Удаление ржавчины с поверхностей черных металлов

Удалять ржавчину с поверхности черных металлов можно тремя способами: термическим, механическим и химическим. Большей частью такую очистку металла комбинируют – термический с механическим, механический с химическим и т.п.

Очистка металла от ржавчины:

Термический способ
Он заключается в нагревании изделия газовой горелкой или в горне. Ржавчина отстает от поверхности металла и ее очищают проволочной щеткой.

Механический способ
Применяют при удалении окислов с деталей простой формы, все места которых доступные для обработки стальным скребком, проволочной щеткой и грубыми кожницами.
Хорошие результаты дает применение рыбьего жира, которым протирают ржавую поверхность. Слой ржавчины, пропитанный жиром, легко удаляется. Ускоряет очистку применения круглых щеток (крацевальная щетка), с приведением их в движение от электродрели или электродвигателя.
Изготовляют крацевальную щетку из стального провода диаметром 0, 2-0,4 мм, который пучками обвязывают вокруг кольца основы диаметром 1/4 будущего диаметра щетки.

Рис. 1. Крацевальная щетка

1— кольцо-основа; 2 — пучки провода; 3 —
поясок из мягкого провода; 4 – кольцевые прокладки;
5 – диск; 6 – болт.

Каждый пучок провода из внешней стороны близко к кольцу-основы взимают пояском из мягкого провода. Так образуется, круглая проволочная щетка, которую помещают между двумя дисками диаметром около 1/2 диаметра щетки. По самому, края между дисками и пучками щетки с обеих сторон устанавливают кольцевые прокладки, иначе утолщение на месте обгинания пучков провода вокруг кольца-основы не даст возможности зажать провод пучков. Свободные концы, которые выступают за диски, должны представлять приблизительно 1/4 диаметра щетки. Если концы провода короткие, щетка лучше чистит поверхность. Составленную щетку стесняют в тисках и взимают тремя болтами или склепывают, а посредине просверливают отверстие для крепления. Можно все вместе стянуть гайкой на вале, а потом его зажать в патроне электродрели.
Перед соединением деталей щетки необходимо обезжирить и залить пространство между пучками провода и дисками эпоксидною смолой (при этом диски можно не склепывать) . После затвердения смолы каждая проволочка фиксируется, меньше сгибается.
Вращение щетки диаметром 130-150 и 250-270 мм допускается с частотой соответственно 2800 и 2100 об/мин.
Часто крацевальную щетку крепят на вале трехфазного двигателя. При включении такого двигателя в однофазную электросеть один его вывод включают в сеть направления, а два других соединяют с выводами конденсатора типа К73Г рассчитанного на напряжение 400-600 В и потом от любого вывода конденсатора другой провод включают в сеть. Если двигатель оборачивается не в нужном направлении, то провод присоединяют к другому выводу конденсатора. Для трехфазного двигателя мощностью 1 кВт нужен конденсатор емкостью 20 мкФ или набор конденсаторов меньшей емкости, соединенных параллельно. При работе трехфазного двигателя переменного тока от однофазной электросети он теряет около трети своей мощности.

Химический способ

Он заключается в том, что ржавую поверхность травят в слабых растворах кислот или их реагентах. Если изделие загрязнено, его сначала моют в горячей воде, а покрытый смазочными маслами или жирами обезжиривают. Потом деталь травят, нейтрализуют и пассивируют.
Детали, загрязненные жирами, обезжиривают растворами щелочи 5-10 %-ной концентрации или органическими растворителями. Используют такой раствор, частей за массой:

Едкий натр…………………………………………………………………….2,5-3,0
Тринатрийфосфат…………………………………………………………..1,5-2,0
Эмульгатор ОП-7, ОП-10 (или стиральный порошок)………0,2-0,3
Противопенная присадка ПМС-10…………………………………………1
Кальцинированная сода……………………………………………………..100

Можно применять и другие щелочные растворы с примесью поташа или соды до 3 %. Указанные компоненты растворяют в горячей воде, изделия погружают в раствор для обезжиривания на 5-10 м. После этого смывают остатки щелочи струей горячей воды на протяжении 1-3 м.
Промышленность также выпускает пасты МЛ-51, МЛ-52, МС-5, МС-8, МЛ-2 и моечные средства ТМС-31, из них готовят 3—8%-ной раствор, который нагревают до температуры 65-70 °С. В растворах МЛ-51 и МЛ-52 смывают минеральные масла и некоторые консервационные смазочные масла. Раствором МЛ-2 обрабатывают алюминий, а препаратом ТМС-31 удаляют минеральные масла и полировальные пасты.
Для густоты, к редким щелочным растворам прибавляют гашеную известь или магнезию до образования консистенции редкой каши. Ее наносят щеткой на изделие и через 3—6 мин смывают.
Детали и изделия, имеющие зазоры и каналы, кадмированные и цинкованные, а также загрязненные минеральными маслами и гудроном смывают несколько раз органическими растворителями (погружают или моют щетками), беря каждый раз свежий растворитель. Если деталь погружать или смывать лишь один раз, то смытое масло растворяется и покрывает ее тоненькой пленкой.
Травят окислы в растворах кислот с примесью ингибиторов, травильных присадок или регуляторов травления, благодаря которым чистый металл почти не разрушается, а разъедается только ржавчина.
Промышленность выпускает ингибиторы ЧМ, ПБ-5, и др.
Как простые ингибиторы можно использовать продукты органического происхождения – пивные дрожжи, кислое пиво, ржаная мука, отходы сахарного производства и т.п. Ингибиторами есть также уротропин (сухой спирт), хроматы, нитриты и мочевина. Нужно заметить, что ингибиторы действуют не только в растворах кислот и щелочей, но и в нейтральной среде, так как они образовывают на поверхности чистого металла защитную пленку. Кроме того, при травлении металла без ингибитор водород, который выделяется при этом, насыщает поверхность, вследствие чего она становится хрупкой. Аммиачно-формалиновый ингибитор приготавливают из смеси 40%-ного формалина (8 частей за массой) и 25%-ного аммиака (5 частей за массой).
Ингибитор из раствора йода в йодистом калии готовят так, частей за массой:

Йодистый калий…………… 1
Йод кристаллический ….0,5
Вода дистиллирована…… 10

Кислотные травильные вещества. Раствор с ингибитором для пищеварения черных металлов можно приготовить из таких веществ, частей
за массой:

Серная или соляная (концентрированная) кислота…. 5-10
Вода …………………………………………………………………… 90-95
Ингибитор ЧМ …………………………………………………..0,1-0,25

Вместо ингибитора ЧМ можно использовать ингибиторы аммиачно-формалиновый или ПБ – соответственно 2,5 или 0,1-0,25 части за массой, а также уротропин (сухой спирт), раствор йода в йодистом калии – соответственно 0,5, 0,75 и 1-1,5 части за массой.
Готовя раствор серной кислоты, обязательно льют кислоту в воду.
Ингибитор ЧМ применяют преимущественно с серной кислотой, а ПБ – с соляной. Если концентрированных кислот нет, используют более слабые Для этого уменьшают соответственно количество воды, чтобы образовался 5-10%-ной раствор. Лучшие результаты, чем серной или соляной кислотами, дает травление с помощью фосфорной или ортофосфорной кислот. После них на поверхности металла образуется фосфатная пленка, которая на некоторое время предотвращает коррозию.
Травить небольшие изделия лучше всего в стеклянной посуде, а большие – в деревянных емкостях, покрытых внутри асфальтом, отстоявшейся верхней частью мастики для защитного покрытия днищ автомобилей или пластмассовой футеровкою. Удобные также для травления пластмассовые 50-литровые бидоны, из которых пилой срезают верхнюю узкую часть. В раствор опускают деталь и держат в нем, пока не будет удаленная вся ржавчина. Изделия, которые нельзя погрузить в раствор, например листы черной бляхи, обрабатывают пастой, которую готовят с двух растворов. В первый входят, частей за массой:

Соляная кислота ……………………………..16-17
Ингибитор (уротропин)……………………….1-6
Наполнитель (измельченная бумага)…….4
Вода……………………………………………………50

Готовя первый раствор для пасты, можно вместо технической соляной кислоты взять такую же количество ингибированной соляной кислоты и не прибавлять к ней ингибитора. Второй раствор приготавливают из жидкого стекла и воды (соответственно 5 и 15 частей за массой).
В первый раствор вливают второй, хорошо перемешивают и отстаивают сутки. За это время смесь загустеет до консистенции жидкого геля. На обезжиренную поверхность ее наносят слоем 1,5 мм малярной щеткой или шпателем и выдерживают от 15 мин до 12 ч. Пасту снимают вместе с ржавчиной, шпателем, а поверхность протирают ацетоном или другим растворителем. На 1 м2 поверхности металла используют 1-1,5 кг пасты. Скорость травления зависит от температуры раствора, концентрации и вида кислот. Так, в 10%-ному растворе соляной кислоты при температуре 18 °С травление длится 18 мин, при 40°С — 6 мин, при 60 °С — 2 мин, а в растворе серной кислоты — соответственно 120, 32 и 8 мин. Хотя травление в серной кислоте длится дольше, чем в соляной, тем не менее затрата ее в 5-6 раз меньше и стоит она значительно дешевле. Поэтому при обработке большого количества изделий целесообразнее применять серную кислоту. Раствор для травления деталей с точными размерами такой, частей за массой:

Хромовый ангидрид…………..4-5
Ортофосфорная кислота …..1
Вода………………………………..20

При температуре раствора 90-95°С травление длится 1-2 часа. Изделия можно травить раствором «Преобразователь ржавчины». Раствор для удаления ржавчины из ценных стальных изделий готовят из таких веществ, частей за массою:

Виннокаменная кислота……………10
Вода ………………………………………..40
Ингибитор (можно и без него)…..0.1—0.15

или

Виннокаменная кислота………………1
Хлористый цинк………………………..10
Вода …………………………………………100

Легко приготовить и такой травильный раствор, частей за массою:

Ортофосфорная кислота……………….2
Ацетон……………………………………..2-12
Гидрохинон……………………………0.08—0,1
Вода……………………………………………10

Изделия выдерживают в растворах до исчезновения ржавчины, а потом промывают в воде (температура 60-60 °С), в которой растворяют 1,5-5,5 г кальцинированной соды и 0,5-5 г хромпик. Пассивирование изделий из черных металлов обязательно применяют после травления их в кислотных растворах, иначе они снова покрываются ржавчиной. В процессе этой обработки на поверхности деталей образуется защитная пленка, которая частично предотвращает ржавление. Если металлические поверхности после удаления ржавчины укрывают защитным покрытием, их не пассивируют.
Для пассивирования готовят раствор с хромпика и каустической соды, частей за массой:

Хромпик ………………….8
Сода каустическая ……1
Вода ………………………..1

Хорошо промытые после травления изделия погружают в этот раствор на 15-15 мин, вынимают и снова промывают, а потом высушивают. Можно пассивировать лишь в 10 %-ему растворе хромпика, т.е. без каустической соды, но при комнатной температуре (выдерживают 1 ч).
Более эффективным будет раствор нитрита натрия в воде — соответственно 8 и 10 частей за массой (обрабатывают на протяжении 20 мин при температуре 30-30 °С).
Безкислотные реактивы для вывода ржавчины. Раствор хлористого цинка. Берут произвольное количество хлористого цинка (в зависимости от размера изделия) и у него постепенно доливают при перемешивании дистиллированную воду, пока растворится весь порошок, т.е. готовят насыщенный раствор. Обезжиренные детали помещают в раствор на 10-12 часов. После удаления ржавчины их хорошо промывают водой и вытирают сухой тряпкой. Ровные поверхности при этом становятся блестящими.
Из кровяной соли готовят одновременно два раствора, частей за массою:

Раствор ……………………….1
Желтая кровяная соль ….1
Вода …………………………….5
Раствор ……………………….2
Желтая кровяная соль ….1
Мило хозяйственное …….1
Мел ……………………………..2
Вода…………………………….20

Изделия смачивают сначала первым раствором, а потом вторым. Через 7-8 часов, когда ржавчина растворится, их промывают водой и вытирают.