Как эффективно убрать ржавчину с металла: механические и химические способы
Содержание
Появление ржавчины: причины и последствия
Коррозия представляет собой химический процесс взаимодействия металла с кислородом или другими веществами, приводящий к разрушению кристаллической решетки и утрате ценных физических и химических свойств изделия. В случае железа этот процесс сопровождается образованием ржавчины (Fe2O3) в присутствии воды. Однако без наличия всех компонентов ржавчина не образуется.
Причины образования ржавчины могут быть разнообразными. Редкие металлы устойчивы к окислению, но такие инертные к химическому взаимодействию металлы, как золото или платина, имеют высокую стоимость. Коррозия может возникнуть по разным причинам, включая:
Образование гальванической пары при соприкосновении некоторых видов сплавов, что способствует процессу окисления.
Повышенная влажность окружающего воздуха.
Резкие и частые перепады температуры.
Трение металлических поверхностей между собой.
Присутствие металлических объектов в среде с агрессивными веществами, такими как щелочи и кислоты. Масляные пятна на поверхности металла также могут быть фактором.
Воздействие электрического тока, особенно переменного тока.
Использование низкокачественных материалов для антикоррозийной защиты.
Важно отметить, что физические повреждения металла не следует относить к коррозии. Разрушение в данном случае связано с износом или эрозией.
Коррозия металла – явление, бесспорно негативное с инженерной точки зрения, так как она приносит с собой множество проблем. Потеря полезных свойств, ухудшение эксплуатационных характеристик, увеличение хрупкости элементов и деградация внешнего вида металлических конструкций – все это ставит под угрозу структурную целостность материала.
В данном контексте лазерная резка металла выступает как эффективное средство не только для формирования требуемых элементов, но и для предотвращения дальнейшего развития коррозии. Оперативное и точное воздействие лазера обеспечивает минимальные изменения в структуре металла, что в свою очередь способствует увеличению срока службы конструкций и поддерживает их надежность на высоком уровне.
Классификация процессов коррозии широко зависит от условий и воздействия, с которыми сталкивается металл. Рассмотрим особенности и признаки нескольких видов:
Цвет
Окружающая среда, в которой развивается коррозия, оказывает существенное влияние на ее цветовую палитру. Ржавчина обычно приобретает оттенки красного цвета, что указывает на окисление металла в присутствии воды или влаги в воздухе – самый распространенный случай коррозии.
В условиях недостатка кислорода цвет коррозии может быть ближе к желтому. В случае полного отсутствия кислорода (нерастворенного в жидкости) ржавчина приобретает более темный оттенок, коричневый. Этот вид коррозии встречается редко. Еще одним возможным оттенком ржавчины является черный, который образуется при отсутствии влаги.
Классификация по типу разрушения структуры металла
Существуют различные виды коррозии, выделяющиеся по характеру воздействия:
- Сплошная коррозия: поражает всю поверхность металлического объекта, однако ржавчина распространяется неравномерно с разной интенсивностью и скоростью.
- Избирательная коррозия: затрагивает только отдельные детали и элементы металлической конструкции, возникая при повреждении защитного покрытия или воздействии сильных факторов в конкретных областях.
- Местная коррозия: характеризуется появлением разрозненных пятен ржавчины с различной обширностью и глубиной проникновения на поверхности металлического объекта.
- Подповерхностная коррозия: металл ржавеет изнутри.
- Межкристаллическая коррозия: самый опасный вид, так как ведет к разрушению структуры кристаллической решетки, что делает металлическое изделие хрупким и ломким, невидимым невооруженным глазом.
- Щелевая коррозия: возникает в технологических зазорах и местах стыка незащищенных металлических деталей.
Борьба с коррозией включает в себя различные методы:
- Термический метод: Термическая обработка металлической поверхности с использованием ацетиленовой горелки позволяет удалить прокатную окалину, но не обеспечивает полное устранение ржавчины. Для подготовки детали к покраске этот метод не всегда подходит, поэтому обращаются к другим технологиям.
- Химический метод: Для подготовки металлической поверхности к покраске применяют химические методы. Они позволяют эффективно удалять ржавчину, обеспечивая более качественную подготовку поверхности.
- Механический метод: Механическая зачистка остается одним из наиболее эффективных способов борьбы с ржавчиной на металлических поверхностях. Этот процесс может быть выполнен вручную или с использованием электрических инструментов. Механические методы включают: Использование металлических щеток (корчеток): Эти щетки эффективны для ручной зачистки, включая обработку сварных швов. Они могут использоваться даже в домашних условиях для удаления ржавчины с металла. Однако следует отметить, что такой метод не гарантирует полного удаления окалины, и в процессе работы может образовываться значительное количество металлической пыли.
Устранение коррозии: разнообразные методы борьбы
- Абразивный инструмент: При применении специальных дисков для шлифовки с использованием подходящего электроинструмента достигается высокая эффективность обработки – до 100%. Тем не менее, этот метод требует опытных исполнителей, и стоимость шлифовальных дисков может быть довольно высокой.
- Очистка фольгой: Этот распространенный метод применяется для очистки хромированных поверхностей. Шаги включают:
- Подготовку емкости с водой, бумажных салфеток и очищающей жидкости WD-40.
- Замачивание фольги в воде и использование ее для удаления ржавчины.
- Протирка поверхности салфетками, нанесение WD-40 и втирание его в поверхность.
- Вместо WD-40 можно использовать воду или 3%-ный уксус для нехромированных деталей.
- Пескоструйные устройства: Эффективный способ быстро избавиться от ржавчины на металле – использование пескоструйных пистолетов с напором сжатого воздуха. Промытый и сухой песок применяется для удаления ржавчины, старой краски и других загрязнений. Песок эффективен в труднодоступных местах.
- Гидроабразивная обработка: В этом промышленном методе на поверхность металла подается водная струя с добавлением песка. Этот способ эффективен не только для удаления ржавчины, но и для очистки от различных загрязнений, таких как старая краска и окалина. Недостатком является большой вес стационарной установки. Гидроабразив может применяться под различным давлением для оптимальных результатов.
Химические методы удаления ржавчины с металла предоставляют эффективные способы освобождения от коррозии. В этом процессе используются реактивные вещества, такие как:
- Соляная и серная кислоты: Применение смеси этих сильнодействующих кислот в 5%-ном водном растворе с уротропином (0,5 г/литр раствора) обеспечивает эффективное удаление ржавчины. Ингибитор уротропин защищает металл от растворения, что особенно важно при обработке тонких стальных листов.
- Ортофосфорная кислота: Применение 15–30%-ного водного раствора ортофосфорной кислоты на поверхность с коррозией приводит к образованию твердого ортофосфата железа. Этот инертный слой не только предотвращает контакт металла с водой и воздухом, но также обладает прочной структурой.
- Вазелиновое масло и молочная кислота: Смешивание вазелинового масла и молочной кислоты в пропорции 2:1 приводит к созданию состава, который наносится на ржавую поверхность. Это преобразует окись железа в лактат, который растворяется в масле, обеспечивая эффективное удаление ржавчины.
- Уксус: Применение уксуса – яблочного, винного, рисового или синтетического – предоставляет возможность избавиться от ржавчины. Погружение пораженных деталей в уксусный раствор, поддерживаемый в течение суток и последующее повторение процедуры при необходимости, обеспечивают полное удаление продуктов коррозии.
- Лимонная кислота: Процесс начинается с обезжиривания поверхности перед погружением детали в водный раствор лимонной кислоты. Завершив обработку, ржавая субстанция отслаивается, обеспечивая чистую поверхность с образованием защитной оксидной пленки.
- Пищевая сода: Для легко поврежденных изделий применяют два метода обработки содой: нанесение густой субстанции на ржавые участки или использование содовой воды в электрохимической обработке, что эффективно при средней коррозии.
Также можно применять следующие средства для удаления коррозии с железа:
- Лимонный сок;
- Бутанол;
- Парафин;
- Рыбий жир;
- Сантехническое средство для очистки труб.
Изначальная защита металла от ржавчины:
Наиболее распространенным и эффективным способом защиты стальных объектов от коррозии является применение различных защитных покрытий на металлическую поверхность. Это позволяет сохранить материал от коррозии даже в агрессивных условиях эксплуатации. Обычная масляная или нитрокраска, в частности, способны существенно продлить срок службы металлических изделий.
В производстве применяются металлические и неметаллические защитные покрытия, среди которых:
- Лакокрасочное покрытие: выбор состава лака и метода нанесения зависит от функциональности изделия.
- Окрашивание порошком: образование качественного защитного слоя на поверхности изделия, возможное только в специальной камере.
- Оксидирование: создание оксидной пленки на металлической поверхности в растворе горячей соляной кислоты.
Нанесение полимерного покрытия: нанесение полимера, кристаллизующегося в стойкий слой, защищающий сталь от кислорода и влаги.
Дополнительные химические методы защиты включают:
- Электрохимическая защита: применение вихревых электромагнитных полей для катодной поляризации, разрушающей слой ржавчины.
- Легирование стали: добавление хрома и других элементов в жидкую сталь для придания нержавеющих свойств.
- Нанесение металлического покрытия: например, цинкование или омеднение в гальванической ванне.
- Термическая диффузия: создание защитного слоя при нанесении расплавленного металла под давлением или погружении в ванну.
Также возможны изменения в окружающей среде для предотвращения коррозии:
- Снижение влажности;
- Стабилизация температурного фона;
- Создание инертной газообразной среды (азот или гелий).
Эти методы предназначены для защиты металла от коррозии и способны существенно продлить срок службы металлических изделий. Однако принятие мер следует начать немедленно после обнаружения признаков ржавчины для достижения наилучших результатов.
