Curăţarea de rugină a obiectelor metalice cu ajutorul electrolizei

08feb.11

În contextul restaurării obiectelor metalice atacate de rugină (oxid feric, sau rugina rosie – Fe2O3), pe Internet pot fi găsite referinţe despre o sumedenie de metode. Dintre acestea aş aminti:

* curăţarea prin procedeul electrolitic

* curăţare cu acid sulfuric

* curăţare cu acid muriatic (sinonim cu acidul hidrocloric şi acidul clorhidric cu concentraţie 35%)

* curăţare cu acid citric (sare de lămâie)

* curăţare cu acid fosforic

* curăţare cu diverse soluţii comerciale cu formulă proprietară

* utilizarea diverselor soluţii de conversie a ruginii într-un element inofensiv (asa numitele convertizoare de rugină)

Dintre toate aceste metode (pe unele le-am încercat, pe altele nu) cea mai „cinstită” (eficientă şi neinvazivă pentru metalul „sănătos”) pare a fi cea bazată pe procedeul electrolitic (învăţat şi în şcoală, la orele de chimie).

Nu o să intru în detaliile, poate plictisitoare, ale reacţiilor chimice care au loc! Ideea generală este că, sub influenţa curentului electric, rugina roşie (cea periculoasă, de care vrem să scăpăm) este redusă la fier şi alţi oxizi nepericuloşi ai fierului (oxid negru sau magnetit – Fe3O4). În cursul acestui proces, fierul sănătos nu este atacat absolut deloc ceea ce face ca acest procedeu să fie favoritul restauratorilor şi muzeografilor.

Atenţie: in timpul electrolizei apa este descompusă în hidrogen şi oxigen! Din acest motiv este important să realizaţi acest experiment într-un loc bine ventilat! Oxigenul şi hidrogenul, peste o anumită concentraţie, pot exploda!

Iată  necesarul de ustensile şi materiale pentru punerea în practică a acestei metode:

 

Cele câteva materiale necesare...

* În primul rând avem nevoie de un obiect metalic ruginit, care va fi subiectul acestei experienţe. În cazul nostru, subiectul este un mic briceag. El va fi legat la catodul sursei (-). Înainte de începerea electrolizei, curăţaţi subiectul cu apă şi detergent de vase pentru eliminarea grăsimilor şi a altor reziduuri.

* Un electrod metalic „de sacrificiu” cu suprafaţa mai mare decât a subiectului. În acest exemplu am folosit două şuruburi pe care le-am găsit prin casă.  O bucată de tablă ar fi fost o alegere mult mai bună, dar asa-i cu lenea! Electrodul de sacrificiu va fi legat la anodul sursei (+). Este bine ca firul de cupru legat de acest electrod să nu pătrundă în soluţie, deoarece se va oxida puternic, la fel ca şi electrodul de „sacrificiu”.

* O sursă de curent continuu cu tensiunea între 6 şi 12 V şi amperaj, de preferinţă, peste 1A. În experimentul de faţă, unde este vorba de un subiect mic, am folosit un încărcător de telefon mobil (6V, 0.8 A). La obiecte mai mari folosesc un alimentator de laptop (12V). Prin mărirea tensiunii se controlează puterea şi viteza procesului de electroliză. Vă recomand atenţie la legarea polilor sursei la subiect, respectiv electrodul de sacrificiu! Legarea greşită (inversă) a acestora va duce la oxidarea subiectului în loc de curăţarea lui!

* Un recipient nemetalic cu apă. Aici am folosit fundul unei sticle din plastic. Pentru obiecte mai mari se poate folosi o găleată sau un lighean din plastic.

* Pe post de electrolit (pentru a conferi conductivitate apei) se foloseşte sodă de rufe sau praf de copt (soda de rufe este de preferat). Este praful alb din imaginea de mai sus. O linguriţă de sodă de rufe la 1 litru de apa este suficient!

* Un burete de vase 3M, cu o parte aspră, pentru curăţarea subiectului la terminarea procedeului. Buretele nu apare în imagine, dar bănuiesc că oricine va înţelege la ce mă refer!

 

O dată făcute legăturile electrice – subiect (-) şi electrod de „sacrificiu” (+) – se introduc subiectul şi electrodul în soluţia electrolitică (apa + sodă de rufe) şi se conectează alimentatorul la priză. Atenţie să nu faceţi scurt-circuit prin atingerea electrozilor!

 

Subiectul şi electrodul de "sacrificiu" sunt introduşi în soluţia electrolitică

Dacă după conectarea la tensiune, în jurul subiectului încep să iasă bule de gaz (hidrogen) înseamnă că totul este OK şi procesul de electroliză tocmai a început! În funcţie de tensiunea de alimentare, de concentraţia de soda în soluţie, de gradul de oxidare al subiectului, procesul ar putea dura între una şi mai multe ore! Urmăriţi avansul procesului din când în când prin analizarea subiectului. Aveţi grija să nu faceţi vreun scurt-circuit! Cel mai sigur este să scoateţi încărcătorul din priză atunci când manipulaţi electrozii! Este bine de ştiut că prelungirea procesului peste timpul necesar şi suficient nu dăunează metalului sănătos, ca în cazul curăţării cu acizi!

După câteva minute, soluţia începe să se murdărească de la rugina desprinsă de pe subiect şi de la cea formată pe electrodul de „sacrificiu”. În jurul subiectului se pot vedea bulele de hidrogen care ne indică faptul că procesul se desfăşoară în direcţia dorită:

 

Bulele de gaz din jurul subiectului ne arată că totul este OK

După o oră şi jumătate soluţia este şi mai murdară, iar procesul continuă….

 

După o oră şi jumătate...

Fiind vorba de un obiect mic şi nu foarte tare ruginit, consider că este suficient timpul de o oră şi jumătate pentru curăţare uşoară (la intensitate mică – 6 volţi).  Pentru obiecte mari sau foarte ruginite se va folosi o sursă de 12 V iar timpul se poate prelungi şi până la 6 ore!

Iată ce s-a întamplat cu cei doi electrozi  supuşi electrolizei:

 

Rezultatul imediat al electrolizei

Se poate observa imediat că electrodul de „sacrificiu” a paţit-o urât de tot: a fost năpădit complet de un strat gros de rugină! Se mai poate vedea că zona scufundată în soluţie a briceagului folosit pe post de subiect apare mai curată decât restul lamei. Trebuie spus că acest procedeu nu lasă metalul lucios imediat ci acesta este acoperit cu diversi compuşi (magnetit, pulbere de fier etc) ce vor fi îndepărtaţi prin frecare cu partea dură a buretelui de bucătărie.

Iată rezultatul final relevat după curăţarea de reziduuri a lamei:

 

Rezultatul final

Se poate vedea porţiunea încă ruginită de la baza lamei, zonă nescufundată în soluţia electrolitică. Partea dinspre vârful lamei este evident mult mai curată. Iar cel mai important lucru este faptul că avem garanţia că toţi porii metalului au fost curăţaţi!

Practic, prin acest procedeu orice urmă de rugină roşie (cea mai agresivă şi invazivă) este eliminată. Curăţarea are loc pana în cele mai fine crăpături ale metalului! Atenţie, suprafaţa metalului poate apărea cu „găurele” la final, găurelele fiind zonele din care rugina adâncă a fost eliminată!

Se poate spune că acest procedeu, deşi eficient, este cel mai blând cu fierul „sănătos” iar rugina este eliminată în totalitate. Pentru protecţia ulterioară a metalului astfel curăţat se recomandă ungerea lui cu ulei fin sau ceară.

La final o să mai fac câteva recomandări de bun simţ pentru derularea în condiţii cât mai bune a procedeului. Experimentul de mai sus l-am făcut în condiţii tehnice cât se poate de proaste, aşa că, următoarele lucruri ar putea fi îmbunătăţite:

1. Încercaţi să evitaţi şuruburile sau alte obiecte zincate pe post de electrod de sacrificiu. Randamentul va fi destul de slab! De preferat ar fi ceva din fier sau oţel fără tratament de suprafaţă.

2. Folosiţi un electrod de sacrificiu cu suprafaţă semnificativ mai mare ca a obiectului curăţat. O bucată de tablă ar fi excelentă!

3. Dacă folosiţi ca electrod de sacrificiu o bucată de tablă, poziţionaţi-o pe marginile recipientului cu electrolit, pe cât se poate în jurul subiectului (care va fi aşezat central).  Dacă nu aveţi o bucată de tabla şi electrodul nu poate fi aşezat în jurul subiectului, rotiţi  subiectul din când în când faţă de electrod pentru a evita curăţarea de rugină mai pronunţată pe partea dinspre electrodul de sacrificiu.

4. La obiecte mai mari utilizaţi o sursă de 12V (sau chiar mai mult) şi care rezistă la curenţi mai mari. Un încărcător de baterie de maşină (12V, 2A) ar fi o alegere mult mai bună decât un încărcător de telefon.

5. Pentru reutilizarea cablurilor electrice, ar fi bine ca legătura la electrodul de sacrificiu să stea afară din soluţie pe parcursul procesului (lucru ce nu s-a întâmplat în experimentul de mai sus). În caz contrar, sârma de cupru legată la electrod se va oxida puternic şi va trebui schimbată la următoarea electroliză.

6. Evitaţi obiectele cromate sau cu conţinut de crom (oţeturi inoxidabile) deoarece în timpul electrolizei se va genera crom trivalent, un compus toxic şi cancerigen.

Spor la curăţat metale, dar  aveţi grijă să nu facă bum! Cu siguranţă nu e vorba de „rocket science” aici!

Filed under: Antiques, restoring, tools   |  109 Comments
Etichete:curatarea metalului, curatarea ruginii, electroliza, eliminarea ruginii, reconditionarea metalului, restaurarea obiectelor metalice, rugina