Любая металлическая деталь со временем ржавеет. Это происходит из-за окисления железа, которое содержится в любом сплаве. Тем более быстро ржавеют детали, в составе которых железо преобладает. Окисление происходит не только от соприкосновения с водой или с чистым кислородом, но и при взаимодействии с воздухом. Удалить ржавчину можно механической чисткой, но химические средства более действенны, поэтому для этих целей активно используется реакция электролиза.
Что такое ржавчина и основные причины ее образования
Ржавчина представляет собой смесь окислов и гидроокислов железа, которые появляются в результате взаимодействия железа с воздухом и водой. В природе этот процесс соответствует образованию лимонитовых корок в районах железорудных месторождений и рудопроявлений.
Сначала чистое железо окисляется до гидроокиси и закиси железа (окиси трехвалентного железа). При последующей реакции с кислородом, содержащегося в воздухе, закисное железо переходит в окисное (двухвалентное).
Фактически ржавчина представляет собой смесь этих трех форм. В природе и в быту она образовывается по одинаковому принципу и по одним и тем же причинам, но в зависимости от интенсивности воздействия окружающей среды на предмет, это происходит быстрее или медленнее.
Электролиз представляет собой химическую реакцию восстановления железа из оксида в металлическую форму.
Способы очищения
Существует 2 способа очистки металлических поверхностей от ржавчины:
- механический;
- химический.
Есть еще один метод – термический, с использованием кислородно-ацетиленовой горелки, но отчасти он тоже химический, просто реакция ускоряется за счет высокой температуры.
Выбор зависит от того, насколько сильно поверхность покрыта окисленным слоем. Если он небольшой и не успел въесться в металл, можно воспользоваться жесткой щеткой. При этом необходимо учитывать, что могут остаться царапины, тогда поверхность нужно заполировать мягким материалом.
Альтернативный вариант – воспользоваться химическим способом. Фрагментарные ржавые пятна или тонкий слой окиси быстро отойдут от металла, после окончания реакции достаточно будет просто вытереть его.
Для удаления толстых устаревших слоев окиси железа потребуется больше времени и придется использовать оба способа – сначала химический, который сделает этот ненужный слой рыхлым и мягким, потом счистить его скребком или металлической щеткой будет гораздо легче и эффективнее.
Меры безопасности при использовании электролиза
Очищать от ржавого налета можно любые металлические предметы: гайки, болты, детали автомобиля, монеты, древние артефакты и прочее. Но нельзя забывать, что любая химическая реакция сопровождается выделением энергии, которая может проявляться по-разному, поэтому нужно соблюдать технику безопасности. Конкретно электролитическая диссоциация происходит с использованием постоянного тока. Меры предосторожности простые, но забывать о них не стоит:
- Проводить чистку лучше на улице или в хорошо вентилируемом помещении. В химической лаборатории такой опыт проводился бы в вытяжном шкафу.
- Поскольку используется электричество, нужно обеспечить заземление. Поэтому емкость с жидкостью должна быть пластмассовой, а руки – обязательно в резиновых перчатках.
- Важно не перепутать местами заряды, а провода не должны иметь случайных контактов.
Если предмет, который поддается чистке, имеет эстетическую ценность, то лучше обойтись только химическими способами, так как от щеток и шлифовальных материалов остаются заметные царапины. Лучше потратить больше времени и подержать предмет в растворе.
Пошаговая инструкция по удалению ржавчины
Раствор готовится обязательно в пластиковой емкости. Понадобится кальцинированная или пищевая сода, а также любое другое вещество, в составе которого есть карбонат или гидрокарбонат натрия. Разводить соду лучше в теплой воде из расчета столовая ложка на литр воды.
Кстати, вместо соды можно использовать лимонную кислоту. Например, если проводить очистку в два приема, то первый раз подержать предмет в растворе соды, а второй – лимонной кислоты. Вместо соды, можно также использовать соль (растворившись в воде, она даст слабую соляную кислоту).
В качестве блока питания можно применять зарядку для автомобильного аккумулятора на 4-6 ампер и мощностью 12 вольт. Если детали мелкие, подойдет даже зарядка для телефона. Чем мощнее источник питания, тем сильнее и быстрее будет проходить реакция, но тем сложнее ее будет контролировать. Поэтому для небольших деталей и не слишком сильных ржавых наростов лучше использовать минимальный заряд.
На следующем этапе провод с положительным зарядом соединяется с любой металлической деталью и опускается в раствор, а провод с отрицательным зарядом – с предметом, который будет чиститься. Контакты должны быть надежными. Когда схема собрана, можно подавать ток. Реакция будет сопровождаться бурлением, появлением пузырьков газа – это выделяется водород.
В результате данного опыта ржавчина либо сама отстает от металла, либо становится очень рыхлой и легко счищается механически. Но чтобы сохранить внешний вид очищенного предмета, лучше дольше подержать его в растворе. После тщательной химической очистки он станет идеально блестеть, а от ржавчины не останется и следа.
Безопасные средства и инструменты
Чтобы соорудить установку для проведения электролитической реакции, достаточно простых подручных средств. Способ этот очень дешевый: вода есть в кране, в хозяйстве всегда найдутся какие-то провода, сода и лимонная кислота тоже есть почти в каждом доме (а если нет, то их стоимость символична). Пластиковая коробка тоже найдется. В крайнем случае, можно воспользоваться плоской бутылкой от жидкого геля для стирки или чего-то подобного – ее нужно разрезать вдоль плоской стороны.
Для подключения к источнику тока подойдет любой блок питания, но желательно не очень мощный, так как выделяемый в процессе реакции водород может взорваться, если будет в избыточном количестве.
Если использовать скребки, то они в хозяйственных магазинах более, чем доступны. Для черновой и чистовой протирки подойдет любая ветошь.
Как предотвратить появление ржавчины в дальнейшем
Чтобы предупредить появление ржавчины или замедлить процесс ее образования вновь, можно обработать деталь антикоррозионным покрытием. Такие продаются в хозяйственных и строительных магазинах. Тонкий слой ржавчины может проступить и сразу после очистки, во время естественного высыхания. Чтобы этого не было, лучше высушить очищенный предмет искусственно или вытереть насухо.
Для предотвращения появления ржавчины, желательно хранить железные конструкции в сухом месте.
