Электрохимическая очистка от ржавчины металла

Электрохимическая очистка от ржавчины металла

Здравствуйте.
Кому лень читать много текста — в конце есть краткий ИТОГ.
ЧАСТЬ №1.
——————-
КРАТКО О СТАТЬЕ: попробовал очистить ржавчину с применением различных химикатов и электричества. После попробовал гальваническую оцинковку металла.
——————-
Заинтересовал метод электрохимической очистки ржавчины и гальваническое цинкование металла применительно к кузову автомобиля, когда нет возможности снять деталь и поместить её в гальваническую ванну. Перед тем как попробовать на практике, проштудировал интернет на эту тему и был разочарован. В сети на первый взгляд много статей, но при ближайшем рассмотрении оказалось, что публикуется одна и та же статья, немного изменённая на каждом сайте, чтобы скрыть плагиат. К тому же, в интернете есть противоречивая информация, например, на одних сайтах пишут:

[Нельзя применять уничтожители ржавчины, т.к. они образовывают плёнку из фосфатов, которая будет препятствовать последующему цинкованию. Вместо них нужно применять ортофосфорную кислоту.]

При этом в других источниках пишут:

[Ортофосфорную кислоту для очистки ржавчины тоже применять нельзя.]

На drive2 конечно есть полезные статьи на эту тему, тем не менее после долгих поисков и чтения различных форумов, так и не смог найти ответы на некоторые вопросы, поэтому решил сам попробовать различные варианты и материалы и выбрать для себя что-то одно, с чем и буду работать дальше.
И хоть результат моего эксперимента оказался не вполне завершённым, некоторые вопросы и сомнения всё же были разрешены. Итак.

Кратко, суть метода электрохимической очистки ржавчины и гальванического цинкования металла: уничтожаем ржавчину разъедающими химикатами и одновременно пропускаем по очищаемой поверхности ток для усиления эффекта очистки. Далее к очищенному металлу автомобиля прикладываем «кусок из металла-Цинка» и пропускаем ток от Цинка к металлу авто. Ток начинает отрывать ионы цинка, и они прикрепляются к поверхности металла авто, таким образом образуется защитное, тонкое покрытие из цинка, которое первым «берёт на себя удар» окисления и последующей ржавчины. При этом цинк ржавеет намного медленнее чем сталь, чем хорошо защищает стальной кузов авто от ржавчины.

ЭТАП I. Очистка от ржавчины.

Для очистки от ржавчины протестировал следующие материалы:

1. Кальцинированная сода. В виде порошка. Цена 0,8$ (40р.).
2. Средство для чистки труб «КРОТ». В виде порошка, состоит из едкого натра (гидроксид натрия) который является щёлочью. Цена 0,3$ (20р.).
3. Средство для чистки труб «КРОТ». В жидком виде, состав то же едкий натр + антикоррозионная добавка. Цена 1,1$ (80р.).
4. Ортофосфорная кислота. Цена 6,7$ (400р.) за 1 литр.
5. Серная кислота. В виде электролита для свинцово-кислотных АКБ. Цена 1,0$ (60р.).

Средства 1, 2 и 3 продаются в хозяйственных магазинах. Орт.фосф. кислоту купил в специальном магазине химических реагентов, но народ использует паяльную кислоту на основе ортофосфорной из магазинов радиодеталей. Электролит не проблема купить в автомагазине. Обычно его состав 35% серной кислоты, и 65% дистиллированной воды.

Сначала подготовил растворы, т.к. все эти 5 средств нужны в жидком виде. Средства 1 и 2 растворял в воде. По пропорциям не скажу, просто сыпал немного порошка в воду и хорошо перемешивал. Если все крупинки растворились – досыпал ещё. Когда порошок переставал растворяться – значит раствор уже насыщен по максимуму и готов к применению. Средства 3, 4 и 5 использовал прямо в исходном виде.
Далее изготовил электрод для очистки ржавчины, лучше чтобы он был из нержавейки.
Купил в строительном магазине шпатель из нержавейки. Проверил магнитом – нержавейка не магнитится. Вырезал из шпателя удобный кусок, загнул, просверлил дырку для надёжного крепления провода. Провод припаял и замотал. См.фото ниже.

Далее взял ржавую стальную ленту, 1-1,5мм толщиной, её и буду очищать. Фото:

Сначала ленту почистил от ржи 400 наждачкой и обезжирил. Фото:

Как видно по фото, поверхность на первый взгляд чистая, но ржавчина осталась в мелких бороздках и кратерах. Если дальше продолжать счищать ржу механическими способами до чистого металла – самому металлу лучше не станет, в автомобиле он и так тонкий. А перед грунтовкой/покраской авто, необходимо ржу вычистить полностью, иначе какой бы не был слой шпаклёвки и грунта, если под ним осталась необработанная ржавчина – она полюбому будет распространяться дальше, даже под слоем ЛКП.
Теперь принципиальная схема очистки с помощью электрода:

Электрод нужно обмотать тканью. Во-первых это предотвратит короткое замыкание при соприкосновении нержавейки с мет.пластиной. Во-вторых, эта ткань должна пропитываться раствором средства. Я взял поролон, он был тонковат для дела, зато не оставляет ворсинок. В качестве источника питания использовал лабораторный БП. Он позволяет ограничить силу тока (А — амперы), и регулировать напряжение (V — вольты). Но можно использовать и обычный АКБ с подключённой последовательно лампочкой на 12V – для регулировки силы тока и исключения кор.замыкания в случае порвавшейся тканевой прокладки. Кстати, мой поролон быстро приходил в негодность, на каждое из 5 средств и на каждую сторону я использовал новый кусок поролона.
При работе я подключал крокодильчиком минус БП на мет.пластину. Плюс подключал к электроду. На источнике питания при чистке от ржавчины нужно ставить ограничение в 1,5 – 3А чтобы напряжение получилось 11-13V. Эти величины взаимозависимые, я ставил ограничение 2А которое дало напряжение в 8-9V.
Далее обмакивал электрод в раствор и прикладывал его к пластине,

[Прочитал в интернете: при гальванической оцинковке важно чтобы раствор не попадал на провод (мой-медный), который припаян к пластине-нержавейке.]

и я тупо следовал этому правилу не только при оцинковке, но и при очистке.

Итак, эксперимент начался. Для начала я решил проверить, а нужен ли вообще ток или растворы сами по себе могут очистить ржавчину? Для этого я взял другой кусок этой металлической пластины, который вообще ничем не чистил заранее. Обмакнул электрод в средство 3 (крот жидкий) и провёл 8 раз по металлу. См. фото. Далее я подключил ток (минус на пластину, а плюс на электрод), и тем же средством, опять прошёлся 8 раз, но в другом месте пластины. Результат очевиден, см. фото!
Далее я подумал, раз ток идёт от плюса к минусу, значит электроны отрываются от нержавеющего электрода и идут в направлении к пластине. А что если поменять полярность, чтобы электроны отрывались от пластины и вместе с собой «увлекали» ржавчину? Вроде логично, поменял полярность (плюс на пластину, а минус на электрод) и провёл 8 раз в другом месте. Эффект тоже очевиден (хуже очищает) на фото:

Ржавчина на кузове автомобиля рано или поздно, но появится. Начавшись с маленького безобидного «рыжика» она в конце концов превратится в сквозную дырку. Традиционные методы борьбы с этой напастью – зачистка до металла, грунтовка, покраска – редко дают стойкий эффект. Обычно через полгода всю операцию приходится повторять заново. Удаление ржавчины с кузова автомобиля электрохимическим способом дает лучший результат.

Содержание статьи:

Из-за чего появляется ржавчина

Тот рыжий налет – рыхлый или плотный, который мы традиционно называем ржавчиной, – является лишь следствием процесса разрушения железа, носящего научное название коррозия. Для его начала есть две объективные причины.

  1. Взаимодействие металла с химически активными веществами, которые окисляют его, тем самым разрушая. Ими являются все неорганические соединения, состоящие из кислорода и водорода. Самые «простые» из них – вода и кислород из атмосферного воздуха. Более сложные – водорастворимые щелочи и кислоты, получающиеся в результате этого растворения;
  2. Взаимодействие металлов друг с другом в присутствии электролита – токопроводящей жидкости. Им является, например, растворенный антигололедный реагент, которым зимой обрабатывают дороги.

Химически чистая – без посторонних примесей – вода, как и кислород, не очень активно взаимодействует с железом. Процесс его разрушения может длиться десятилетиями. В естественных условиях химическую реакцию окисления ускоряют морская соль и кислоты, образующиеся при взаимодействии выбрасываемых вулканами веществ. Современный город гораздо активнее вулканов и является фактически химической фабрикой по производству всего того, что разрушает металл кузова.

Почему с ржавчиной трудно бороться

Наиболее частой причиной химической коррозии, с которой сталкиваются автолюбители, является взаимодействие металла с водой, в результате чего образуется гидроксид железа – Fe(OH)3, рыхлый порошок красноватого цвета. Он является катализатором – ускорителем химических реакций для тех веществ, которые в обычных условиях могут с металлом и не взаимодействовать. Кроме того, электрохимический потенциал молекул железа, которые в нем содержатся, провоцирует начало электрохимической реакции.

Именно по этой причине рекомендуется тщательная зачистка ржавчины. Однако по ряду причин эту процедуру невозможно провести так, чтобы не осталось ни одной молекулы гидроксида железа. Поэтому реакция окисления и коррозия металла не прекращаются, а лишь значительно замедляются на первом этапе. В последующем скорость процесса увеличивается в геометрической прогрессии и на месте былого кузовного ремонта появляются вспучивания.

Зачистка ржавчины на местах электрохимической коррозии также приносит мало пользы из-за того, что она не устраняет причины – разницы в электрохимических потенциалах металла из разных партий. Многим известно, что «рыжики» на нижних задних углах дверей почти непобедимы. Они появляются вновь и вновь уже через несколько месяцев после тщательной зачистки, грунтовки и покраски. Все дело в конструкции: в этом месте механически (загибом материала) стыкуются внешние детали с силовыми. Многослойный металлический пирог, который по условиям эксплуатации бывает постоянно влажным, – это идеальное место для начала электрохимической коррозии.

Поскольку бороться с коррозией методами механической обработки очень сложно, лучше прибегнуть к активной катодной защите.

Сущность метода

Метод активной катодной защиты основан на том же принципе, который провоцирует электрохимическую коррозию. Вкратце он заключается в следующем: каждый металл, как химический элемент, имеет на своей поверхности электрический заряд, формируемый взаимодействием атомов его кристаллической структуры. В зависимости от величины этого заряда и его потенциала (от плюса к минусу) металлы выстраиваются в электрохимический ряд. Железо в нем занимает промежуточное положение. Левее его находятся цинк, алюминий. Правее – олово, свинец, медь, молибден, хром. Первые при контакте с железом в присутствии электролита разрушаются, а вторые разрушают само железо.

Катодная защита – это электролитический способ восстановления одного металла и разрушения другого при их механическом контакте. Для ее реализации вам потребуются:

  • источник постоянного тока;
  • электролит;
  • металлы с разной электрохимической активностью по отношению к железу.

Сначала ржавчина зачищается привычным способом – шкуркой, скребком, щеткой. После этого берете электрод, менее химически активный, чем железо. Например, полосу из нержавеющей стали, обычно содержащей хром или молибден. Подключаете его к плюсовой клемме автомобильного аккумулятора или зарядного устройства. Кислоту или щелочь можно нанести на обрабатываемую деталь или обмакнуть в нее электрод. При приближении электрода к обрабатываемой детали на поверхности электролита должно начаться бурление. Оно происходит из-за выделения кислорода при разложении гидроксида железа. Время зачистки определяется опытным путем.

Для защиты места ремонта на него наносится слой более активного металла. Подключаете к плюсовой клемме электрод из цинка и делаете все то же самое, но в процессе вы можете наблюдать за тем, как на поверхности ремонтируемой детали образуется оцинковка.

Смываете остатки электролита, сушите, грунтуете и красите.

Если вам не хочется связываться с поиском подходящего электролита и электродов, то воспользуйтесь набором для электрохимического удаления ржавчины «Цинкор-Авто». В нем есть все необходимые ингредиенты. Одной упаковки достаточно для обработки квадратного метра поверхности кузова.

Зачистка ржавчины и нанесение защитного слоя металла на поверхность кузова электрохимическим способом позволит вам не вспоминать о коррозии на протяжении двух-трех лет.

Это относительно простой, безопасный и дешевый способ удаление ржавчины с металла, чтобы удалить легкую или тяжелую ржавчину с любого черного объекта. Я использовал этот процесс, чтобы восстановить старый рубанок, который я купил за $1 (и который оказался совершенно бесполезным из-за ржавчины). В отличие от шлифования, тяжелой проволочной щетки и процесса кислотного травления в ванне, этот метод удаление ржавчины своими руками не затрагивает оригинального покрытия на стали, работает бесшумно и ничего не разъедает.

Как это работает:

Теорию процесса удаление ржавчины с металла вы можете посмотреть на других сайтах, там лучше объяснят химию этого, но в общих чертах вы создаёте проводящий раствор и вставляете в него электроды. Вы вешаете ржавый инструмент в растворе и подсоединяете его к отрицательному выводу питания. Вы прикладываете к расположенным вокруг электродам положительный вывод и включаете питание. Ток проходит через раствор и в процессе образуются хлопья ржавчины — происходит шелушение / смягчение из-за реакции на поверхности хорошей стали, который производит удаление ржавчины с металла.

Шаг 1: Соберите материалы для создания установки удаления ржавчины с металла

Вам понадобится:

Этот проект создания примитивной установки удаление ржавчины своими руками, обошёлся мне около $40, потому что у меня не было доступа к небольшому зарядному устройству. Если у вас есть зарядное устройство, тогда для большинства людей, в приличном магазине, полном дерьма, можно приобрести остальное практически за бесценок.

— Чистое ведро на 5 галлонов или другой пластиковый контейнер для удовлетворения ваших потребностей в размере,

— 5 кусков 18″ длиной 1/2″ стальной арматуры (в любом строительном магазине можно купить в более длинных заготовках) (НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ нержавеющую сталь),

— 5 футов изолированного медного провода в двух цветах 12 AWG (диаметр 2 мм, сечение 3 мм2, или около того),

— 5 желтых изолирующих колпачков,

— Несколько красных изолирующих колпачков,

— 5 футов гибкой вязальной проволоки (не изолированной). См на Шаг 2 — крепление проволоки ржавеет приблизительно через год — вы можете использовать что-то более существенное, или устойчивое к коррозии,

— Коробка стиральной соды Na2CO3 — НЕ пищевая сода,

— Антиоксидант (В этом нет необходимости, но я думаю, что помогает),

— Малое зарядное устройство или домашний блок питания ($20- $50). Лучше всего, если зарядное устройство имеет опцию 6v и внутренний «аварийный» выключатель, который отключает ток, если что-то происходит в цепи,

— Разнообразные крокодилы (если зарядное устройство не поставляется приличными людьми . )

— Внешние розетки или удлинители,

— Защита по утечке тока (это является обязательным, на мой взгляд — работать с электричеством и водой глупо, если у вас есть защита),

— 5 галлонов воды,

— Разные зажимы / дощечки,

— Дрель с 1/4 сверлом,

— Инструмент для резки и скручивания проволоки,

— Проволочная щетка (лучше, если на шлифмашинке или Dremel инструменте),

— Антикоррозионный спрей или легкое масло.

Шаг 2: Соберите ёмкость и аноды устройства удаления ржавчины своими руками

ПРИМЕЧАНИЕ: Не использовать нержавеющую сталь для электродов. Как отметил комментатор на странице внутри (спасибо!) «Хром из нержавеющей стали будет вымываться во время электролиза в форме шестивалентного хрома в вашем электролите. Он очень вреден для вас». Это верно — даже не думайте об использовании нержавеющей стали для этого проекта удаления ржавчины с металла.

Шаг 1: Соберите танк и электроды:

1) Распределите арматуру равномерно вокруг ведра по бокам (расположите сверху вниз). Отметьте места.

2) Просверлите два маленьких отверстия около 1/2 дюйма друг от друга ниже обода для каждой арматуры.

3) Вставьте 5″ вязальной проволоки через отверстия, обернув вокруг арматуры, выведите концы проволоки около 1″ наружу и туго скрутите проволоку.
ПОЛЕЗНЫЙ СОВЕТ: проволочный узел, в конце концов, ржавеет и разваливается — менее чем за год. Рассмотрите возможность использования что-то более устойчивого к коррозии — предложения приветствуются. С другой стороны, каждый раз при использовании электродов для удаления ржавчины с металла, они жертвенны — как и система проводки, которая контактирует с водой, и т.д.

4) После того, как все куски арматуры закреплены на месте, сделать 4 отрезка медного провода с зачищенными концами для подключения каждого арматурного стержня в цепь.

5) Соедините медным проводом куски арматуры за выступающие концы обвязочной проволоки снаружи и закройте соединения жёлтыми клипсами. Не соединяйте первую и последнюю арматуры (т.е. ХХ — ХХ — ХХ — ХХ — ХХ —)

6) Добавить 5 столовых ложек соды в ведро для удаления ржавчины своими руками, и залейте её чистой водой, не доходя 2″ до края (добавление дополнительных доз соды не поможет).

Шаг 3: Настройка подвесов и крокодилов для удаления ржавчины с металла

1) Найти доску (или какой-либо не проводящий объект), чтобы положить поверх ведра.

2) Прикрепите короткие медные провода к крокодилам, чтобы они доставали до воды. (Я просто соединил эти отрезки проводов с общей шиной).

3) Зажим большого крокодила должен висеть достаточно низко, чтобы можно было подсоединить его к детали на поверхности воды при удалении ржавчины с металла. (Первое фото показывает три крокодила — я обрабатывал три детали сразу).



Источник: crast.ru


Добавить комментарий