Химическое ржавление металлов (11.05.2017). |
2017 - Май | |||
11.05.2017 13:19 | |||
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 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. |
|||
Обновлено ( 21.08.2022 11:12 ) |