Химическое ржавление металлов (11.05.2017).

" title="Написать письмо">Написать письмо

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1955
Просмотры материалов : 7091562

Химическое ржавление металлов (11.05.2017).

2017 - Май

11.05.2017 13:19

Save & Share

← Замерзание воды при комнатной температуре (08.05.2017).		Качественное определение метанола в растворах (13.05.2017). →

Если ранее была химическая борьба со ржавчиной (обновление деталей) и коррозией (торможение в незамерзайке), то теперь встала проблема получения этой-самой ржавчины (реагент) и коррозии (визуальное старение новой детали, тест на разрушение детали и т.д.). В химических магазинах ржавчина продается за бешеные деньги: 270-600руб/кг - проще изготовить самому. Раньше можно было просто с железа наждаком натереть - теперь такой возможности нет: с железом дикий напряг. Остается придумать универсальный тест на стойкость к коррозии и способ получения оксидов металлов.

Способность хлорида любого металла в водном растворе - вызывать коррозию металлического объекта. 3 хлорида дешевы и доступны в продаже: натрия, кальция и магния. Магний при практическом тесте показал наибольшую коррозионную активность. Но хочется не месяцами ждать, когда деталь основательно проржавеет, а побыстрее. И, желательно, без нагревания. И, желательно, без покупки мешков с реагентами по 25кг или поездок в химический магазин.

На помощь приходит поваренная соль и перекись водорода 3% (перекись - вызывает и ускоряет ржавление, соль ускоряет ржавление перекисью и сама корродирует):
- химические реакции ржавления описаны здесь, стоит отметить только выделение кислорода от перекиси водорода;
- если смешать в пропорции 1:1 насыщенный раствор соли и перекиси - процесс ржавления переходит на часы. И уже через 10 часов внизу тары будет находиться приличный осадок ржавчины, раствор рыжеет (при этом еще не достигнут конец реакции);
- если смешать пропорции 1:2 (перекиси больше) - начинается караул: процесс настолько быстр, что раствор становится рыжим уже через час, а на поверхности раствора появляется густая рыжая пена высотой сантиметров 10. Коллоид железа делает эту кислородную пену устойчивой - в итоге ржавчина уходит большинством в нее. Неудобно то, что перемешивание не помогает - и ценная ржавчина пропадает впустую.

Сейчас закончились винты с разрушенным защитным покрытием - проверять реакции пока не на чем. 21-го числа будут проверены глицерин и этанол как антивспениватели, а также хлорид кальция и магния: насколько критична разница в скорости и качестве ржавления.

(добавлено 13.05.2017) Пропорции 1:1 пока оптимальны для получения ржавчины: удалось получить четкий осадок ржавчины в соленом растворе после прекращения реакции с перекисью водорода. 2Fe + H₂O + 3H₂O₂ (NaCl) → Fe₂O₃·nH₂O + O₂ - перекись ведет себя агрессивно, сразу получает конечную степень окисления железа (бурый осадок - дальше некуда). То есть, если в растворе и существуют переходные FeO и Fe(OH)₂ - им тут же достается еще перекиси. Полученный раствор отстаивается, излишки воды и соли убираются сверху девайсом "висит груша, нельзя скушать" (клизменная груша). Еще раз разбавляется водой, отстаивается, соленая вода убирается грушей (повторить в цикле для нужной чистоты реагента). Взвесь высушивается на солнышке летом. По теории, с 1 порции перекиси водорода должно получиться около ~~18г гидроксида железа (III)~~ 32.5г полигидрата оксида железа (III), однако по внешнему виду раствора точно не скажешь. Подождем высыхания пару недель или выпаривать придется.

Для быстрого же разрушения металлической детали больше подходят пропорции 1:2. Что будет при 1:3 - пока не хочу даже думать: там защиты в виде высокой бутылки будет недостаточно.

(добавлено 14.05.2017) Пропорции 2:1 приводят к крайне вялому ржавлению.

(добавлено 15.05.2017) На реакцию при пропорции 1:1 нужно отводить двое суток.

Был проведен сравнительный тест хлорида кальция безводного и хлорида магния 6-водного, концентрация водных растворов 35%. Даже несмотря на шестиводность, хлорид магния показал гораздо более интенсивную реакцию в первые часы: перекись водорода подействовала как катализатор - и разница в коррозионной активности веществ увеличилась. Спустя сутки газовыделение с детали в хлориде магния так же больше, чем в хлориде кальция. Теперь понятно, почему Бишофит запретили на использование дорожниками в 2012 году.

(добавлено 16.05.2017) Полученное вещество - как грязь - Fe₂O₃·nH₂O, реакцию с перекисью подправил (в т.ч. воду не учел в солевом растворе). Получена наивысшая степень окисления железа, но двуводного: полигидрат оксида железа (III). Не совсем то, что хотелось. Мало того, вещества было получено всего 5г - метод ржавления не столь эффективен; но зато полностью безопасен и способен получить вещество, не продаваемое в химическом магазине.

Чтобы избавиться от соли, грушей нужно пользоваться 3 раза.

(добавлено 17.05.2017) Применение полигидрата оксида железа (III): основа желтых минеральных красок и эмалей, поглотитель отходящих газов, катализатор в органическом синтезе.

(добавлено 21.05.2017) Коррозия с использованием растворов 35% хлорида аммония и сульфата аммония показали отрицательные результаты: за сутки растворы лишь чуть-чуть пожелтели. А вот с добавлением перекиси в пропорции к раствору 1:1 - оба вырываются вперед других хлоридов. Сульфат аммония чуть лучше хлорида аммония.

(добавлено 23.05.2017) Вот это поворот. Именно гидроксид железа является гидратированным окислом - Fe₂O₃·3H₂O и Fe(OH)₃ есть одно и то же. Но для такого равенства нужен коэффициент 3 для воды - а на практике пишут аж число n, потому что его колбасит в некоем широком диапазоне. В итоге чистый гидроксид железа - скорее теория, чем практика; а на практике существует именно высший оксид железа n-водный.

По формулам реакций с хлоридом и сульфатом аммония - там сложно. Кислая среда, аммиачная вода, гидролиз - высший оксид железа на выходе.

(добавлено 24.05.2017) Растворы аммония имеют четкий неприятный запах: слабая аммиачная вода к этому тоже приложила усилия. Количество подходов с грушей - 2-3.

(добавлено 27.05.2017) Оценка качества выходного реагента позволяет считать:
- для получения гидроксида железа использовать раствор поваренной соли с перекисью в пропорциях 1:1;
- для тестирования стойкости детали к коррозии использовать раствор сульфата аммония концентрации >=35% с перекисью в концентрации 1:1. Гидроксид железа на выходе получается с примесью кристаллов сульфата аммония (или хлорида аммония, если использовать его как замену сульфату).

(добавлено 28.05.2017) Эксперимент с 50% раствором сульфата аммония не ускорил процесс ржавления, а притормозил его: использование насыщенного и перенасыщенного растворов некорректно. Возможно, 35% является номиналом, близким к оптимальному по вопросу ржавления деталей.

(добавлено 02.06.2017) Эксперимент с использованием этанола как антивспенивателя/пеногасителя вначале провалился: спирт замедлил процесс ржавления в десятки раз, если не вообще остановил его. Использовалось 5% спирта на раствор соли-перекиси 1:2. Спустя 10 часов растворы выровнялись по степени наличия ржавчины - однако подтвердить свойство этанола так и не удалось. Но удалось опровергнуть: пены в таре со спиртом было больше на ~15%, чем в таре без спирта.

(добавлено 08.06.2017) Предварительное обезжиривание металла увеличивает кол-во получаемого реагента и скорость коррозии.

(добавлено 21.08.2022) Вот к чему приводит несоблюдение пропорций в химии: к ложноотрицательному результату.

Теги:

Обновлено ( 21.08.2022 11:12 )

Статьи по разделам

Статьи по дате (многие всегда актуальны)

Испытано на себе

Творчество

Прочие разделы

Вечно актуальные статьи

Статистика

Последние теги

Самые популярные теги

Самые читаемые теги

Случайные теги

Последние новости