Електроліз (гідроліз) іржі: особистий досвід. Дуже детально.
Такий теми не знайшов, тому створив нову.
При перебиранні супорта, на ньому була виявлена шарувата іржа, яку ні щітка, ні наждачка не брали. Брало її тільки зубило, але це здалося мені вандалізмом і анані..мом. Тому вирішив спробувати спосіб, до якого раніше я б нізащо не вдався, тому що я круглий гуманітарій і у фізиці / хімії знань нуль.
Так ось, одного разу, на просторах Драйв2 мені попався на очі пост про те, як за допомогою електролізу очищали іржу. Результат перевершував всі очікування. Від безвиході вирішив спробувати.
Я не фізик і не хімік, тому все що я напишу нижче, я дізнався з чужих звітів, відгуків та особистої практики.
Трохи теорії. Під впливом постійного струму, електрику від анода через електроліт йде до катода, через що на поверхні катода руйнуються оксиди, бруд та інші відкладення. Причому самої поверхні катода, ніби як, нічого серйозного не загрожує. Для анода наслідки сумні. В результаті це процедури виділяється водень. А на поверхні катода утворюється стан облоги залізо (яке було окисленим у вигляді іржі). Більше з теорії я Вам нічого не розповім, бо я гуманітарій і не шарю чому це виходить, але воно просто працює.
Що нам потрібно.
Нам потрібен джерело постійного струму, бажано з амперметром. У моєму випадку це було зарядний пристрій. Ще підійде автомобільний акумулятор, блок живлення від комп'ютера або блок від електрозварювання.
Також нам потрібна пластикова ємність. Скляна може розбитися, а металеву роз'їсть до друшлак. Тому пластик: відро, таз. У моєму випадку було було відро від якоїсь фарби.
Нам потрібен анод. В ідеалі це нержавіюча сталь. Магнітна або НЕ магнітна - все одно, головне що б нержавіюча сталь. Але люди використовують і просто непотрібне підручний залізо і теж виходить. Правда у нього є один мінус, але про це пізніше. Також в теорії може підійти і інший метал (мідь, алюміній, латунь), але я не пробував і відгуків не знаходив.
Також нам потрібен електроліт. В даному випадку він виходить шляхом змішування водопровідної води з содою кальцинованої (Карбонат натрію Na2CO3) або з содою каустичної (Гідроксид натрію NaOH). Сода кальчінірованная - це т.зв. пральна сода, з її допомогою щось там перуть. Каустична сода - це «кріт» для прочищення зливних труб. Вона виглядає як маленькі білі кульки. Її можна купити на ринку з рук (у бабки який-небудь) або в найближчому супермаркеті у відділі побутової хімії. Шукайте невеликі пакетики з написом «Містер кріт» або якось так. Це засіб на 100% складається з каустичної соди. Коштує такий пакетик 6-8 грн. в ньому 80 гр. Звичайна харчова сода не підійде - реакції не буде. Кажуть, що прокалив харчову соду на гарячій сковорідці до стану крохмалю, можна таким чином зробити кальциновану соду, але я не пробував. Якщо не знайшли соду, шукайте рідкий засіб для прочищення труб - в його склад входить каустик у великій кількості.
В якості електроліту підійде також і кислота. Будь-яка - ортофосфорна, соляна, сірчана. Але у неї теж є свій мінус, хоча хто використовує і її.
Про дозуванні я рас скажу нижче.
Оскільки процес вважається небезпечним, то нам будуть потрібні гумові рукавички, окуляри. Бажано закрити всі частини тіла одягом. Це запобіжні заходи. Якщо електроліт потрапив на шкіру або очей - негайно промити великою кількістю води.
Весь процес повинен відбуватися в добре провітрюваному приміщенні - гаражі або на балконі, тому що в процесі виділяється водень. Один кадр робив це вдома у ванній і у нього бахнуло - вилетів склопакет у ванній.
Принципова схема процесу.
В пластикове відро затоках воду, додаємо соду / кислоту. Перемішуємо. Кладемо катод (детальку) і анод (нержавійку). До анода (нержавійці) підключаємо плюс «+», а до катода (детальці) - мінус «-». Підключаємо до джерела постійного струму і спостерігаємо моментальну реакцію - бурління. При цьому процесі анод (нержавейка) як би розчиняє і притягує до себе іржу і відкладення з очищується деталі. А оскільки нержавіючої сталі не окислюється, що до неї іржа не прилипає (або в незначних кількостях), на відміну від використання простого заліза в якості анода.
Необхідно зауважити, що найбільша інтенсивність реакції на детальці помічена з боку анода (нерж.). Зі зворотного боку вона в рази менше, тому детальку час від часу повертати, як гриль на рожні. Крім того, швидше за все іржа роз'їдається з тонких елементів деталі - особисте спостереження. Не знаю чому.
Після реакції на поверхні з'являється чорний наліт - стан облоги залізо, яке випало після розпаду іржі. Воно легко зчищається щіткою по металу.
Вода з відра просто виливається в унітаз - там просто залишки соди.
Управління процесом (особистий досвід).
Інтенсивність процесу, тобто швидкість реакції, в першу чергу залежить від сили струму. Процес може зажадати стільки струму, скільки наш джерело може не витримати. У мене на зарядному пристрої зашкалила стрілка амперметра, перегорів запобіжник і подплавит лицьова панель. Після цього я з'ясував, що інтенсивність процесу можна регулювати змінюючи площа реакції, тобто площа катода або анода. Але якщо детальку (катод) з електроліту виймати нам не бажано, то можна зменшити площу анода, трохи витягнувши його з води. Тим самим ми зменшимо площу поверхні, через яку проходить реакція, що призведе до зменшення необхідної сили струму. Це збереже нам джерело струму, але уповільнить реакцію - потрібно більше часу.
Щільність електроліту, впливає на швидкість реакції та її тривалість, але особливо не впливає на силу споживаного струму. Тобто на розбавленому електроліті реакція припиниться раніше, ніж на більш концентрованому.
Обсяг електроліту впливає тільки на тривалість реакції, а на струм не впливає або не суттєво.
Три спроби.
Перша. У відрі супорт зі скобою. 10 літрів води на 2 пакетика «крота» по 80 грам кожен. В якості анода - кришка від каструлі з нержавійки, діаметром близько 15 см. Вона повністю у воді. Після подачі струму, стрілка амперметра зашкалила за 15 А, перегорів запобіжник на 15 А і подплавит панелька. Припускаю, що сила струму була 20-25 А. Концентрації 160 грам соди на 10 л води вистачило на 60-70 хв. Реакції при такому струмі.
Після підняття анода з води на половину (тільки половина кришки занурена в електроліт), амперметр показав 10-12 А струму.
Результат чудовий - 95-97% іржі видалено. Залишилося менше 5% в «глибоких» місцях, звідки вона без проблем була зіскоблити викруткою. В іншому - голий чавун.
Друга. У відрі скоба від супорта. 4 літри води і 1 пакетик соди (80 грам). Анод той же, але в воді тільки на половину. Після подачі струму, амперметр показує 5-7 А. Мабуть позначається мала площа поверхні скоби. Концентрації 80 грам соди на 4 літри вистачило на 70 хвилин.
Результат хороший. Очищено близько 80% іржі. Треба було збільшити концентрацію соди в електроліті і подовше потримати процес.
Третя. У відрі супорт без скоби. 8 літрів води на 160 грам соди (2 пакетика). Кришка (анод) на половину у воді. Після подачі струму амперметр показує 8-11 А струму. Концентрації при 8-11 А струму вистачило на 75-85 хвилин, приблизно. Після чого реакція припинилася (запас соди в електроліті вичерпаний). Супорт очищений від жита відсотків на 90. Шарувата іржа залишилася в деяких місцях.
До слова сказати, в деяких джерелах називається концентрація близько 1 ст.ложки соди на 1 літр води. А на нержавіючої кришці після трьох раз з'явилися не наскрізні, але досить глибокі і довгі виразки і ритвінкі, що свідчать про руйнівний вплив процесу на анод.
Для себе зробив висновок, що концентрація соди у воді повинна бути приблизно 240 грам (3 пакетика) на 10 л води. Тривалість реакції при силі струму в 10 А близько 90-110 хвилин.
Недоліки.
Цей спосіб не ідеальний. З явних його мінусів - громіздкість, розміри деталі обмежені місткістю ємності.
Але є ще один, - це наводоражіваніе металу. Якщо коротко, це коли атоми водню проникають в кристалічну решітку металу (пам'ятаєте, при нашому електролізі виділяється водень). Це призводить до збільшення крихкості матеріалу. Однак, полазити по просторах инета, з'ясував наступне. Наводоражіваніе небезпечно при тривалому знаходженні металу в водородонасищенной середовищі, наприклад в сірководні (стосується нафтовидобувних вишок). У нашому випадку, коли контакт з водородосодержащей середовищем триває до 2-3 годин, наводоражіваніе може відбуватися тільки в поверхневих мікрошарів.
Як боротися або мінімізувати вплив водню? По-перше, процес наводоражіванія більш інтенсивний, якщо в якості електроліту виступає кислота. При використанні лугу наводоражіванія на багато менше. По-друге, короткочасне зміна полярності при електролізі значно зменшує ступінь наводоражіванія. Мені видається, що при електролізі періодично (наприклад, кожну годину) треба міняти полярність на 5-10% часу, тобто на деталь кидати плюс «+», а на нержавійку - мінус «-». Саме тому вкрай бажано, що б анод був з нержавійки, інакше вся іржа і відкладення, які притягує до себе анод, повернуться на деталь.
У підсумку я для себе вирішив, що не бажано займатися електролізом іржі наприклад на пружинах, тому що вони повинні зберігати гнучкість і пружність, і на тонкостінних деталях підвіски, наприклад, важелях. Супорт я порахував досить товстошкірим і здатним без будь-якого ризику перенести таку процедуру.
На закінчення хочу додати, що всі, хто займався електролізом іржі на Драйв2 не відчували ніяких проблем через крихкість деталей після нього, зокрема супортів і навіть (.) Пружин підвіски. Всі деталі їздять до сих пір або вийшли з ладу з інших причин. Багато хто навіть не знають про те, що таке наводоражіваніе і до сьогоднішнього дня наводоражіваніе при очищенні іржі більше представляє гіпотетичну небезпеку, ніж практичну.
П.С.
Буду радий, якщо мій опис комусь допоможе.