, купленный на церковном аукционе за $80, очень скоро обретет вторую жизнь. Вот как его реанимируют.

Первым делом столешницу пилы сняли со станины. После чего ее загрузили в Ford F-150 и отвезли в теплую мастерскую для дальнейшей работы.

ИНСТРУМЕНТЫ ТУСКНЕЮТ, А КОГДА ТУСКНЕЮТ, ИХ ОТКЛАДЫВАЮТ В СТОРОНУ, А КОГДА ОТКЛАДЫВАЮТ В СТОРОНУ, ТО ОНИ НАЧИНАЮТ РЖАВЕТЬ

Хорошая новость состояла в том, что двигатель оказался с двумя конденсаторами: один для начала вращения двигателя, а другой для обеспечения дополнительного толчка для запуска обмотки. Так надежнее. Сам электромотор, вал и шкив двигателя были в хорошей форме. Перед началом работы по ржавчине вся грязь, опилки и паутина были удалены из закутков и полостей пилы.

Работа, ради которой все затевалось, началась.

Для этого ржавую поверхность для начала смочили керосином - он выступал в качестве растворителя и СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости). Оставив его в покое на час, вернулись с дрелью.

Для того чтобы счистить ржавчину , в кулачки дрели зажали абразивную нейлоновую щетку с оксидом алюминия в 240 грит. На низких оборотах порядка 500 (дрель должна быть с регулируемой скоростью вращения), двигаясь вперед и назад, щетка без особого труда очистила ржавчину, не повредив металлическую поверхность.

Будьте готовы к тому, что снятые детали могут не встать обратно на свои места. Именно это произошло с расширяющими столешницу крыльями - не получалось их выровнять с плоскостью столешницы. Их пришлось аккуратно простучать, пока они не встали в пазах в нужное положение. Здесь главное - не торопиться.

Не забывайте поставить все детали обратно при сборке. В случае с пилой речь идет об электромоторе, новом лезвии пилы и других мелких элементах, которые были поставлены на свои законные места.

Метод избавления от ржавчины не для всех: гидролиз в борьбе с ржавчиной от видеоблогера Mizantrop

Как привести в порядок корродировавшие ручные инструменты

От ржавчины и окислов можно очистить любой металлический инструмент. Неважно даже, насколько сильно ржа проникла в структуру металла.

Вот пример:

Чтобы восстановить груду ударных головок молотков и пару топориков, сначала удалите с них все лишнее. Полусгнившие части ручек и старые рукоятки им больше не понадобятся. Обычно, для того чтобы удалить рукоятку, удобнее всего, зажав молоток или топорик в тисках, выбить оставшуюся часть ручки подходящим по диаметру предметом. Или расколоть острым предметом гнилое .

Коррозию можно удалить при помощи белого уксуса. Поместите обрабатываемый металл в пластиковый контейнер, залейте в него достаточное для погружения частей количество белого уксуса.

В зависимости от степени окисления оставьте детали на несколько часов или сутки.

На втором этапе очистки вам потребуется стальная вата. Обратите внимание, что у железной ваты есть восемь классов абразивности: от самого щадящего - 0000# до особо грубого - 4#. Чем толще слой ржавчины, тем более грубый вариант вы должны использовать, в идеале понижая абразивность по мере снятия ржавчины.

Когда ржавчины больше не осталось, тщательно промойте заготовки в чистой воде, чтоб смыть следы уксуса, в конце вытерев детали насухо.

Поцарапанную во время очистки от ржавчины поверхность можно зашлифовать с помощью абразива 100-й зернистости на шлифовальном диске.

Наконец инструменты были протерты минеральным спиртом, загрунтованы антикоррозийным металлическим грунтом и окрашены глянцевой алкидной эмалью.

Режущие кромки топоров были заточены вручную на серии водных камней, используемых для деревообрабатывающего инструмента.

Процесс сборки был завершен установкой ручек с последующим их заклиниванием.

Восстановление не очень сильно ржавого ножа

Возможно ли восстановить точные заржавевшие инструменты?

Восстановление любого составного точного инструмента нужно начинать с тщательной разборки.

Например, рубанок на фото выше. Обратите внимание, что не все части заржавели. Значит, отделяем зерна от плевел и работаем только с теми деталями, где есть .

Большая часть ржавчины была удалена при помощи ручной проволочной щетки. Затем по металлу прошлись грубой наждачкой на 60 грит, продолжили полировкой 1000-й наждачной бумагой.

Чтобы чистовая полировка не доставляла хлопот, наклейте наждачную бумагу на плоскую поверхность и, меняя концы детали, начинайте проводить ей по бумаге до появления нужного блеска и ровности. В качестве смазочного материала можно капнуть пару капель минерального спирта.

ТОЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ТРЕБУЮТ ОСТОРОЖНОГО ПОДХОДА ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ И РЕГУЛИРОВКЕ

Заточка ножа рубанка и полировка ручек довершают восстановительные работы.

Восстановление высшего класса

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 результате воздействия воздуха и других веществ на железо, оно окисляется. Существует электрическая, химическая, электрохимическая реакция, после которой образуется ржавчина. Для очистки ржавого железа и его дальнейшей защиты применяются разные способы.

Методы борьбы с ржавчиной

Коррозия железа портит промышленное оборудование и приносит много убытков. Чтобы этого не происходило, нужно правильно обрабатывать поверхность качественными лакокрасочными материалами. Абразивоустойчивый метод очистки считается самым результативным.

Предотвратить возникновение ржавых пятен можно 3-мя способами:

Конструкционный.
Пассивный.
Активный.

Чтобы не появлялась коррозия, используется конструкционная нержавеющая сталь. Когда проектируется оборудование, все детали защищаются от воздействия коррозийной среды клеящими составами, герметиками, эластичными прокладками.

При активном методе на детали воздействует электрическое поле с помощью оборудования, подающего постоянный ток. Для увеличения электродного потенциала изделий из железа, выбирается подходящее напряжение.

Иногда применяют жертвенные аноды, взятые от более активных элементов, такой способ называется пассивным. Металлические детали помогает защитить специальное антикоррозийное покрытие.

Кислородная коррозия возникает на деталях, покрытых оловом. Краска, эмаль или полимеры используются для защиты открытого металла от воды и воздуха. Часто сталь покрывается оловом, никелем, цинком, хромом. Основной материал остается защищенным даже после частичного разрушения защитного слоя. Цинк отличается более отрицательным потенциалом, поэтому ржавеет первым.

Консервные банки производят из жести. Когда деформируется оловянная прослойка, железо быстро ржавеет, поскольку потенциал такой защиты более положительный. Металл защищают от коррозии методом хромирования.

Цинк и магний имеют более отрицательный потенциал, поэтому прекрасно подходят для покрытия металлов. Такой метод защиты называют катодным, он предотвращает развитие коррозийного налета многих изделий. Цинковые пластины устанавливаются на морские суда, подземные коммуникации, другое оборудование для защиты корпуса.

На цинковой и магниевой прослойках формируется оксидная пленка, которая сдерживает разрушительный процесс. Если в сталь добавить немного хрома, изделия будут защищены.

Газотермическое напыление применяется для борьбы с коррозией и помогает восстановить различное оборудование. С помощью специального оборудования на поверхность наносится другой металл, в результате коррозия происходит медленно.

Металлы, которые предстоит применять в агрессивной среде, обрабатывают термодиффузионным цинковым покрытием. Такой метод обеспечивает наибольшую защиту, покрытие не отслаивается и не откалывается после ударов или деформации.

Металлы обрабатываются кадмием, что хорошо защищает даже в морской воде. Кадмий высокотоксичен, поэтому используется нечасто.

Обработка химическими веществами

Все понимают, почему железные детали ржавеют. Перечислим категории химических реагентов, помогающих избавиться от коррозийных образований:

Преобразователи ржавчины.
Кислоты.

Кислоты – это растворители, состоящие из ортофосфатов, способствующих восстановлению ржавеющих изделий. Технология использования кислоты несложная. Металл нужно очистить от грязи и пыли, обработать кислотой с помощью силиконовой кисти.

Химическое вещество взаимодействует с поврежденной поверхностью 30 минут, после очистки изделие вытирают насухо. Кислота не должна воздействовать на кожу, глаза, слизистые оболочки, поэтому при такой обработке необходимо надевать специальную одежду. Ортофосфатная смесь отличается такими преимуществами:

Щадящее воздействие на железо.
Устранение ржавого налета.
Предотвращение нового корродирования.

Преобразователем обрабатывают всю поверхность металлоизделия. Активные вещества создают защитную антикоррозийную прослойку, которая препятствует ее развитию.

Популярные преобразователи:

Berner – для защиты болтов и гаек, которые плохо откручиваются.
BCH-1 нейтрализует ржавчину на поврежденных участках, вытирается обычной тряпкой.
«Цинкор» очищает от корродирования, предотвращает дальнейшее разрушение.
B-52 – преобразователь в виде геля помогает избавиться от разных видов ржавых пятен.
СФ-1 – им обрабатывают чугун, цинк, алюминий, он надолго продлевает эксплуатационный период железных предметов.

Большинство антикоррозийных составов изготавливаются из токсичных составляющих, поэтому нужно защищаться респираторами, перчатками, очками.

Применение антикоррозийных составов

Качественную антикоррозийную продукцию поставляет на отечественный рынок компания Rocket Chemical. Перечислим самые популярные изделия:

Сильнодействующий ингибитор. После обработки железные предметы в течение года не ржавеют в агрессивной среде.
Литиевая смазка – для защиты и профилактики. Ею обрабатывают дверные петли, железные тросы, цепи, разные механизмы. Защитный слой не смывается дождем.
Силиконовый герметик покрывает металлоизделия с элементами из пластика или резины.
Антикоррозийный спрей – для обработки труднодоступных участков. Распылитель позволяет обеспечить глубокое проникновение в различные механизмы. Предотвращает повторное возникновение ржавого налета.
Спрей для удаления ржавых пятен изготавливается на основе нетоксичных элементов. Им очищают стройматериалы, бытовую технику, ножи и т.д. – действует в течение 5 часов, после этого предмет протирают или моют.

Железо наиболее устойчиво к корродированию в условиях минимальной влажности.

Народные средства

Очищать металл можно подручными материалами:

Лимон и уксус помогают избавиться от легкого налета. Ингредиенты смешиваются в одинаковых пропорциях. После обработки железа нужно подождать 2 часа. Затем смывают, вытирают насухо.
Картофель оказывает разрушительное воздействие на ржавый налет. Картофель разрезают, хорошо солят, прикладывают к пятнам. Продукты окисления смываются с изделий.
Пищевая сода отличается высокой эффективностью. Порошок разбавляется водой до образования густой смеси. Нужно подождать 30 минут, затем вытереть насухо поверхность и удалить оставшуюся грязь.

Непросто обработать ржавчину, чтобы железо не портилось. За качественные средства придется заплатить немалые деньги. Чтобы добиться идеального результата после очистки, придется организовать специальные условия. Это могут позволить себе только крупные промышленные предприятия.

Полезные материалы

Уксус помогает бороться с коррозией, удаляет коричневый налет. Им можно воспользоваться, чтобы очистить монету, лезвие ножа, ключ, украшение.

Лайм с солью – самая эффективная комбинация. Изделие обрабатывают соком, солят, очищают кожурой лайма.

Щавелевая кислота – агрессивное средство, пары, выделяемые в результате химической реакции, воздействуют на слизистую дыхательных путей, поэтому необходима защита. Помещение при этом проветривается. Кислоту растворяют в воде, кладут туда предмет, налет удаляют старой зубной щеткой.