.

01 июня 2017

Всё, что нужно знать об очистке металла от ржавчины.


Вопросы очистки, удаления ржавчины и предупреждения ее появления на поверхностях инструментов, сделанных из ржавеющих и нержавеющих марок сталей, время от времени поднимаются среди тех, кто работает с металлом, его обработкой, а также заточкой и реставрацией металлических инструментов и изделий. Ниже сделана небольшая попытка ответить на некоторые из таких вопросов. Не знаю, на сколько приведенная информация окажется полезной для читателя, но в 2015-16 годах она сэкономила бы мне немало нервов и времени))

Как удалить ржавчину. ТЕОРИЯ.

Здесь как раз все просто. Если отбросить механический способ (когда ржавчина убирается металлической щеткой, наждачной бумагой или вращающимся абразивным кругом) и традиционное замачивание в керосине, то проще всего ее удалить одним из промывочных растворов на основе соляной, серной или фосфорной кислоты. Конечно, перед удалением ржавчины (см. термин ржавчина) с поверхности изделий таким способом, для хорошего контакта металла с кислотой, нужно очистить деталь от смазки и загрязнений. Иногда очищаемая от ржавчины поверхность может быть частично окрашена. Если при удалении ржавчины вам необходимо сохранить краску или лак, то лучше выбрать раствор с кислотой, которая не принесет ей вреда.

В растворы с использованием кислоты, чтобы одновременно с отделением ржавчины не происходило разъедание поверхности металла (особенно это актуально при очистке режущего инструмента), добавляют т.н. ингибиторы (см. термин ингибитор коррозии). Благодаря наличию ингибиторов реакция металла с кислотой замедляется, а основное действие кислоты направляется на растворение самой ржавчины.
Ржавчина состоит из смеси оксида железа Fe2O3 и гидроксида железа FeO(OH). Конечно она не защищает сам металл от воздействия воздуха и влаги, а в некоторых случаях - и от более агрессивных щелочных средств.
Наиболее простым и доступным ингибитором, не мешающим реакции кислоты с оксидами железа и задерживающим растворение металла является препарат под названием уротропин (продается в аптеках в виде раствора). Например, на 1 литр 5% раствора кислоты требуется 0,1 грамм уротропина как ингибитора.

Читайте также: Причины появления ржавчины.

Через некоторое время, после погружения в раствор с кислотой, ржавчина отстает от поверхности металла и при промывке может быть легко удалена щеткой или даже просто водой. Еще момент. После удаления ржавчины указанными выше растворами (особенно раствора соляной кислоты), для предотвращения повторного ржавления в воздушной среде, после промывки теплой водой, рекомендуется сделать пассивирование раствором (см. термин пассивация) аммиака и высушить горячим воздухом (последнее можно заменить протиранием с губкой).
Ингибитор (лат. inhibere: задерживать) - общее название веществ, подавляющих или задерживающих течение физиологических и физико-химических, главным образом ферментативных, процессов (Википедия).
Несколько "если": 1) Классики утверждают, что если очищаемое от ржавчины изделие (из т.н. ржавеющей стали - ZAT) имеет полированную поверхность рекомендуется применять растворы кислоты небольшой концентрации (например, 5-10% серной кислоты H2CO4) с введенными ингибиторами; 2) Если вернуться к керосину, то вместо него эффективнее применять насыщенный раствор парафина в самом керосине (в бутылку с керосином на неделю насыпают стружку парафина, полученным раствором смазывают заржавевший участок, оставляя его таким на несколько дней, затем промывка); 3) Если налет ржавчины слишком большой, изделие обрабатывают этой же смесью керосина и парафина, а вот после удаления ржавчины деталь промывают сначала в керосине, потом в бензине, затем на несколько часов погружают в раствор квасцов (продается в аптеке) и уксуса (1 часть квасцов на 100 частей уксуса).

Ну и конечно, надо помнить, что на работы с составами для удаления ржавчины распространяются такие же правила, как и при работах с едкими щелочами...

Как удалить ржавчину. ПРАКТИКА.

Если отталкиваться от практики удаления следов ржавчины на маникюрном инструменте, сделанном из т.н. нержавеющей стали (ржавчина является следствием санитарной обработки инструмента в агрессивных средах), то здесь основной проблемой видится недопущение повреждений режущей кромки лезвий от действия кислоты и сохранение блеска полированных поверхностей с восстановлением внешнего вида.

За последние несколько лет я перепробовал, наверно, с десяток уже готовых растворов с 5-15% содержанием разных кислот (в основном соляной и серной кислоты) и добавок. Что не понравилось? Не устроила низкая скорость очистки (до 10-15 мин - имхо, это очень много) для не самых сложных случаев, иногда потеря глянца полированной поверхности (когда в сложных случаях увеличивалось время выдержки в растворе, например, серной кислоты до 20 мин) и пересушенная кожа на руках (случайных попаданий не удается избежать, а работа в перчатках значительно увеличиваю время).

На данном этапе мои эксперименты окончились, когда весной 2016 года я случайно наткнулся на препарат с раствором щавеливой кислоты. Я ни в коем случае не настаиваю, что это лучшее и оптимальное для всех и для всех случаев решение. Такого просто не может быть! И вполне возможно, что читателю (в его условиях) больше подойдет раствор на основе, например, фосфорной кислоты. Для меня же, на сегодня и в моих условиях, палочкой-выручалочкой стала именно щавеливая кислота. Я использую уже готовый ее раствор - не знаю, какие там включены добавки, но проблемы с сухостью и раздражением кожи исчезли, а его работоспособность и себестоимость меня вполне устраивает.

Надеюсь, что мои слова о щавеливой кислоте не звучат как реклама?)) Тем не менее, если вы любитель смелых экспериментов, отмечу, что эту кислоту проще всего найти в магазинах для пчеловодов. Одного пакета (20гр, 10грн), как на снимке ниже, вполне хватит, чтобы попробовать.


На снимке ниже из личного архива - кусачки погружены в самостоятельно приготовленный раствор щавеливой кислоты. В соседней аптеке уротропина не оказалось, поэтому пришлось обойтись без него.

Если у читателя нет опыта работы с подобными средствами по очистке от ржавчины, то я рекомендую начать с 5% раствора. Думаю, что пересчитать пропорции из расчета нужного объема не составит больших проблем. Добавлю, что будет не лишним легкое покачивание емкости с раствором и работа в перчатках.


В практике нередко встречается инструмент со следами коррозии из инструментальной, т.н. ржавеющей, стали, в т.ч. и имеющий никелированное покрытие, нанесенное производителем для защиты от ржавчины (о способах защиты и предотвращения ржавчины читайте ниже). В этих случаях, ржавый налет без проблем удаляется с сохранением блеска на никелированном покрытии. Но не стоит ожидать сохранения полирования на участках, подверженных коррозии и не защищенных никелированием (см. фото в заголовке) - после очистки от ржавчины эти участки будут иметь серый стальной цвет. Это же касается и участков лезвия ножа из ржавеюшей стали, на которых ржавчина удаляется с применением кислотных растворов - после обработки и хорошей промывки промывки полирование всего лезвия если не обязательно, но крайне желательно.

Наверно будет уместным упомянуть, что сейчас в продаже есть и специальные, уже готовые, растворы для очистки от ржавчины медицинских, маникюрных и парикмахерских инструментов по вполне демократическим ценам. Причем, можно встретить как концентраты, так и готовые средства. Считаю, что это удобно, но мне не приходилось с ними работать по той простой причине, что свои эксперименты я закончил до появления в свободной продаже подобных средств. Кстати, рекомендации по их применению есть на каждой емкости с таким раствором. Я не буду приводить названия этих препаратов, но ими успешно торгуют как сами заточники, так и магазины (в т.ч. и интернет-магазины), занимающиеся продажами материалов, инструмента и дезинфицирующих средств для салонов красоты.

 Проблемы. 1) Для режущего инструмента - это изначальный выход на РК глубокой ржавчины, переходящей в мелкие и немелкие раковины и каверны (см. термин каверна). В этом случае не только теряются режущие свойства инструмента, но происходит и значительное разрушение кромки с вероятностью ее дальнейшего выкрашивания. 2) Очистка от ржавчины инструментов из нержавеющих сталей ситуация может усложниться в случаях, когда используются сплавы с пониженной коррозионной стойкостью - в этих случаях часто ржавчины больше и она глубже. 3) В связи с ростом популярности средств для удаления ржавчины, замечено, что при заточке легче диагностируется инструмент как раз самостоятельно не очищенный от ржавчины. Этому я вижу объяснение в том, что в этом случае заточник лучше видит проблему и уделяет больше внимания конкретным очагам ржавчины и состояния кромки около них...

Как предотвратить ржавчину.

Это гальванизация, т.н. катодная защита металла, лакокрасочные покрытия, воронение или покрытие тонким слоем металла (оцинковка, лужение, хромирование и т.д.). Защитой же для нержавеющей стали обычно является формирующийся пассивирующий слой оксида хрома, приводящий к образования оксидной пленки. Один из примеров пассивации с применением аммиака описан выше. Кстати говоря, одним из технологических вариантов пассивирования является воронение.
Пассива́ция металлов - переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии (Википедия).
В интернете можно встретить несколько простых, на первый взгляд, способов пассивации некоторых нержавеющих сталей по ASTM A967. Лично не пробовал и не знаю, насколько это будет актуально для инструментов, проходящих агрессивную санитарную обработку (например маникюрный и парикмахерский инструмент) или работающий в условиях кухни (например кухонные ножи) с его постоянной мойкой, в т.ч. и с использованием разных химических средств. Ниже приведены несколько таких методов, кислотное содержание которых удаляет из поверхности нержавеющей стали свободное железо (и др. поверхностные загрязнения), одновременно способствуя образованию оксидного слоя хрома/никеля, выступающего а качестве барьера для дальнейшей коррозии.

1. Погружение в р-р азотнай кислоты (20-25%, 50-60°С) на мин. 20 мин;
2. Погружение в р-р азотнай кислоты (20-45%, 20-30°С) на мин. 30 мин;
3. Погружение в р-р лимонной кислоты (4-10%, 60-70°С) на мин. 4 мин;
4. Погружение в р-р лимонной кислоты (4-10%, 50-60°С) на мин. 10 мин;
5. Погружение в р-р лимонной кислоты (4-10%, 20-50°С) на мин. 4 мин.

С учетом того, что коррозионная стойкость будет выше с увеличением содержания никеля и хрома в сплаве, а сами сплавы имеют разный химический состав, эффективность пассивации данным способом может быть разной для разных марок сталей. Если читателю интересен данный способ защиты от коррозии, то возможно он обратит внимание и на пассивацию по AMS 2700, QQ-P-35 - эти и другие документы не сложной найти через любой поисковик, например Гугл с ключевыми словами "Passivation of Stainless Steel".

Из народных рецептов: 1) Чтобы предохранить от ржавления столярный или слесарный инструмент, его смазывают с помощью кисточки раствором 10 г воска в 20 мл бензина. Воск растворяют в бензине на водяной бане, не используя открытого огня (бензин огнеопасен); 2) Полированный инструмент очищают, нанося на его поверхность раствор 5 г парафина в 15 мл керосина; 3) Старинный рецепт мази для защиты металла от ржавчины: растапливают 100 г свиного жира, добавляют 1,5 г камфоры, снимают с расплава пену и смешивают его с графитом, растертым в порошок, чтобы состав стал черным. Остывшей мазью смазывают инструмент и оставляют его на сутки, а потом полируют металл шерстяной тканью. - Ни чего из этого не пробовал, но вполне возможно, что что-то из перечисленного и имеет право на жизнь.

P.S. Примеры работы по очистке маникюрного инструмента от ржавчины с фотографиями ДО и ПОСЛЕ смотрите на ЭТОЙ странице...
При написании статьи использованы материалы: Справочник химика (том 5) и сайта www.alhimik.ru, advancedplatingtech.com
ZAT (Днепр, Украина)
http://www.zat24.com

Создана 01.06.17, посл.обновление -

0 коммент.:

Отправить комментарий

Авторизация через Google, Gmail, LiveJournal, WordPress, OpenID и т.д. Запрещены ссылки на другие сайты. Комментарии премодерируются, их появление может занять некоторое время.