Удаление ржавчины

На поверхности стальных изделий под действием кислорода воздуха, влаги и углекислого газа, то есть в результате коррозии, образуется рыхлая масса оксидов и гидрооксидов железа, называемая ржавчиной. Оксидные соединения на поверхности стали (в отличие от оксидов на поверхности некоторых других металлов, например, алюминия) не защищают металл от дальнейшего окисления, поэтому появление ржавчины нежелательно.

С ржавлением борются всеми возможными средствами: добавляют в сталь легирующие элементы, подвергают стальные изделия термообработке, наносят на них защитные покрытия. Понятно, последний способ самый доступный и наиболее распространенный. Однако, чтобы нанести такое защитное покрытие, поверхность изделия опять же надо очистить от ржавчины.

Мы рассмотрим достаточно эффективный способ удаления ржавчины с поверхности стальных изделий химическими методами, то есть травлением, которое обычно используется тогда, когда механические методы удаления ржавчины с поверхности нецелесообразны по техническим или экономическим причинам. При массовом производстве стальных деталей травление применяется очень широко, поскольку процесс этот весьма производителен и позволяет обрабатывать изделия любой толщины и конфигурации.

Травление сталей ведут, как правило, в растворах серной, соляной или фосфорной кислот в присутствии ингибиторов. Для очистки от ржавчины подходят и другие кислоты, но применять, например, лимонную кислоту — дорого, использование же азотной кислоты сопряжено с повышенной опасностью.

Роль ингибиторов заключается в торможении химических процессов при травлении и предотвращении растворения самого металла. Заметим, что концентрированная серная кислота не взаимодействует с углеродистой сталью, а фосфорная, удаляя ржавчину, фосфатирует поверхность, образуя на ней защитную пленку. Поэтому эти кислоты вообще-то могут использоваться и без ингибиторов, но на практике ингибиторы присутствуют почти во всех травящих растворах.

Процесс удаления ржавчины состоит из следующих последовательно выполняемых операций: обезжиривание, первая промывка водой, травление, вторая промывка водой, нейтрализация остатков травильного состава, третья окончательная промывка водой и сушка.

Обезжиривание поверхности (в сочетании с удалением всяких других загрязнителей) необходимо для обеспечения равномерного доступа травильного раствора к очищаемой поверхности (при наличии жировых или иных загрязнений травление будет неравномерным).

Практически все руководства рекомендуют обезжиривать поверхности органическими растворителями (и неэтилированным бензином тоже), но подобные водонерастворимые препараты достаточно трудно смываются водой, что часто приводит к неравномерному травлению.

Поэтому в домашних условиях для обезжиривания лучше пользоваться водными растворами синтетических моющих средств или просто горячим раствором соды.

После этого деталь промывают водой (первая промывка) и сразу — не высушивая — помещают в травильный раствор.

В таблице приведены составы наиболее употребительных травильных растворов и режимы травления. Имейте в виду, что в приведенных рецептах фигурирует серная кислота плотностью 1,84 г/см3, соляная кислота — 1,19 г/см3 и ортофосфорная кислота — 1,7 г/см3. В качестве ингибитора добавляют препарат БА-6 (смесь бензиламина и уротропина), наиболее эффективно проявляющий себя в растворе соляной кислоты, или катапин (парадодецилбензилпиридный хлорид), являющийся универсальным ингибитором.

Обрабатываемую деталь полностью погружают в травильный раствор и выдерживают в нем определенное время. Указанные здесь интервалы рабочих температур отвечают оптимальным условиям работы травильного раствора.

Время выдержки изделий в травильном растворе зависит не только от температуры раствора, но и от марки стали (время обработки, указанное в таблице, характерно для малоуглеродистых сталей).

Составы растворов и режимы травления углеродистой стали

№	Компоненты раствора	Концентрация раствора, г/л	Режим обработки
			температура, °С	время, мин
I	Серная кислота	200 - 250	60 - 80	10 - 30
	Ингибитор	1 - 5
II	Соляная кислота	30 -50	15 - 35	3 - 30
	Серная кислота	175 - 200
	Ингибитор	1 - 5
III	Соляная кислота	200 - 250	15 - 35	3 - 30
	Ингибитор	1 - 5
IV	Серная кислота	120 - 170	65 - 85	6 - 8
	Хлористый натрий	140 - 180
V	Серная кислота	125 - 200	15 - 35	50 - 60
	Хлористый натрий	30
VI	Присадка 4М	1 - 2	70 - 80	20 - 60
	Ортофосфорная кислота	100 - 150

Как видно из таблицы, не все растворы годятся для обработки изделий при комнатной температуре. Это не значит, что та же ортофосфорная кислота не будет "работать" при температуре 20-25°С. Она прекрасно удалит ржавчину и в этих условиях, но придется перемешивать раствор около поверхности изделия и увеличить время обработки.

Для удаления ржавчины с труднодоступных участков поверхности (при невозможности погружения детали в раствор) используют травильные пасты. Обратите внимание на то, что при получении этих паст сначала растворяют в воде производные целлюлозы, жидкое стекло и бумажную массу и только потом добавляют кислоты и формалин.

Три состава травильных паст на основе соляной кислоты для углеродистых сталей

Компоненты	Составы
	I	II	III
Соляная кислота, мл	500	500	500
Формалин, мл	40	40	40
Жидкое стекло, мл	50	50	50
Оксиэтилцеллюлоза, г	-	20	-
Карбоксиметилцеллюлоза, г	-	-	20
Бумажная масса, г	30	10	10
Вода, мл	500	500	500

Состав травильной пасты на основе ортофосфорной и серной кислот несколько сложнее:

кислота ортофосфорная…………..24 мл

кислота серная……………………..77 мл

контакт Петрова……………………5 г

ингибитор (катапин)……………….5 г

сульфитцеллюлозный щелок………146 г

инфузорная земля (трепел) ..............360 г

вода………………………………….170 мл

Пасты наносят деревянным или пластмассовым шпателем на очищаемую поверхность (после обезжиривания и первой промывки водой) слоем толщиной 1-3 мм. Время выдержки колеблется от 20 до 40 минут, но лучше проверять результаты травления визуально, удаляя шпателем часть пасты с очищаемой поверхности.

После травления следует вторая промывка водой, необходимая для удаления травильного раствора (или пасты).

Для нейтрализации остатков травильного состава чаще всего используют раствор нашатырного спирта (48% воды, 48% этилового спирта и примерно 2% нашатыря). Повторяем, данная операция необходима для полного удаления органических составляющих травильного раствора, в частности, ингибитора.

В процессе третьей и окончательной промывки нейтрализующий раствор удаляют струей воды.

В процессе сушки на воздухе на влажной поверхности стали образуется достаточно прочная (в первое время) оксидная пленка, а при использовании препаратов с фосфорной кислотой — прочная пленка из фосфатов, поэтому вытирать влажную поверхность не следует.

Ингибиторы применяют иногда не в составе травильных растворов или паст, а отдельно. Тогда их наносят на изделие после второй промывки.

Составы паст-ингибиторов

Компоненты	Составы
	I	II
Гидрат оксида натрия, г	-	9
Двухромовокислый натрий, г	40	23
Хромовокислый натрий, г	90	-
Сульфит-целлюлозный щелок, г	5	48
Инфузорная земля (трепел), г	800	380
Вода, мл	950	470

Как правило, после удаления ржавчины с поверхности на последнюю наносят защитное покрытие — углеродистая сталь недостаточно коррозионно устойчива и оставлять ее поверхность незащищенной нельзя.

Кроме приведенных составов существует много готовых препаратов, используемых в быту, в основном, для защиты кузова и других деталей автомобилей.

Чтобы ориентироваться в имеющихся в продаже препаратах, отметим, что одни из них только удаляют или преобразуют ржавчину, создавая на поверхности изделия фосфатированную пленку, поэтому применение подобных средств обязательно сопровождается последующей тщательной нейтрализацией их остатков и промывкой поверхности водой.

Другие препараты представляют собой модификаторы ржавчины и образуют на поверхности стали слой металлокомплексных соединений, позволяющий прочно закрепить на поверхности остатки ржавчины.

Такими модификаторами являются, например, "Автопреобразователь ржавчины" (ТУ 6-15-1218-80), средство "Феран" и некоторые другие. При этом "Феран" образует настолько стойкую пленку, что она даже служит в качестве самостоятельного (но все-таки временного!) защитного покрытия.

Еще более эффективны комбинированные грунтовки — преобразователи ржавчины, содержащие с своем составе полимерный пленкообразователь.

К таким грунтовкам относятся составы ВА-01 ГИСИ, ВА-0112, Э-К4-0184, Ферро-Барьер СП-1.