Ортофосфорная кислота и сталь

Обновлено: 16.05.2024

К наиболее болезненному состоянию металлических деталей относится их окисление и отложение ржавого слоя. Этот процесс происходит под воздействием воды, углекислого газа, а также кислорода. В результате такой химической реакции происходит повреждение металлов и их последующее разрушение. Для очистки поверхности и защиты от коррозии используется механическая обработка, а также химическое воздействие при помощи кислотных средств.

Что такое ортофосфорная кислота?

Это кристаллическое соединение неорганического типа представляющее водный раствор (85 %) сиропообразного вида. Концентрированная жидкость имеет бесцветную консистенцию с полным отсутствием запаха. Благодаря такому состоянию она отлично покрывает любую поверхность.

Используется данный продукт в пищевой отрасли, стоматологии, автомобильной, авиационной промышленности, а также в изделиях бытовой химии. Этот состав помогает защитить металлоконструкции от коррозии, а на его основе создаются средства от ржавчины. Многочисленные грунтовки для металлических поверхностей для покраски содержат именно этот ингредиент.

Наибольшей популярностью у автомобилистов пользуется ортофосфорная кислота, применение от ржавчины которой очень эффективно. Она помогает защитить от вредного воздействия как кузов авто, так и прочие металлические элементы. С ее помощью металлическая поверхность очищается от окислов и многочисленных проявлений коррозии. Правильно обработанная таким фосфорным составом деталь получает надежный, а также прочный слой защиты, препятствующий последующему разрушению материала . Удаление ржавчины при помощи ортофосфорного кислоты является эффективным приемом защиты металлических изделий

Технология разведения ортофосфорной кислоты

Данный химический продукт имеет первоначальную кристаллическую структуру. Он продается в виде обычного порошка, если еще не находится в разбавленном состоянии. Для получения жидкости используется соотношение состава к обычной воде в пропорции ориентировочно 1/5, 1/6. В результате такого правильного разбавления получается 85 % раствор прозрачной консистенции.

Он применяется в качестве стандартного преобразователя ржавчины. Этот продукт является простейшим, получаемым в домашних условиях. Ортофосфорная кислота от ржавчины является основой растворов многочисленных производителей, которые содержат дополнительные добавки. Их состав тщательно скрывается для поддержания конкурентоспособности товара. Готовая к применению ортофосфорная кислота против воздействия ржавчины может продаваться и в небольших емкостях, однако ее цена при этом существенно дороже порошковой массы.

Для обработки металлических поверхностей используется и жидкость с разбавленной кислотной концентрацией (15 – 30 %). После ее нанесения происходит реакция со ржавчиной, которая превращается в очень стойкое защитное покрытие. При этом образуется отложение ортофосфата железа, создающего пленку коричневого оттенка на поверхности изделия. Перед тем как разбавить ортофосфорную кислоту для удаления ржавчины необходимо выполнить меры предосторожности для работы с опасным веществом.

Защитные меры при работе

Данный раствор относится к опасным для здоровья веществам, поэтому обращаться с ним следует крайне осторожно. Перед использованием фосфорной жидкости подготавливается респиратор, а также защитные резиновые перчатки. Они защитят тело от ожогов, а дыхательные пути — от воздействия опасных паров. Помимо этого, данный состав является взрыво- и пожароопасным. Помещение для выполнения работ должно быть хорошо вентилируемым.

При попадании на кожный покров химического состава необходимо выполнить обязательные действия:

избавиться от одежды с попавшим на нее раствором;
пострадавший участок кожного покрова промыть проточной водой в течение 15 минут;
не допускать втирания средства в кожу и удаления его салфетками;
при продолжающемся жжении продолжить водную обработку еще 15 минут;
на пострадавший участок наложить марлевую повязку;
принять обезболивающий препарат.

Обязательно обратитесь за помощью в медицинское учреждение во избежание усугубления травмы.

Процедура обработки ржавчины при помощи ортофосфорного кислотного раствора требует особой осторожности и внимательности.

Как использовать кислотный состав для удаления ржавчины

Преобразователь ржавчины ортофосфорная кислота отлично удаляет с металлической поверхности имеющиеся окислы и образует специальную пленку, защищающую деталь. Он также используется перед проведением оцинкования изделий. Жидкость разъедает оксид железа с последующим его поглощением, после чего фосфатирует материал. Различают два метода удаления ржи с деталей:

погружной метод;
поверхностное нанесение.

Погружной метод

Используется при наличии достаточного объема раствора и емкости, в которую можно поместить обрабатываемую деталь. На предварительном этапе проводится очистка узла и его обезжиривание. В емкость заливается раствор из расчета 1 л обычной воды и 100 – 150 г кислоты (85 %). Обрабатываемая деталь полностью погружается в жидкость и оставляется для химической обработки на один час. На протяжении этого времени ортофосфорный состав периодически перемешивается.

Очищенный элемент достается и тщательно промывается, после чего обрабатывается нейтрализующей смесью. Она разводится из 2 % спирта нашатырного, а также 48 % бутилового спирта и 50 % воды . На заключительной стадии изделие омывается чистой водой и просушивается. Не допускается пропуск любого из этапов, так как это приведет к нарушению химического процесса.

Травление изделия будет проходить неравномерно, если не провести обезжиривание поверхности. В этом случае раствор не уберет загрязнения органического характера, вследствие чего потребуется дополнительная очистка проблемных мест. Данный способ используется для элементов с различной степенью коррозии. Время обработки погружным методом, а также расход состава напрямую зависит от толщины слоя окислов на изделии.

Пренебрежение сушкой детали после окончания финишной промывки приведет к образованию на поверхности гидроксида. Просушивание можно выполнять конвекционным способом или же любым другим методом.

Поверхностное нанесение

Для изделий больших размеров применяется поверхностное нанесение раствора. Преобразователь ржавчины на основе ортофосфорной кислоты используют при недостаточном количестве состава для погружной обработки. Жидкость наносится на поверхность металла при помощи кисточки, имеющей натуральный ворс, валика или же распылителя.

Наличие толстого слоя окислов потребует дополнительной механической обработки поверхности по его устранению. Ржавый налет удаляется при помощи шлифмашины с лепестковым кругом или же металлической щеткой. При отсутствии электроинструмента поверхностный слой снимается ручным способом. По окончании механической обработки проводится обезжиривание с последующим нанесением кислотного раствора. Не допускайте пропусков обрабатываемых участков.

По истечении двух часов проводится удаление состава нейтрализующей смесью. После этого выполняется финишная промывка, а также сушка изделия. Небольшой слой окислов необязательно подвергать механической обработке, при этом возможно повторное использование раствора. Ортофосфорная кислота, содержащаяся в преобразователе ржавчины, эффективно воздействует на самые сложные участки изделий.

Для улучшения воздействия в химический раствор добавляется катапин, являющийся ингибитором. Он затормаживает химический процесс, а также препятствует реакции с не окислившимся металлом. На 1 л воды такой смеси требуется 1 -2 г катапина.

Достоинства применения ортофосфорного состава

Использование этого химического компонента при обработке металлоизделий активно применяется в многочисленных преобразователях. Они не только растворяют имеющиеся окислы, но и создают пленочный защитный покров. Помимо этого, плюсом данного раствора является полная безопасность для металла. Ортофосфорная кислота убирает окислы и выполняет преобразование металлической ржавчины в фосфаты железа.

Такой состав применяется для очистки и промывки: металлопрокатных изделий, в том числе арматуры, поверхностей труб, водоснабжающих и отопительных систем, чугунных предметов, скважин и котлов. Помимо этого, он используется для обработки теплообменников, нагревателей, бойлеров, змеевиков, а также многочисленных металлических элементов механизмов и автомобилей.

К наиболее востребованным средствам относится цинкарь, который имеет дополнительные ингредиенты: марганец и кислота+цинк. Они увеличивают прочность защитного слоя на поверхности обработанной детали. Цена в розницу этих препаратов невелика. Используя самостоятельно подготовленный состав или же приобретенный в магазине преобразователь, соблюдайте все меры безопасности при работе с этими опасными веществами, а также внимательно изучайте инструкцию по их применению. Для наглядного понимания проводимой операции по удалению ржи просмотрите дополнительно видео с процедурой обработки изделий.

Применение ортофосфорной кислоты

Нередко металл и изделия из него подвергаются характерной «болезни», которая проявляется в виде рыжего налета, разъедающего металл. Речь идет о ржавчине. Ее образование происходит благодаря воздействию на поверхность металлического изделия углекислого газа, кислорода и воды. Безусловно, для того чтобы продлить срок службы изделия из металла необходимо как можно скорее начать борьбу с коррозией. Помочь в этом может обработка ортофосфорной кислотой.

Характеристики ортофосфорной кислоты

Услышав слово кислота, человек невольно напрягается, ведь еще из давних уроков химии в школьные годы известно, что кислота может оказывать довольно значимое влияние на предметы или, к примеру, кожу человека. А что собой представляет ортофосфорная кислота? Опасна ли ортофосфорная кислота, применение которой рекомендуется как один из способов борьбы с налетом ржавчины?

Ортофосфорная или попросту фосфорная кислота представляется в виде продукта, имеющего неорганическое происхождение. В условиях нормальной комнатной температуры ортофосфорная кислота имеет вид небольших ромбовидных кристалликов.

Чаще всего же ортофосфорная кислота имеет вид сиропообразного 85%-процентного раствора, не имеющего характерного запаха. Кристаллики ортофосфорной кислоты довольно хорошо растворяются в воде или этаноле.

Уравнение ортофосфорной кислоты

Применяется ортофосфорная кислота в следующих отраслях человеческой деятельности:

Создание удобрений (фосфатных),
Производство специальных чистящих средств, относящихся к классу бытовой химии,
Стоматология,
Вещества для борьбы с коррозией металла,
Звероводство,
Пищевая промышленность.

Если температура окружающей среды, например, в условиях лабораторных исследований превышает показатели в 213 градусов Цельсия, ортофосфорная кислота преобразуется в пирофосфорную кислоту. Состав ортофосфорной кислоты и ее химическая формула, соответственно, изменяется.

Наименование показателя	Норма
	Марка А	Марка Б
	Марка А	1-й сорт	2-й сорт
1. Внешний вид	Бесцветная жидкость прозрачная в слое 15-20 мм при рассмотрении на белом фоне	Бесцветная или со слабо-желтым оттенком жидкость в слое 15-20 мм при рассмотрении на белом фоне	Бесцветная или окрашенная жидкость с оттенком от слабо-желтого до коричневого, не прозрачная в слое 15-20 мм при рассмотрении на белом фоне
2. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), %, не менее	73	73	73
3. Массовая доля хлоридов, %, не более	0,005	0,01	0,02
4. Массовая доля сульфатов, %, не более	0,010	0,015	0,020
5. Массовая доля нитратов, %, не более	0,0003	0,0005	0,0010
6. Массовая доля железа, %, не более	0,005	0,010	0,015
7. Массовая доля тяжелых металлов сероводородной группы, %, не более	0,0005	0,002	0,005
8. Массовая доля мышьяка, %, не более	0,0001	0,006	0,008
9. Массовая доля восстанавливающих веществ, %, не более	0,1	0,2	Не нормируется
10. Наличие метафосфорной кислоты	Выдерживает испытание
11. Массовая доля взвешенных частиц, %, не более	Выдерживает испытание		0,3
12. Наличие желтого фосфора	Выдерживает испытание	Не нормируется

Таблица 2. Физико-химические показатели ортофосфорной кислоты согласно ГОСТ 6552-80.

1. Внешний вид и цвет

2. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), %, не менее

3. Плотность Р₄ 20 , г/см 3 , не менее

4. Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более

5. Массовая доля летучих кислот (СН₃СООН), %, не более

6. Массовая доля нитратов (NO₃), %, не более

7. Массовая доля сульфатов (SO₄), %, не более

8. Массовая доля хлоридов, (Cl)%, не более

9. Массовая доля аммонийных солей (NН₄), %, не более

10. Массовая доля железа (Fe), %, не более

11. Массовая доля мышьяка (As), %, не более

12. Массовая доля тяжелых металлов (Pb), %, не более

13. Массовая доля веществ, восстанавливающих KMnO₄ (H₃PO₃), %, не более

Сферы применения фосфорной кислоты

Современная наука довольно часто позволяет использовать одно и то же химическое вещество или один и тот же химический состав в совершенно различных целях. То же самое можно сказать и о вариантах применения ортофосфорной кислоты.

На сегодняшний день, существует немалое количество разнообразных сфер применения ортофосфорной кислоты. Так, к примеру, данную кислоту могут применять при органическом синтезе. Применяют ее в случаях, когда требуется создать фосфорные соли натрия, кальция, алюминия, марганца.

Велико значение и использование ортофосфорной кислоты в промышленности по металлобработке, поскольку тут практически незаменима ортофосфорная кислота, влияние которой доказано при удалении ржавчины или предотвращении ее появления.

Ортофосфорную кислоту можно обнаружить и в составе большого количества веществ, предназначенных для использования хозяйками в быту. Известно и об ее использовании в медицинской и пищевой промышленности.

Среди прочих сфер, где можно обнаружить применение ортофосфорной кислоты, можно назвать:

Нефтяную промышленность,
Изготовление спичек,
Изготовление кинопленки,
Производство противопожарных или огнеупорных предметов и материалов.

Велика роль ортофосфорной кислоты и в процессе подпитки растений, поскольку широко известно, благотворное влияние фосфора на способность растений давать высокие урожаи. Сельскохозяйственные культуры благодаря этой кислоте приобретают устойчивость к заморозкам и прочим неблагоприятным условиям.

Благотворное воздействие на почву также отмечается во многих источниках, относящихся к предмету земледелия или народного хозяйства.

Значение ортофосфорной кислоты важно и для животных. Она не только совместно с другими органическими веществами участвует в метаболических процессах животного организма, но еще и помогает в образовании у некоторых видов животных панцирей и других естественных наростов, поскольку в их составе имеется фосфат кальция.

Применяется ортофосфорная кислота и в виде пищевой добавки в некоторых продуктах питания. Она имеет код Е 338. Свое назначение в пищевой промышленности данная кислота находит в производстве колбас, некоторых видов плавленых сыров, газированных напитков.

Следует отметить, что не стоит злоупотреблять продуктами питания, в составе которых отмечено присутствие ортофосфорной кислоты, поскольку не выяснено какова норма потребления ее человеком в сутки. Но в любом случае польза от ее потребления несоизмеримо мала, если даже не сказать, ничтожна, в сравнении с тем вредом, который она может нанести в виде нарушения работы желудочно-кишечного тракта, возникновения кариеса, развития остеопороза.

Правила работы с ортофосфорной кислотой

Как и любая другая кислота, ортофосфорная требует от человека предельной внимательности, аккуратности и выполнения всех правил безопасности при работе с кислотами.

Ортофосфорная кислота является довольно агрессивным химическим веществом при неправильном ее использовании и пренебрежение техникой безопасности применение ортофосфорного соединения может вызвать возникновение ожогов на кожных покровах. Пары фосфорной кислоты, могут спровоцировать ожоги слизистой дыхательных путей, а также проявление признаков серьезной интоксикации организма человека. Помимо этого, ортофосфорная кислота является пожаро- и взрывоопасным соединением. Именно поэтому весьма важно соблюдать предписанные правила при работе с фосфорной кислотой.

Правила работы с ортофосфорной кислотой.

Работать с кислотой нужно только в условиях хорошо проветриваемого помещения.
При работе с кислотой, следует особое внимание уделить защитной экипировке в виде перчаток, маски или лучше респиратора и очков для защиты глаз.
Не допускать попадания кислоты на открытые участки тела, иначе могут возникнуть сильнейшие ожоги.
Если кислота, все же, попала на кожу, ее следует как можно скорее смыть большим количеством проточной воды и обязательно обратиться в больницу.

Транспортировка и хранение ортофосфорной кислоты также требует обязательного соблюдения определенных условий.

Хранить кислоту можно только в стеклянных емкостях, а также в полимерных сосудах и сосудах из нержавеющей стали.

Перевозить реагент разрешается только специальными автотранспортными средствами, которые оснащены металлическими цистернами, не подвергающимися воздействию кислоты. Транспортировка допускается также и другими видами транспорта, например, поездами или водными судами, но при условии полного соблюдения требований техники безопасности.

Условия хранения кислоты предусматривают ее помещение в такое место, куда не проникает солнечный свет. Хранить в таких условиях ортофосфорное соединение можно не более одного года.

Применение от ржавчины ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота, влияние которой на ржавчину широко известно, может применяться как в промышленных масштабах, так и для удаления коррозии металла в домашних условиях. Разумеется, что подобные действия должны проводиться с учетом описанных выше правил безопасности.

Явным преимуществом именно фосфорной кислоты является то, что при условиях химической очистки с поверхности металла при помощи фосфорной кислоты можно не только убрать рыхлые окислившиеся массы, но и создать тем самым небольшую защитную пленку на поверхности металлического изделия. Образование такой пленки происходит следующим образом: оксид железа разъедается и поглощается кислотой, вместо этого происходит фосфарирование поверхности металла. Люди, проделывающие подобную процедуру очищения, свидетельствуют о том, что после снятии ржавчины посредством применения кислоты ортофосфорной на поверхности металлического изделия образуется маслянистая пленка серого оттенка.

На данном этапе можно назвать несколько основных способов борьбы с образованием окислов на металлических поверхностях:

Травление металла, предусматривающее полное его погружение в раствор кислоты,
Распыление соединения при помощи пульверизатора или нанесение ее посредством валика,
Механическая очистка металла от окислов с последующим применением кислоты.

Наиболее подходящий и действенный метод очистки металла от коррозии подбирается в каждом конкретном случае с учетом индивидуальных условий, в которых возможно проведение процедуры.

Ортофосфорная кислота для металла

Учитывая, что существует несколько вариантов очищения металла с применением ортофосфорного соединения, следует рассмотреть каждый из них подробнее.

Очищение с полным погружением очищаемой детали, к примеру, требует предварительного очищения детали от жиров любого происхождения. Для этого достаточно промыть металлическое изделие при помощи любого моющего средства. Далее нужно растворить в одном литре воды 150 мл кислоты. После того, как раствор будет готов нужно опустить в него деталь на один час. При этом требуется постоянно размешивать раствор, чтобы кислота лучше действовала.

После того, как кислота оказала свое действие, и ржавчина растворилась, необходимо смыть ортофосфорную кислоту при помощи специального раствора, составе которого имеется 50 частей воды, 2 части нашатырного спирта, 48 частей спирта.

Окончанием процедуры станет ополаскивание детали проточной водой и сушка.

Если металлическое изделие по причине его больших размеров нельзя погрузить в контейнер, то тут можно применить другой способ удаления ржавчины. Для этого нужно нанести ортофосфорную кислоту при помощи распылителя, валика или обычной кисти на поверхность металла. В некоторых случаях, возможно, потребуется предварительная ручная очистка ржавчины. После того, как часть ржавчины буквально отодрана с поверхности металлического изделия, на металл наносится раствор кислоты, выдерживается определенное время, после чего изделие омывается нейтрализующим кислоты раствором и производится его сушка.

В обоих случаях при необходимости можно увеличивать период воздействия кислоты на окислы металла.

Возможно применение ортофосфорной кислоты и при необходимости очистки домашних унитазов, ванн и раковин. Но следует запомнить, что не стоит применять ортофосфорную кислоту, как и другие виды кислот для очищения акриловых сантехнических элементов.

Фаянсовые и эмалированные поверхности можно очистить следующим способом. Предварительно обезжиренную любым моющим средством поверхность обрабатывают кислотным раствором. Для его приготовления нужно взять и перемещать 1 литр воды с 200 гр фосфорной кислоты. В зависимости от степени загрязнения кислоту нужно оставить на поверхности на 1-12 часов. По истечении времени кислоту нужно нейтрализовать раствором соды и смыть.

материалы по теме

Завод «Пигмент» увеличивает объемы выпуска акриловых эмульсий и сульфаминовой кислоты

На протяжении трех кварталов нынешнего года на модернизацию техпроцессов и оснащения ПАО «Пигмент» (Тамбов) потратил более 366 млн рублей. Проекты по наращиванию мощности реализуются в производствах акриловых эмульсий и сульфаминовой кислоты. В цехах по производству пигментов, отбеливателей и полуфабрикатных лаков проводятся работы по улучшению качественных характеристик материалов, применяются новые технологии.

В Кургане начнут выпускать емкости для транспортировки соляной кислоты

В ходе реализации планов по импортозамещению на производственных площадках завода «Курганхиммаш» впервые в нашем государстве выпущена партия офшорных танк-контейнеров. Тара изготавливается из нержавеющей стали толщиной 6 мм, внутренняя поверхность которых покрыта особым материалом для защиты от действия агрессивных сред. Данные емкости позволяют хранить и транспортировать соляную кислоту под давлением не выше 0,4 МПа при температурах окружающей среды от –40 до +500 °С.

Применение лакокрасочных материалов

Применение ЛКМ обусловлено различными требованиями. Но наиболее распространенные – это для декоративной отделки и для защиты различных материалов от неблагоприятных воздействий для сохранения их долговечности.

Электрохимическое удаление ржавчины кислотой

Существует масса способов удалить ржавчину, в основном на сайтах встречаются отчеты об использовании:
— ортофосфорной кислоты и ее производных (т.н. преобразователи ржавчины типа цинкаря, кока-кола);
— различных бытовых и околобытовых кислот типа уксусной, лимонной в специальной ванне, методом окунания;
— пескоструйных насадок к компрессору / мойке высокого давления;
— электрохимическим методом в ванне с щелочью (едкий натр).

Я использовал все вышеперечисленные способы удаления ржавчины и сразу могу сказать, что ортофосфорная кислота может использоваться только по отношению к легкому налету ржавчины, глубокую ржавчину она не осилит. Окунание в кислоте эффективно для удаления ржавчины, но кузов автомобиля в бытовых условиях невозможно запихнуть в ванну. Пескоструй эффективен, но этот процесс энергозатратный и ресурсоемкий (нужен мощный и дорогой компрессор или же мойка высокого давления), кроме того песок является расходником, его нужно сушить или покупать сухим, при обработке песок летит во все стороны, поэтому нельзя просто так отпесочить низ двери для удаления ржавчины без демонтажа двери иначе весь салон будет в песке.
Электрохимический метод катодной очистки металла от ржавчины в электролите из гидроксида натрия (едкий натр) или кальцинированной соды требует много времени.

В итоге я пришел к относительно новому методу, основанному на подручных химических реактивах и который детальным образом на просторах интернета не описывался.
Сразу к результатам:

В целях увеличения скорости обработки я повышал количество кислоты до 1 к 1 к воде, а ингибитор (уротропин) не использовал вообще.
Обработку произвожу в перчатках КЩС свинцовым электродом, в качестве которого выступает пластинка груза легкосплавной шины

В пластине просверлено отверстие и на болтах пластина подключается к кабельному наконечнику квт 16-6-6, в который запрессован кабель. Наконечник обжимается пресс-клещами (~1000 руб)

Далее это все подключается к сварочному разъему, например, СКР 35:

и подлючаем к сварочному MMA аппарату, ток на минимум (20 А)

Разводим электролит с водой 1:1, оборачиваем электрод аптечным бинтом (14 руб) и работаем.

При работе нужно сидеть в респираторе и (или) с принудительной вентиляцией

Для очистки глубокой ржавчины, периодически протираем деталь металлической щеткой.
После очистки нейтрализуем кислоту раствором пищевой соды и пассивируем ортофосфорной кислотой.
Процесс идет довольно быстро и все детали и реактивы доступны. На сегодняшний день это самая быстрая очистка ржавчины в гаражных условиях, которую я видел.

Обработка металла ортофосфорной кислотой: удаляем ржавый налет и восстанавливаем предметы

Не знаете, как удалить ржавый налет на металлических, фаянсовых и эмалированных предметах? Предлагаем подробнее изучить про способы удаления ржавчины ортофосфорной кислотой. Этот метод тотально уничтожит налет и даст вашим вещам вторую жизнь. Да, можно использовать преобразователь ржавчины, но он только сделает защитную пленку, но не уберет старый налет. Его можно использовать как защиту и для удаления мелких пятен. Кислотой можно очистить поверхность и защитить ее. Многие производства используют этот метод.

Перед работой с кислотой обязательно используйте средства индивидуальной защиты: очки, респиратор и резиновые перчатки. Когда начнете работу с кислотой - используйте помещение с хорошей вентиляцией. Если средство попадет вам на кожу - смойте его проточной водой несколько раз.

Важная информация: кислота является пожароопасным химикатом - сделайте место работы со средством безопасным и вдали от открытого огня.

Какие материалы можно восстановить кислотой

Производить обработку ржавчины ортофосфорной кислотой можно на многих предметах быта, о которых вы даже не догадывались. Этим средством можно не только спасти раритетные монеты, старинные вещи и инструмент. Что именно можно обработать:

эмалированные предметы: кастрюли, тазы, раковины и металлические ванны;
фаянсовые изделия: унитазы, рукомойники и другие похожие предметы;
автомобильные диски и другие детали транспорта.

Кислота справляется со ржавчиной на всех металлических предметах быта или производства.

Важно: применять средство на акриловой поверхности ванны запрещается - кислота повредит ваше изделие. Применять ее можно только для металлических, эмалированных и чугунных ванн и других похожих предметов.

Удаляем ржавчину

Обработку металла ортофосфорной кислотой лучше начать с механического вмешательства. Большие предметы рекомендуется зачистить щеткой по металлу или с помощью болгарки. Мелкие детали можно обработать наждачной бумагой. После зачистки предмета, который будем восстанавливать, обезжирьте поверхность. Какие есть еще рекомендации:

после обработки средством обязательно смойте кислоту;
не используйте химикат для пищевых изделий: это разрешено только если вы полностью уберете остатки кислоты;
в конце травления убедитесь, что предмет обработан и высушен.

Предлагаем вам на обзор несколько методов очистки кислотой: метод с погружением и путем нанесения.

Метод тотальной обработки металлических деталей

Этот вариант подойдет для деталей, которые легко можно погрузить в резервуар. Например: металлические инструменты, мелкие детали, монеты, старинные вещи и всевозможный крепеж. Перейдем к работе детально:

возьмите свой предмет и промойте его с помощью мыльного раствора, высушите его и обезжирьте;
найдите глубокий резервуар и залейте в него ортофосфорную кислоту - 150 грамм 85% средства на один литр воды;
положите деталь в раствор примерно на пару часов;
достаньте предмет и тщательно промойте проточной водой;
сделайте раствор с 50% воды, 48% обычного и 2% нашатырного спирта;
промойте детали раствором и тотально просушите.

Этот метод поможет вам спасти свои любимые вещи и защитит их от дальнейшей коррозии.

Удаление ржавчины локально

Этот метод травления будет уместен для предметов, которые невозможно погрузить в резервуар. К примеру: габаритные детали автомобиля, рама велосипеда или несъемные металлические части конструкции. Перейдем к пошаговой инструкции:

зачистите механически деталь с помощью щетки по металлу, наждака или болгарки;
промойте губкой область от грязи и пыли;
обезжирьте изделия такими средствами: антисиликоном, очищенным бензином, растворителем 647 или 646;
нанесите кислоту с помощью кисточки на объект;
подождите около 1,5 часа и смойте все раствором как в методе выше:
высушите предмет насухо, иначе на области образуется гидроксид.

Таким способом можно восстановить детали без погружения, но учитывайте, что наносить кислоту нужно тщательно.

Интересная информация: если вы хотите обработать от ржавчины предметы в труднодоступных местах - возьмите кислоту и залейте в распылитель для воды. Таким методом вы сможете нанести средство на расстоянии. Только не забывайте использовать защитный очки, респиратор и резиновые перчатки.

Пользуясь нашими подсказками, вы сможете восстановить многие металлические детали от ржавчины ортофосфорной кислотой или придать новый вид вашим фаянсовым и эмалированным предметам.

Ортофосфорная кислота и сталь

Сравнительный анализ эффективности серийных препаратов «Преобразователь ржавчины»

1 Политехнический лицей-интернат Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Тамбовский государственный технический университет

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

В настоящее время человечество ежегодно теряет сотни тысяч тонн высококачественной конструкционной стали по причине выхода ее из строя в результате коррозии. Поэтому вопросы, связанные с защитой сталей от коррозии и исследования в области удаления с поверхности изделий продуктов разложения металла является весьма актуальной задачей.

В практике противокоррозионной защиты техники все большее признание получают преобразователи ржавчины. Их использование в ряде случаев позволяет упростить технологию окрашивания, снизить трудоемкость, улучшить условия труда, предотвратить загрязнения окружающей среды, повысить долговечность лакокрасочных материалов. Хотя промышленность выпускает сравнительно ограниченное количество преобразователей ржавчины, доступность исходного сырья делает возможным увеличение мощностей производства преобразователей продуктов коррозии.

Целью нашей работы является проведение сравнительного анализа эффективности препаратов для удаления ржавчины.

Главными задачами научно-исследовательской работы являются изучение характеристик составов «преобразователей ржавчины» и принципа их действия, создание нового контрольного образца подобного приобретенным, сравнение эффективности действия «преобразователей ржавчины» и определение устойчивости образцов в нейтральной и окисляющей среде.

Поставленная цель определила выбор объектов и методов исследования, позволяющих полностью раскрыть актуальность, а также научную и практическую ценность вопросов, составляющих предмет нашей работы.

В рамках данного исследования были изготовлены образцы в виде стальных пластинок, получена в лабораторных условиях ржавчина, выполнен анализ приобретенных преобразователей ржавчины, а также был создан собственный противокоррозионный препарат. Далее проведено тестирование данных средств, исследована кинетика и при помощи прибора методом магнитной индукции измерена толщина образовавшейся защитной пленки на образцах. Образцы были проверены на устойчивость к кислой и нейтральной среде. В работе была использована общелабораторная химическая посуда, технические весы, сушильный шкаф, USB-микроскоп, бюретка, рН-метр, магнитная мешалка, толщиметр, демонстрационный столик с пантографом, секундомер, таймер.

Закончив исследование, мы пришли к выводу, что нельзя при помощи одной характеристики однозначно описать свойства составов для удаления продуктов коррозии. Для характеризациии исследуемых составов предлагаем бальную систему с расстановкой образцов по местам по следующим параметрам: скорость удаления продуктов коррозии, толщина защитной пленки, доля растворенного металла, устойчивость образцов к нейтральной и окисляющей среде. Наилучшие результаты практически по всем параметрам показал состав под товарной маркой «Ферризол». Второе место занял контрольный образец 10% р-ра ортофосфорной кислоты, а по параметру «толщина пленки» – первое. Третье место – состав «Преобразователь ржавчины» производства компании «Пересвет». Аутсайдером испытания является состав «Преобразователь ржавчины» производства компании «ЯСХИМ».

Ржавчина является общим термином для определения окислов железа. В разговорной речи это слово применяется к красным окислам, образующимся в ходе реакции железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха.

В ходе реакции 4Fe + 6H₂O + 3O₂ = 4Fe(OH)₃ образуется гидроксид железа (III), он и является тем, что называют ржавчиной.

Это вещество вызывает деградацию изделий и конструкций, изготовленных из материалов на основе железа. Поскольку ржавчина имеет гораздо больший объём, чем исходное железо, её нарост ведёт к быстрому разрушению конструкции, усиливая коррозию на прилегающих к нему участках — явление, называемое поеданием ржавчиной.

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и решение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Преобразователи ржавчины и принцип их действия.

Преобразователь ржавчины – химический раствор или грунтовка, который наносят на поверхность железа или железного сплава для превращения оксидов железа (ржавчины) в защитный химический барьер. Эти соединения взаимодействуют с оксидами железа, особенно с оксидом железа (III), превращая их в адгезивный слой, который более устойчив к влаге и защищает поверхность от дальнейшей коррозии.

По сути, преобразователь ржавчины представляет собой состав, который вступает в химическую реакцию с оксидом железа и блокирует доступ влаги и воздуха к очагу, то есть образовывает на поверхности защитную пленку. В результате на месте поврежденного участка появляется неактивное соединение в виде налета, препятствующего дальнейшему развитию коррозии. Кислота, имеющаяся в составе, оказывает воздействие на оксиды железа, превращая их в соль ортофосфат. Высокая плотность и отличные защитные свойства позволяют использовать средство в качестве предварительного элемента перед нанесением краски.

Дополнительные вещества, входящие в состав преобразователей

Помимо основных продуктов в состав преобразователей ржавчины входят вспомогательные вещества.

Функциональные добавки — это вещества, применяемые для улучшения процессов пленкообразования и нанесения ЛКМ, повышения стабильности и долговечности красок и покрытий, а также для придания им каких-либо специальных свойств.

Ингибиторы коррозии - химические соединения или их композиции, присутствие которых в небольших количествах в агрессивной среде замедляет коррозию металлов.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Таким образом, в состав преобразователей продуктов коррозии входят дополнительные вещества, способствующие увеличению эффективности действия препаратов.

Подготовка экспериментальных образцов к формированию оксидного слоя

Для достижения поставленной цели мы решили использовать образцы в виде стальных пластинок размером 60×35×3 мм (Рис. 1). Перед тем, как нарастить ржавчину на образцы, необходимо избавиться от железной окалины. Она представляет собой смесь оксидов Fe₃O₄, FeO и Fe₂O₃, и состоит из двух слоев, легко отделяемых друг от друга. Внутренний слой пористый, черно-серого цвета, наружный плотный и с красноватым оттенком, оба слоя хрупки и обладают ферромагнитными свойствами. Состав железной окалины непостоянен и зависит от условий получения: при продолжительном накаливании на воздухе она постепенно переходит в Fe₂O₃, а последняя в белокалильном жару теряет часть кислорода, переходя в FeO. В данном случае для отчистки образцов от окалины, мы решили использовать растворение ржавчины к кислой среде, поместив их в стакан объемом 150 мл с раствором 2Н раствор соляной кислоты (Рис. 2). Раствор имел pH=0,7 при температуре 21°С. Измерения проводились при помощи pH-метра. Для полной отчистки одиннадцати образцов потребовалось около 60 минут их пребывания в растворе. В ходе реакции

Рис. 1. Общий вид исходных образцов

Рис. 2. Процесс удаления окалины

раствор приобретал желтоватый цвет, вследствие образования солей железа. После обработки кислотой необходимым было смыть ее остатки с образцов, промыв их прежде водопроводной водой, а после дистиллированной с целью избавления от солей. Для удобства образцы были помещены в чашку Петри. Сушка образцов проводилась 15 минут при температуре 105°С в сушильном шкафу LMWWS 983. Далее для остывания образцов мы поместили их на некоторое время в эксикатор.

Для проведения дальнейшего исследования была необходима возможность визуально отличать одиннадцать образцов друг от друга. Для этого на каждом из них мы сделали зарубки, количество которых соответствовало порядковому номеру образцов: первый образец – одна зарубка, второй – две, третий – три и т.д.

После этого мы взвесили каждый из образцов на аналитических весах VIBRA AF-R220E. Результаты взвешивания представлены в таблице 1. После выполнения вышеописанных действий наши образцы были полностью готовы для перехода к следующему этапу работы.

Получение продуктов коррозии

Как известно, одним из наиболее энергичных стимуляторов коррозии является хлороводород, поэтому для создания ржавчины мы решили поместить образцы в пары соляной кислоты. Для достижения наилучших результатов мы приняли решение развесить образцы на стеклянной палочке так, чтобы они минимально контактировали друг с другом, и поместили их в эксикатор, налив на его дно соляной кислоты (Рис.3). Количество образовавшейся ржавчины на образцах спустя три дня их пребывания в среде HCl показалось нам недостаточным. Для интенсификации процесса образования ржавчины вниз эксикатора добавили NaNO₂ для получения оксида азота (IV) в ходе следующих реакций:

Рис. 3. Условия формирования слоя продуктов коррозии

Таким образом, в образовавшейся среде образцы находились около двух дней. После этого для ускорения процесса мы добавили на дно эксикатора раствор FeCl₃ хлорида железа (III), также смочив им образцы. Таким образом, на поверхности образцов, представленных на Рис. 4, удалось получить равномерный слой продуктов коррозии.

Рис. 4. Общий вид образцов с продуктами коррозии

Анализ поверхности сформировавшегося слоя

Итак, для сравнения прошлых данных и полученных было необходимо повторное взвешивание. В течение шести дней пребывания образцов в благоприятной для появления ржавчины среде прибавка в весе составила в среднем 0,0624 г. Результаты представлены в таблице 1. Далее следует рассчитать массу образовавшегося вещества Fe(OH)₃. Масса железа остается неизменной на протяжении всей процедуры, следовательно, прибавка в весе идет за счет гидроксильной группы (OH)₃. Известно, что молекулярная масса M(Fe(OH)₃)= 107 г, M((OH)₃) = 51 г. Пользуясь этими данными и знаниями курса химии, проведем вычисления:

Полученные данные внесем в таблицу 1

Таблица 1 Результаты взвешивания

№ образца

Результаты взвешивания до, г

Результаты взвешивания после, г

Прирост массы, г

Масса слоя в пересчете на Fe(OH)₃ гидроксид железа (III), г

Читайте также: