На чем основан метод очистки металлов электролизом
Электролиз — это метод разделения компонентов соединения при помощи электрического тока, проходящего через расплавленное соединение или раствор. Электролиз широко применяется в промышленности — для извлечения активных металлов из руд, для очистки металлов, для нанесения тонких металлических покрытий.
Принцип электролиза
При электролизе ток могут проводить только ионные соединения (основанные на ионных связях) — благодаря тому, что атомы в этих соединениях потеряли или приобрели электроны и обрели электрический заряд — превратились в ионы. В растворе ионного соединения, например хлорида меди, ионы могут свободно передвигаться. В состав хлорида меди входят положительно заряженные ионы меди и отрицательно заряженные ионы хлора. С помощью электродов электрический ток подводится к раствору – электролиту. Катод – это электрод с отрицательным зарядом, анод – электрод с положительным зарядом. Поскольку противоположные заряды притягиваются, то отрицательно заряженные ионы в электролите собираются вблизи анода, а положительно заряженные – вблизи катода. При электролизе ионы обоих элементов собираются около электродов противоположного заряда, таким образом элементы разделяются.
Гальваническое покрытие
Для нанесения на поверхность тонкого металлического слоя — гальванического покрытия — применяется электролиз. Предмет играет роль электрода и при электролизе покрывается металлом из электролита. Гальванические покрытия нужны, в частности, для защиты активных металлов менее активными. Так сталь с защитной целью покрывают оловом или хромом. Стальные консервные банки покрыты тонким слоем олова.
Электроочистка
Электроочистка — это электролитический метод очистки металлов. Например, медь с примесями служит анодом, а катод сделан из чистой меди. Электролит — раствор сульфата меди. Медь с анода растворяется в электролите в виде положительно заряженных ионов, которые затем перемешаются к катоду.
Добыча металлов
Электролиз помогает извлечь из руд очень активные металлы — натрий, алюминий. Алюминиевые руды — бокситы — состоят в основном из оксида алюминия. Для электролиза оксид алюминия растворяют в криолите. Внутри стенки электролизера покрыты углеродом, который играет роль катода. Ионы алюминия притягиваются к катоду, около которого образуется слой жидкого алюминия.
Анодирование
При помощи электролиза металл, например алюминий, можно покрыть тонким слоем его же оксида (соединения металла с кислородом). Этот процесс называется анодированием. Оксид образует слой, защищающий металл от коррозии. Алюминиевое изделие используется в качестве анода и помещается в электролит — раствор серной кислоты. Ионы оксида из кислоты собираются около анода, реагируют с алюминием и образуют слой оксида алюминия. Слой оксида можно окрасить.
Вы сами можете путем электролиза разложить воду на водород и кислород, которые будут выделяться в виде пузырьков. Соберите оборудование так, как показано на рисунке. Имеющиеся вводе примеси проводят ток между грифелями карандашей — электродами. Положительные ионы водорода собираются возле отрицательного электрода, и пузырьки этого газа выделяются из воды. Около другого карандаша выделяются пузырьки кислорода. Пузырьков водорода больше, так как в каждой молекуле воды имеются два атома водорода и только один атом кислорода.
Достоинства, недостатки и пошаговая инструкция по удалению ржавчины электролизом
Механический способ ее удаления приводит к появлению на изделии царапин, а химические реагенты провоцируют окислительные процессы, в результате которых деталь в будущем заржавеет еще сильнее.
Безопасным и относительно простым способом борьбы со ржавчиной является удаление ее электролизом. О том, насколько эффективен этот метод и как его правильно реализовать на практике, читайте в статье.
Эффективен ли способ?
Электролиз – это химическая реакция, позволяющая восстановить железо из оксида в металлическую форму. Везде, куда проникает электролит, начинается процесс разложения ржавчины.
Если не углубляться в сложные химические процессы, то можно сказать, что метод позволяет инвертировать окислительную реакцию вспять и восстановить ранее поврежденные участки.
Правильно этот способ борьбы с ржавчиной называется не электролиз, а электрогальванический метод. Его применяют не только в быту, для личных нужд, но и с более серьезной целью, например, при реставрации археологических находок.
Плюсы и минусы очистки
Электролиз, как метод борьбы с ржавчиной, абсолютно безопасен. Раствор электролитов не ядовит, но внутрь его употреблять не следует.
Выделяющиеся газы не токсичны. Токи используются небольшой частоты, поэтому нанести вреда здоровью они не смогут.
Еще одно преимущество метода – это отсутствие риска повредить деталь. Даже если передержать ее в растворе, ничего страшного не произойдет, процесс самовосстановления из-за этого не вернется вспять.
В сравнении с механическими и химическими способами удаления ржавчины, электролиз имеет одно очень важное превосходство. Этот метод не затрагивает «живой металл», то есть тот, который еще не подвергся изменениям.
Абразивы, корщетки, кислоты и прочие агрессивные способы воздействия неизбежно приводят к тому, что какая-то часть неиспорченного металла будет снята, а при электролизе этого не происходит.
Минусом метода является то, что его не всегда удобно применять на практике. Например, могут возникнуть сложности с очисткой крупных деталей, так как для них трудно найти подходящую тару.
Кроме того, придется затратить определенное время не только на подготовительные мероприятия, но и на саму чистку.
Правила снятия налета в домашних условиях
Чтобы убрать ржавчину с поверхности металла электролизом, потребуются:
- подходящая по размеру пластиковая емкость, например, ведро или таз;
- стальная или нержавеющая пластина, которая будет выступать в качестве электрода — предпочтение лучше отдавать нержавеющей стали, так как она прослужит гораздо дольше, чем обычный металл, хорошо, если пластина будет полностью окружать очищаемую деталь по периметру;
- обычная водопроводная вода;
- кальцинированная сода — она продается в отделах бытовой химии, домохозяйки используют ее для стирки вещей;
- зарядное устройство от аккумулятора.
Для приготовления раствора потребуется 3 воды и 1 чайная ложка соды. Порядок действий следующий:
- В емкость заливают подготовленный раствор.
- Опускают в него электрод.
- Погружают в раствор деталь, нуждающуюся в чистке. Делают этот таким образом, чтобы она не касалась электрода.
- Подключают питание. Полярность необходимо строго соблюдать. Электрод должен быть соединен с положительным проводником «+», а очищаемый предмет с отрицательным «-». Контакт с деталями должен быть хорошим.
- После завершения всех подготовительных манипуляций включают питание. Если зарядка оснащена амперметром, можно увидеть, как система начала пропускать ток.
- Спустя непродолжительное время на детали появятся пузырьки. Это абсолютно нормально и указывает на то, что процесс чистки был запущен.
- Продолжительность процедуры зависит от ряда факторов. Значение имеет размер детали и электрода, а также площадь ржавчины. Периодически систему нужно отключать, вынимать изделие из раствора и осматривать. Средняя продолжительность чистки составляет 5-6 часов. Если объект покрыт очень толстым слоем налета, можно оставить его отмокать на ночь.
- Когда процесс чистки будет завершен, деталь извлекают, промывают ее под струей проточной воды и осматривают. Если на изделии остались небольшие участки ржавчины, то их можно счистить пластиковым скребком.
В завершении процедуры деталь сушат феном или оставляют просохнуть на солнце. Для защиты от повторного образования ржавчины можно нанести на металлическую поверхность небольшой слой смазки.
Полезная информация
Чтобы процесс удаления ржавчины с металла методом электролиза прошел максимально успешно, необходимо принять во внимание следующие советы:
- Обрабатывать деталь нужно только в пластиковой емкости. Металлические ведра или тазы для этой цели не подходят. Их применение сопряжено с риском короткого замыкания или появления в них дырок.
- Если на изделии имеется точечная коррозия, то пытаться удалить ее электролизом не следует. Электролит не в состоянии проникнуть в толщу металла.
- После завершения обработки специальных мер по утилизации предпринимать не нужно. Раствор просто сливают в канализацию, это не нанесет экологии какого-либо вреда.
Видео по теме статьи
О том, как убрать ржавчину электролизом, подскажет видео:
Заключение
Электролиз помогает быстро и безопасно избавиться от следов ржавчины. Этот метод прост в применении, не наносит вреда изделию, в отличие от химической или механической чистки. При наличии аккумулятора и подходящей емкости, он практически ничего не будет стоить. Потратиться придется только на каустическую соду.
Электролиз (очистка от ржавчины) в домашних условиях. Краткое пособие без претензии на научную ценность.
Третьего дня занимался своими новыми-старыми суппортами 54-22. В связи с отсутствием лишних средств и реальной возможности (никто не делает) отдать на пескоструйку, а так же по причине личного интереса опробовал интересный метод очистки от ржавчины черных металлов под названием электролиз.
(Кто-то может назвать его иначе, но сути не меняет).
Вскользь я описывал процесс в предыдущих записях, но так как сам при подготовке долго искал инфу, решил вывалить на вас все что мне стало известно в одной записи. Мало-ли, может кому пригодится.
Итак, начнем.
1. Физика процесса. Подчинена простейшему закону гражданина Фарадея:
Как видно из формулы — чем больше ток и время его воздействия, тем больше "ржавчины" перенесет магическая сила электролиза. Из этого можно сделать два важных для нас вывода:
1. По-любому есть какая-то определенная сила тока, оптимальная для очистки. Да, она есть и лежит в пределах 4 — 10А при напряжении 12В. Установлено это экспериментально и не только мной. К тому же при использовании обычного БП от компьютера нагружать его свыше 10-12А… ну я лично не стал бы).
2. Величина тока зависит от площади анода и катода (куска металла и самой детали), а так же от плотности электролита (количества чистящего средства, погруженного в раствор). Таким образом если у вас есть только БП от компа, где ток\напряжение регулировать в стоке невозможно — меняем либо площадь, либо плотность электролита для достижения "золотого тока".
2. Схема подключения.
Ну тут все просто. Минус — на деталь. Плюс на металл. Кстати с металлом попрощайтесь заранее, если только это не нержавейка. Сожрет его ржа)
3. Материалы.
1. Понадобится в идеале емкость из нержавейки, но у меня ее нет, поэтому я использую оцинкованные ведра. Надолго их не хватает конечно.
Советую прикупить еще пластиковое ведро, ибо когда из дырок в оцинковке польется ржавая вода прямо на пол будет не очень приятно)
2. Некое вещество, которое поможет создать "очищающий элексир".
Я использовал поначалу "САНОКС". В принципе чистит хорошо, но воняет и оставляет черные окислы в местах, где было совсем уж много ржы. (Хотя возможно я не доварил).
Также пробовал "КРОТ" для очистки труб. Шляпа полная, не чистит по сравнению с САНОКСом вообще. Не рекомендую категорически.
Ну и недавно в магазине, название которого означает "пересечение нескольких дорог" рекламная пауза нашел короля электролиза — пачку кальцинированной соды.
Лучшее из всего что пробовал. Почти не воняет, нет окислов на металле. Чистит лучше санокса. Рекомендую.
3. Соединительные провода на деталь — лучше использовать стальные. Меньше окисляются, как мне кажется. Но темного налета однозначно меньше стало, когда я поменял медные провода на стальные.
4.Щетки ручные для очистки в промежуточных этапах. Лучше парочку с различным "ворсом".
4. Сроки очистки и результаты.
Сроки напрямую зависят от того, как сильно деталь "окружена" анодом — поэтому я использую ведро. Так очистка идет веселее и со всех сторон. Если просто поставить пластинку — обратная к ней сторона будет очищаться медленнее.
Так же, само собой, чем больше ток, тем быстрее очистка. В целом при токе 5-6А на очистку средних размеров суппорта нужно 2-3 дня. Да, вот так)
5. Пример промежуточной очистки и пара заключительных наблюдений.
Берем наш суппорт. Или что вы там собрались чистить) В первую очередь разбираем и вынимаем все резинки. Не скажу, что на них электролиз влияет отрицательно, но санокс точно)))
Электрохимическая (электролиз) очистка от ржавчины. FAQ от Docent86
Казалось бы про это есть куча мануалов в сети, но есть и много подводных камней.
Поэтому я решил рассказать вам про "грабли" по которым я и не только я уже прошлись.
Спорный вопрос как правильно этот метод называется. Гидролиз или Электролиз. Поэтому я предпочитаю называть его электрохимической очисткой от ржавчины.
1) Выбор ёмкости.
Для этих целей подойдёт любая тара. Канистра от ГСМ, ведро от краски и т.п. отлично подходят!
Можно даже использовать бассейн, опустив в него кузов целиком))).
Для крупных предметов специфической формы можно сделать корыто из любого подручного материала и застелить его плёнкой. Можно использовать любую металлическую ёмкость (желательно из нержавейки). Но надо принять меры что бы деталь не касалась корпуса.
2) Выбор анода.
Для этих целей можно использовать любой электропроводный материал. Чем больше его площадь тем лучше! Если вам надо почистить пару деталей то вполне подойдёт даже кусок жести. Но на долго его не хватит. Ржавчина и раствор съедят её за неделю — две. Самой живучей оказалась нержавейка. На фото в ссылке выше видно что я использовал пластину из нержавейки выгнув из неё рамку по форме канистры. Она полностью окружает деталь, так процесс идёт намного бодрее!
Если анод будет стоять только с одной стороны, то процесс с этой стороны будет гораздо быстрее чем с противоположной, придётся постоянно переворачивать деталь.
3) Выбор источника питания.
Я перепробовал многое, начиная от блока питания светодиодных лент и заканчивая сварочным аппаратом.
Оптимальное напряжение 12 вольт. При понижении процесс замедляется, а при повышении ускорения увы не замечено.
Тут скорее важна сила тока. Чем она выше тем лучше. Но и тут есть разумный предел!
Чем выше сила тока тем быстрее протекает процесс и тем быстрее поднимается температура раствора. Но это совсем не значит что если взять две абсолютно одинаковые детали и в одной ёмкости "варить" с напряжением тком в 10 ампер* до нужного эффекта 4 часа, а во второй увеличить силу тока до 40 то деталь будет готова через час. Ещё важна выдержка!
Поэтому оптимальным для меня выбором пока оставался БП от компа. Чем мощнее тем лучше, но не надо нагружать его по полной, иначе долго не проживёт!
Да и сильно крутые блоки покупать не надо, т.к. в них умная электроника которая не даст его использовать не по назначению, будет постоянно уходить в защиту. Такая же ситуация с умными зарядками.
Но в этом году я решил уйти от капризных БП от компов и перейти на суровые трансформаторы, а именно ЯТП. Один такой с небольшой доработкой уже отработал около 30 часов, прекрасно зарекомендовав себя.
Если интересно потом сделаю про это отдельный пост)
Для продления жизни источника питания стоит в цепь включить автомат номиналом в 2/3 максимальной мощности источника питания.
Но не стоит доверять китайцам, показания на наклейках среднестатических китайских БП сильно завышены. Порой надо делить на 2…
3) Выбор раствора.
И тут я перепробовал многое, начинал с Крота. В итоге остановился на каустической соде
Концентрацией раствора мы можем контролировать скорость реакции.
Заранее померить плотность не вариант, т.к. при разных ингредиентах она будет разная, а ещё многое зависит от площади детали.
Поэтому самый лучший вариант это залить чистую воду и постепенно потихоньку добавлять туда концентрированные растворы легко доступного крота или водный раствор каустической соды. если переборщили то всегда можно слить часть раствора из ёмкости и добавить туда чистой воды.
Имхо самый лучший вариант когда вода в ёмкости начнёт ощутимо нагреваться только через 2-3 часа.
4) Время обработки.
Всегда индивидуально и зависит от детали.
К примеру вот с такого чуда
Первые рыхлые слои слезли моментально, за несколько подходов
Но под ними были более плотные отдожения, в итоге очистка заняло около 10 часов
Эти были более чистыми
И через несколько часов с них уже слезла "чешуя"
Я всегда вычищаю до идеала, поэтому на обработку уходит 4-10 часов.
Сначала предварительная обработка, часа 2, затем достаю деталь, обстукиваю её так что бы отвалилась рыхлые пластины ржавчины. Затем опять на обработку на 1-3 часа, зависит от состояния детали, после этого опять достаю чищу металлической щёткой. Буквально 2-3 прохода по одному месту. И опять на обработку в течении 1-3 часов.
Затем можно окончательно очистить деталь металлической щеткой, этот чёрный налёт легко отчищается! Но я использую пескоструй. т.к. он выдувает всю гадость из пор, да и занимает это гораздо меньше времени!
Да многие скажут что можно было и сразу отпескоструить, но!
Сравните эти фото
На детали после гидролиза нет таких кратеров и пор с ржавчиной!
Расход песка тоже очень разный, отличается раза в 3! Да и времени она пескоструйку уходит в разы меньше.
И есть ещё одно неоспоримое преимущество! Пескоструй при очистке ест не только ржавчину но и живой металл, а в некоторых местах это недопустимо!
Например в посадочных местах сальника и пыльника поршня
Если суппорт был очень ржавый и это место отпескоструить то вполне возможно что его придётся выбросить, т.к. резинки не будут сидеть на своих местах.
А марафетить только фасад а это место оставлять ржавым не вижу смысла!
Да и пескоструй есть далеко не у всех, а так может сделать каждый!
!Техника безопасности!
1) Соседство воды и электричества — хреновое соседство! Будьте аккуратны. При протечках и при касании мокрыми руками проводов, соединений, источника питания может долбануть! Причём сильно. не забывайте что всё это подключено от сети в которой 220 вольт и при неисправности источника питания может повести себя непредсказуемо!
2) При протекании реакции выделяется ВОДОРОД! Он взрывоопасен. Поэтому помещение должно хорошо проветриваться. При определённой концентрации водорода в воздухе для надолго запоминающегося эксперимента может хватить и искры!
3) Не стоит лазить в раствор голыми руками. Не важно на основе чего он сделан, вашей коже это вряд ли понравится!
И самое главное как сказал harderspb — не хвататься за оголенные провода мокрыми руками, потому что провода от этого РЖАВЕЮТ! =))
Очистка ржавчины электролизом
Решил попробовать что такое электролиз. Затрат нужно минимум, а эффект интересный.
Суть метода заключается в следующем.
Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита. ( wiki )
Суть в чем — есть емкость с раствором, в котором катод ( — ) подключен к некой детали, а анод ( + ) к жертвенному металлу. При подаче постоянного тока происходит реакция, наша деталька чиститься, а жертвенный метал покрывается гомном.
Нужно соблюдать полярность, иначе рискуем потерять деталь.
Нам нужно иметь:
1) Источник постоянного тока. В моем случае блок питания от компа.
Если блок питания, точнее выставленный ампераж окажется слишком высоким для данного объема воды, то начнется кипение и выделение водорода, а он взрывоопасен. Поэтому установка должна стоять в хорошо проветриваемом помещении или вообще на улице.
Соединил по 5 желтых (+) и 5 черных (-)
2) Пациент. В моем случае это были поржавевшие болтики от пластины под аккумулятором. Не сильно ржавые, но для эксперимента подойдет.
Желательно обезжирить (хотя если ржавчина рыхлая — то сработает и так), а вот резьбу, посадочные места под подшипники и тп — защитить водостойкой смазкой, или вообще заткнуть чтобы вода туда не попадала.
3) Сода кальцинированная. Можно брать каустическую или любой очищающее средство для труб в котором в составе есть карбонат натрия.
Было достаточно трудно найти соду в малых пачках. Все парят в мешках по 25 кг. В магазинах кальцинированная сода практически не встречается.
Пищевая сода не подходит, ибо это бикарбонат натрия (NaHCO3), то бишь другое вещество.
4) Пластиковая посуда. Нельзя использовать металлическую посуду. Следует учитывать размер ванны для электролиза — чем больше объем, тем более мощный БП нам потребуется, иначе очистка от ржавчины может затянуться на недели.
5) Железка под анод (+). Советуют брать нержавейку. Хотя некоторые заявляют, что с простым металлом процесс проходит быстрее. Надо пробовать. Плохой контакт сильно увеличивает время очистки.
В моем случае это шпатель из нержа. Аккуратно отсоединил деревянную ручку. Так удобней вытаскивать, да и в хозяйстве может пригодиться )
Намотали проволочку плотно на болтики. Соединение должно быть надежным.
На шпатель закрепили "плюс"
Сыпанули соды в раствор с теплой водой. Пропорции: на литр воды — столовая ложка соды. У нас почти 2 литра. Кинул 2.5 ложки.
Включили в розетку. И сразу же забурлило, закипело…
Идем заниматься другими делами. Через 2 часа проверяем результат.
На болтиках черный налет:
Шпатель в таком состоянии:
Ополаскиваем в воде и легко стираем налет металлической щеточкой.
Мне этого показалось мало. Решил по экспериментировать и дополнительно сварить болты в лимонной кислоте.
Чистим щеточкой и видим разницу. Слева после лимонки, справа просто щеткой.
Два слева после кислоты + щетка. Два справа просто щеткой.
У людей отлично получается таким образом чистить даже тормозные барабаны:
Плюсы этого метода:
1) Удаляет ржавчину в труднодоступных местах где не достать даже пескоструем.
2) Дешевизна.
3) Мягкая очистка. Т.е. не повреждается сам металл. Особенно если нужно очистить что-то тонкое.
Минусы этого метода:
1) Все равно нужна механическая чистка
2) В зависимости от размера детали, занимает много времени. В среднем 4-8 часов
3) Для ускорения очистки нужен более мощный источник тока. Ампер на 20-70.
Ищу посуду для очистки родных пружин от ржавчины. Посмотрим сколько это займет времени очистки )
Читайте также: