Na das mit dem Elektrolysegerät ist ganz einfach. Zumindest Heute.
Das rostige Eisenteil wird an eine Elektrode (-Pol), ein Edelstahlteil an die andere Elektrode(+Pol) geklemmt. Nun noch ein halbes Tütchen Kaisernatron in einen Plastikeimer schütten und mit Wasser auffüllen. Dann beide Pole so in den Eimer hängen das sie sich nicht berühren. Zur Stromversorgung nimmt man der einfachheithalber ein Batterieladegerät für Autos - das liefert den entsprechenden Gleichstrom. Und dann einschalten. An dem zu entrostenden Teil bilden sich Gasbläschen die den Rost absprengen und das Teil reinigen. Dauer je nach Größe ca. 8 - 48 Stunden. Dein Helm ca. 36 h.
Im Detail sieht das so aus:
Arbeitsanleitung Nr.4:Eisenentrostung durch Elektrolyse
1.) Grundsätzliches
2.) Welche Teile kommen für dieses Entrostungsverfahren in Frage?
3.) Vorbehandlung
4.) Was wird benötigt?
5.) Durchführung des Verfahrens
1.) Zuerst einige grundsätzliche Dinge : Eine Elektrolyse-was ist das eigentlich? Bei jeder Art der sogenannten elektrolytischen Verfahren handelt es sich um eine Kombination aus Oxydations- und Reduktionsvorgängen,welche sich an den sog. Elektroden abspielen.
Um jedoch diese elektrochemischen Reaktionen zu ermöglichen,ist dazu eine weitere Vorraussetzung wichtig: das Vorhandensein eines Elektrolyten.Darunter versteht man einen Stoff,der in einer wässrigen Lösung oder aber in geschmolzenem Zustand ganz oder teilweise in Ionen dissoziiert.Das bedeutet,sobald ein solcher Stoff,z.B. Kochsalz,in Wasser gelöst wird,wird dieser in positiv und negativ geladene Atome,sog. Ionen ,zerlegt.Dieser Vorgang wird als Dissoziation bezeichnet und ist für das Funktionieren der Elektrolyse von größter Bedeutung.
Grundsätzlich unterscheidet man grob zwischen starken und schwachen Elektrolyten,starke sind in Lösung sehr stark in ihre Ionen zerlegt,schwache entsprechend weniger.Zu den starken Elektrolyten gehören z.B. Mineralsäuren wie Salpetersäure oder Schwefelsäure,deren sog. Dissoziationsgrad über etwa 10 % liegt.Sehr starke Elektrolyte sind so gut wie vollständig in ihre Ionen dissoziiert,d.h. Ihr Diss.grad liegt nahe bei 1 oder eben 100 %.Solche sehr starken Elektrolyte sind z.B. Die anorganischen Basen (Laugen) wie Natriumhydroxid oder noch stärker Kaliumhydroxid.Je stärker der Elektrolyt,desto besser ist seine Leitfähigkeit in einem elektrolytischen Bad,d.h. Solche sehr starken Elektrolyte sind am Besten geeignet.Bei den schwachen Elektrolyten ist der Diss.grad entsprechend kleiner,meist nicht mehr als 1-5 %.Ihr Leitvermögen ist also entsprechend geringer.Zu den schwachen Elektrolyten zählen auch sehr viele Salze,wie z.B. Natriumcarbonat (Soda) und Natriumhydrogencarbonat (Natron).Im Prinzip sind jedoch auch diese Stoffe zur Durchführung einer Elektrolyse geeignet,jedoch mit vermindertem Wirkungsgrad.Als weitere wichtige Komponente der Elektrolyse werden die Elektroden benötigt.Man unterscheidet zwischen der Anode ,das ist die positive Elektrode ,sowie der Kathode,
diese stellt den negativen Pol dar.In Richtung der Anode bewegen sich im Elektrolyten,der Badflüssigkeit,die Anionen,das sind die negativen Ionen.An dieser Anode finden also stets die Oxidationsvorgänge statt (Anodische Oxydation),das bedeutet Anionen werden entladen bzw. Metall geht als Kation (positiv geladenes Ion) in die Lösung.In Richtung auf die Kathode wandern umgekehrt die Kationen, die positiven Ionen.An der Kathode finden also die Reduktionsvorgänge statt:Kationen werden entladen oder es werden Nichtmetalle in anionischer Form in Lösung gebracht.(z. B. Wasserstoffionen).
2.) Welche Eisenteile können überhaupt zur elektrolytische Entrostung verwendet werden? Generell alle,allerdings sollte noch ein einigermaßen stabiler Eisenkern erhalten sein,da völlig durchgerostete Stücke bei einer Elektrolyse zerfallen würden.Zuerst also prüfen,inwieweit das betreffende Stück noch tragfähig sein könnte.Danach alles lose an bröckligem Rost entfernen,wenn es sich leich mechanisch entfernen läßt.Anschließend sollte das Stück einige Stunden in destilliertem Wasser vorgewässert werden (Entsalzung).Die Eisenstücke können sowohl aus Schmiedeeisen,Stahl oder auch aus Guß bestehen.
3.) Vorbehandlung
Grundsätzlich sollten Eisenfunde nach dem Ausgraben immer etwas feucht gehalten werden,am Besten ist da ein nasses Tuch oder Papier.Auch bei längerer Zwischenlagerung darauf achten,daß die Stücke nie völlig austrocknen.Anschließend sollte wie oben angeführt,eine Entsalzung vorgenommen werden.Sollten sich an dem Teil noch sehr viel loser Rost befinden,diesen sorgfältig und vorsichtig entfernen.Schlußendlich muß für einen guten elektrischen Kontakt eine kleine Stelle am Stück blank gemacht werden,an diese kommt dann ein Kupferdraht von ausreichender Stärke.
(Bei größeren Teilen sollte mindestens ein Draht von 2-3 mm Stärke verwendet werden.)Gut geeignet auch für größere Teile ist das Kabel von einer Starthilfezange.
Dieser Draht kann sowohl angelötet als auch fest aufgewickelt werden.Zum Schluß wird dann der Draht mit Farbe oder Lack bestrichen.(Um einen Kontakt mit dem Elektrolyten zu vermeiden!)
Der konstruktiven Phantasie eines begabten Bastlers sind bei der Entwicklung einer Elektrolyseapparatur keinerlei Grenzen auferlegt!
4.) Was wird benötigt?
Da es sich bei der Elektrolyse um ein elektrochemisches Verfahren handelt,natürlich eine Stromquelle entsprechender Leistung.Bei recht kleinen Stücken,z.B. Pfeilspitzen oder Armbrustbolzen etc.pp reicht dazu ein Netzgerät mi einer Stromabgabe von etwa 1-2 Ampere aus,bei größeren Stücken kommen wir ohne ein regelbares Netzteil nicht hin.Dieses Netzgerät gestattet das Einstellen eines bestimmten Stromes und oft auch einer Festspannung.Dabei kann der Spannungsbereich von etwa 2 bis durchaus 15 Volt variiert werden,d.h.,es können auch die Batterieladegeräte für Autobatterien benutzt werden. (12 oder 6 Volt).Meistens sind diese jedoch nicht regelbar,bei kleinen Teilen genügt ihre Leistung aber völlig. .Je größer allerdings die zu behandelnden Teile werden,d.h. Ihre Oberfläche vergrößert sich,desto mehr muß eine Stromquelle leisten, um die Elektrolyse in akzeptabler Zeit abzuschließen.Der Einsatz eines etwas teureren,aber regelbaren und kurzschlußfesten Netzgerätes ist also anzuraten.Ansonsten kann es bei größeren Eisenstücken schon beim Einschalten des Stromes zur Überlastung der Stromquelle kommen.
Ausreichend sind Netzgeräte,welche in der Lage sind,einen Strom von 5-20 Ampere über längere Zeit abzugeben.Dabei kann die Spannung im oben angegebenen Bereich liegen.
Prinzipiell ist bei der Entrostung eine sogenannte Stromdichte von etwa einem Ampere je Quadratdezimeter Oberfläche des Objektes sinnvoll,dies ist jedoch nur ein grober Richtwert.Hat also das zu entrostende Stück einen Flächeninhalt von 15 Quadratdezimeter,wird schon eine Stromstärke von 15 Ampere benötigt. Selbstverständlich ist die Durchführung des Verfahrens auch mit geringeren Stromdichten möglich,jedoch verlängern sich dann die Elektrolysezeiten z.T. Beträchtlich.
Ganz wichtig ist natürlich die Wahl eines geeigneten Behälters: dieser sollte aus einem nichtleitenden und wärmebeständigen (70 Grad) Material bestehen: Kunststoff oder Keramik sind gut geeignet.Bei den Kunststoffen ist Polyethylen oder Polypropylen ideal.
Die Größe des Elektrolysebehälters sollte dem zu behandelndem Teil angepasst werden: bei zu kleinen Gefäßen kommt es logischerweise zu Platzproblemen beim Wenden des Stückes,und bei einem zu großen Behälter muß zuviel Elektrolyt eingesetzt werden.
Zu den Elektroden: Da es sich bei der elektrolytischen Entrostung um ein Reduktionsverfahren handelt,muß das Eisenteil also als Kathode fungieren,d.h. Es wird mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden. (Schwarzes Kabel). Durch den hier entstehenden Wasserstoff wird der Eisenrost teilweise zu Eisenmonoxid reduziert,außerdem wirkt das Wasserstoffgas absprengend auf Rostpartikel.Der gelöste Rost sammelt sich am Boden des Elektrolysegefäßes als Schlamm an,dieser Schlamm sollte gelegentlich entfernt werden.
Welches Material ist nun als Gegenelektrode (Anode) geeignet? Gute Erfahrungen wurden mit Edelstahl als Anodenmaterial gemachtieses Material ist unter den Bezeichnungen VA-Stahl,V4A oder V2A,Edelstahl,Nirosta oder auch Inox bekannt.Als Aushilfe bei kleineren Teilen können auch Stücke von Kantenschutzschienen für Fliesen benutzt werden,diese können leicht auf entsprechende Länge gekürzt werden.Bei größeren Eisenobjekten sollten 1-3 Millimeter starke Bleche aus Edelstahl verwendet werden,wer über Nickelblech verfügt,kann auch dieses anwenden.Dabei sollte die Anode (Edelstahlstück) in etwa die gleiche Größe wie das zu entrostende Teil haben,auch eine etwas kleinere Anode ist möglich.
Sehr wichtig ist die Auswahl eines entsprechenden Elektrolyten.Wie weiter oben schon erwähnt,
ist der Wirkungsgrad des Verfahrens um so besser,je größer die Leitfähigkeit (das Ionentransportvermögen) des Elektrolyten ist.Am Besten wären also Lösungen von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid geeignet.Diese Lösungen werden als Natronlauge bzw. Kalilauge bezeichnet,dabei sollte deren Prozentgehalt bei 2-4 Prozent liegen.(Bedeutet auf einen Liter Wasser einen Einsatz von 20 bis 40 Gramm NaOH bzw. KOH.)Als zusätzlicher Vorteil ist die Tatsache der Passivierung des Eisens bei einem pH-Wert von 13-14 zu sehen,das bedeutet nichts anderes als: Eisen rostet bei diesen Bedingungen nicht.
Prinzipiell ist auch ein höher konzentrierter Elektrolyt nach (64) möglich,dessen Leitfähigkeit ist noch etwas höher.Allerdings reicht für die meisten Fälle eine geringere Konzentration des Elektrolyten.
Möglich ist auch die Verwendung von Soda oder Natronlösungen als Elektrolyten,auch hier sollte deren Prozentgehalt bei 1-3 % liegen.(Entsprechend 10-30 Gramm pro Liter Wasser,empfehlenswert ist das Erwärmen des Lösewassers auf 40-50 Grad!)
5.) Durchführung des Verfahrens
Es wird zweckmäßigerweise also zunächst das Elektrolysebad vorbereitet,Wasser eingefüllt und die entsprechende Menge des Elektrolyten darin aufgelöst.Anschließend kommen dann das Eisenstück und die Anode in das Gefäß,so daß beide vollständig vom Elektrolyten bedeckt sind.(Es empfiehlt sich,den Stecker des Netzgerätes herauszuziehen bzw. Das Netzgerät auszuschalten,wenn die Teile miteinander verbunden werden.) Also das Eisenteil wie erwähnt an den Minuspol der Stromquelle anschließen und die Anode (Edelstahlblech) an den Pluspol.) Danach beides ins Gefäß bringen.Der Abstand zwischen Eisenteil und Anode sollte etwa 10 bis 15 Zentimeter betragen.Während der Elektrolyse ist es nötig,ab und zu das Eisenteil umzudrehen,so daß abwechselnd die eine oder andere zur Anode zeigt.Dazu den Strom ausschalten.
Sind also alle diese Vorbereitungen abgeschlossen und die beiden Elektroden (Eisenteil und Edelstahlblech) völlig vom Elektrolyten bedeckt,wird der Strom eingeschaltet.Am Eisenteil und der Anode ist eine Blasenentwicklung zu beobachten.Es kommt zur Freisetzung von Wasserstoff,der mit der Luft Knallgas bilden kann,daher für etwas Belüftung sorgen und beim Hantieren Funken oder Feuer vermeiden.
Der Fortschritt der Entrostung kann von Zeit zu Zeit kontrolliert werden.Dazu den Strom ausschalten und das Stück herausnehmen.Der Elektrolyt kann für mehrere Elektrolysen verwendet werden,dabei von Zeit zu Zeit etwas festen Elektrolyten nachsetzen.
Nach Beendigung der Elektrolyse wird das Stück gründlich mit warmem Wasser und anschließend mit kaltem gespült.
Zu beachten: Bei Verwendung von Natron- bzw. Kalilauge ist auf die ätzende Wirkung dieser Stoffe zu achten! Handschuhe sind dabei unerläßlich,eine Schutzbrille gegen Spritzer unbedingt nötig! Natronlauge oder Kalilauge verursachen schwere Verletzungen des Auges! Im Falle einer Benetzung sofort mit viel Wasser spülen!Immer ein gefülltes Gefäß mit sauberem Wasser bereithalten! Auf keinen Fall Laugen in Gefäße aus Zink oder Aluminium gießen!! Beim Lösen von größeren Mengen Natrium- oder Kaliumhydroxid in Wasser kommt es zu einer starken Erwärmung,langsam zugeben und dabei rühren.
Na, reicht das als fachlicher Hintergrund.
Ich glaube nicht das 13-jährige das ohne weiteres beherrschen. mal ganz davon abgesehen das auch das entfernen eines Schädels und eines Helmes in Deutschland als Grabraub (einschlägige Gesetze liegen in jedem Bundesland vor) und damit als Straftat gewertet wird.
Trotzdem viel Spaß beim Schreiben. Es ist mir persönlich ja lieber es fragt jemand nach, als das man nur die Fantasie spielen läßt.
Gruß
Sparrow
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