Avis au chimistes : electrolyse

[simonpbmeca]

Bonjour à tous, je souhaite derouiller des pièces métalliques en les plongeons dans un l'eau, pièce à "derouiller " = kathode et anode = pièce en inox

C'est un procédé qu'on trouve facilement sur le net, mais les infos sur quel est le meilleur ingrédient, accessible facilement, à utiliser pour rendre l'eau le plus conducteur possible se contredisent un peu, j'aimerais donc avoir votre avis sur :

1 - Pour rendre l'eau le plus conducteur électrique possible
2 - Dimimuer au maximum l'oxydation de la cathode (pièce inox qui dur le plus possible dans le temps

Quel ingrédient, à rajouter à l'eau, pensez-vous être le mieux pour repondre à ces 2 critères ?

Sur le net, la soude (NaOH), le bicarbonate de soude (NaHCO3), le sel (NaCL) et même le vinaigre (CH3-COOH) ? Existe

Les ions sodium sont ils plus conducteur électrique que les ions hydroxyle (OH- ?)

Merci
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[titijoy3]

la soude caustique fonctionne bien

[40CDV20]

Bjr,
Décapage électrolytique et surtout sur YouTube, est une appellation au contenu fourre-tout et il serait plus productif de dire précisément ce que vous souhaitez obtenir, plutôt que de "faire défiler" formules et terminologie. Globalement, on va distinguer trois applications principales.
-l'électrolyse de l'eau à des fins de préparation de l'hydrogène ultra-pur (tel alimentaire), où industriellement, il est utilisé une cellule à diaphragme, un électrolyte de potasse et des électrodes en fer (acier) ou en nickel pour la cathode et en nickel pour l'anode. La soude est une option moins performante, l'acide sulfurique bien que plus conductrice ne convient pas, car les matériaux possibles d'électrodes (plomb, graphite,..) présentent des valeurs de surtension inacceptables économiquement >-0.75 V. Le platine n'est évidemment pas une option.
-le polissage électrolytique, technique complexe, à électrolyte binaire ou ternaire à forte viscosité, permet d'obtenir des surfaces de qualité optique, ou d'être appliquée à l'ébavurage "inaccessible" en lieu et place de la technique par explosion
-la décontamination électrolytique, par ex. appliquée aux artefacts divers contaminés par des chlorures. Il s'agit d'opérer dans un électrolyte de potasse à faible concentration (1.5-4%), à faible ddc de l'ordre de -0.75/-0,85V) en utilisant le dégagement d'hydrogène pour "fissurer et fracturer" la gangue sur l'intégralité des surfaces. À noter, il s'agit d'opération dont la durée se compte en semaines voire en mois et que l'objectif est de bloquer toute reprise de corrosion sans pour autant chercher à retrouver le métal nu.
Dans les process des techniques électrolytiques intégrées, on parle plutôt de "désoxydation électrolytique" qui peut viser à dépassiver avant une électrodéposition. Dans la "mécanique lourde", il s'agit surtout de fragiliser les couches d'oxydes thermiques ou non avant des opérations de sablage, grenaillage ou billage. Dans ce dernier cas, les électrolytes sont généralement acides (mais pas toujours, ex KMnO4/NaOH), principalement sulfuriques ou sulfo-phosphoriques et mis en œuvre à concentration, température et ddc élevées (avec le cas échéant une assistance par ultrasons)
Cdt

[simonpbmeca]

Merci @titijoy3 pour ta réponse. L'as-tu déjà essayé ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[simonpbmeca]

Merci pour votre débalage de connaissances, mais ma question paraissait pourtant très simple, à part débaler tout un tas de procédé, vous n'y repondez absolument pas...
Quel ingrédient, soluble dans l'eau et facilement accessible, permet de rendre l'eau le plus conducteur possible ?
Le but, enlever ou décaper la couche de rouille d'une surface metallique par electrolyse, ou "desoxydation electrolytique comme vous dites"

@titijoy3 a par exemple donné un élement de réponse...

[FC05]

Déjà essayé avec de la soude.
Ça fonctionne mais la surface est très active et s'oxyde rapidement.
Il faut bien la rincer et la protéger.

[titijoy3]

Merci @titijoy3 pour ta réponse. L'as-tu déjà essayé ?

j'ai utilisé l'électrolyse de l'eau avec électrodes inox et bain de soude pour produire de l'hydrogène, les électrodes résistaient bien et pour peu qu'il n'y ait aucun élément ferreux ça restait propre,

par contre si on augmente la tension d'alimentation au delà de la tension de réaction le bain chauffe et il faut avoir un montage régulateur (transistor avec une ctn dans le bain connectée entre base du transistor et masse, sortie transistor sur électrode)

[jeanne08]

bonjour,

Je trouve que le "déballage de connaissances " de 40CDV20 qui ne répond pas, peut être, exactement à la question posée est très interessant !

[f6bes]

Bjr, Ca parait un peu béte...mais de l'INOX....rouiller ? ( comment dire !!)
Mais je suis pas un as de la chimie..
Bonne journée

[40CDV20]

Bjr,
Quand on décide de prendre le temps de comprendre ce que l'on fait, c'est généralement plus productif. Par ex. de savoir que Pourbaix n'est pas le sigle d'un groupe de rock et surtout de ne jamais positionner en cathode une pièce d'acier ayant une fonction de sécurité
Généralement, les électrolytes "neutres" (telle une solution de sulfate de sodium), seront réservés aux non-aciers. Pour ces derniers, conviennent en concentration à env. 30% l'acide sulfurique (C. 7400), la potasse (C.4200) et la soude (C.3100). Voilà le classement du tiercé, pour comprendre la conductivité, voir sur la toile.
Bien entendu, il existe d'autres électrolytes tel l'équimoléculaire(*) CO3Na2/CO3HNa etc,...A retenir, que l'état passif sera acquis aisément dans un soluté alcalin, c'est un point important
Quant aux opérations proprement dites, on constate deux écoles :
-contrôle par ddc (en A/dm²)
-contrôle par polarisation (tension stabilisée appliquée)
(*) je crois que les chimistes ont une appellation pour ce mélange ?
Cdt

[simonpbmeca]

Déjà essayé avec de la soude.
Ça fonctionne mais la surface est très active et s'oxyde rapidement

C'est bien ce que je crains, et vu le prix de l'inox ^^ d'où mon interrogation

[simonpbmeca]

Je trouve que le "déballage de connaissances " de 40CDV20 qui ne répond pas, peut être, exactement à la question posée est très interessant !

Je trouve cela intéréssant aussi, mais quand il me dit

il serait plus productif de dire précisément ce que vous souhaitez obtenir, plutôt que de "faire défiler" formules et terminologie

et que ça réponse post3 à l'air de faire pareil... bon...

Bjr, Ca parait un peu béte...mais de l'INOX....rouiller ? ( comment dire !!)
Mais je suis pas un as de la chimie..

a moins que quelqu'un me reapprène le basique, tous les metaux s'oxydent, inox compris, sauf que l'inox s'oxyde beaucoup plus lentement que l'acier grace à l'oxyde de chrome qui se forme en surface.

Généralement, les électrolytes "neutres" (telle une solution de sulfate de sodium), seront réservés aux non-aciers. Pour ces derniers, conviennent en concentration à env. 30% l'acide sulfurique (C. 7400), la potasse (C.4200) et la soude (C.3100). Voilà le classement du tiercé, pour comprendre la conductivité, voir sur la toile.
Bien entendu, il existe d'autres électrolytes tel l'équimoléculaire(*) CO3Na2/CO3HNa etc,...A retenir, que l'état passif sera acquis aisément dans un soluté alcalin, c'est un point important
Quant aux opérations proprement dites, on constate deux écoles :
-contrôle par ddc (en A/dm²)
-contrôle par polarisation (tension stabilisée appliquée)
(*) je crois que les chimistes ont une appellation pour ce mélange ?

Merci pour cette réponse, vous voyez que quand vous le voulez, vous pouvez

Faut'il donc préférer une solution de sulfate de sodium pour degrader le moins rapidement possible une electrode en inox ? (montée sur l'anode) A quelle concentration ?

[40CDV20]

Bjr,
Inox en électrolyte acide :
La corrosion uniforme et généralisée d'un inox s'opère quasi exclusivement en milieu acide. Cette oxydation peut être représentée comme la dissolution de toutes les espèces constitutives de l'alliage (en simplifiant un peu !).
Vis à vis de la corrosion, les inox sont classés selon leur valeur de courant critique (noté I.cr ), dans une solution sulfurique 2M. On constate que les austénitiques tiennent la corde et que l'élément d'addition clef est le molybdène, tel le Z6CND17-11.
Ceci étant, on considère que les inox ont un comportement passable à médiocre en milieu acide.

Le film passif naturel protecteur que présente la plupart des inox résulte de l'action du dioxygène, à l’état gazeux ou en solution aqueuse. Néanmoins, cette protection est limitée, du fait de discontinuités et de variations de compacité.
A contrario, un film passif produit par application d'un protocole strict, présentera une meilleure tenue aux corrodants, une bonne auto-réparabilité, réduisant le risque inhérent aux inévitables dé-passivation locales accidentelles ou non

Si on applique tout ceci à l'emploi d'un inox comme matériau anodique en électrolyte acide, on constate :
-un inox ordinaire (non identifié) sera de tenue médiocre
-un haut Mo passivé verra sa durabilité largement augmentée

Electrolyte neutre Na2SO4 :
Ces électrolytes sont industriellement très peu utilisés en galvanoplastie et autres opérations d’électro-raffinage et/ou d’électro-obtention

Si on examine plus avant la mise en œuvre d’électrolyte sulfate de sodium par les spécialistes de restauration d’artéfacts, on constate :
-des concentrations de sel variant entre 0.1 et 0.5 M
-des matériaux d’électrodes réduits au plomb pur et à l’alliage PbSn5. Plus rarement PbSb5
-un pilotage de l’électrolyse par ddp stabilisée
Point notable : ces formulations sont rarement appliquées aux alliages ferreux, sauf quand il s’agit de situations d’artéfacts imbriqués
Tout ceci est de nature à surprendre l’électroplaste amateur, mais ici la problématique est toute autre. Nul besoin de conductivité de concours, car il n'y a pas de ddc élevées à passer
Bien entendu, ici comme ailleurs, le plomb ou ses alliage placés en anode, subiront inévitablement une attaque, ce qui n’apparaît pas perturber le cycle.

Pour en terminer :
À défaut de disposer de titane platiné, le meilleur candidat au poste de matériau anodique est le titane. Sa tenue à la corrosion est remarquable et largement supérieure à celle des aciers inoxydables. C’est également un métal qui présente naturellement un film passif de surface de type barrière hautement performant (il est le support de référence du platine PVD/CVD !)
Pour l’opération qui est visée, en retenant l’essentiel, c’est-à-dire l’efficacité du traitement, je ne vois aucun intérêt à basculer sur un électrolyte sulfate de sodium, car le problème de la tenue des anodes demeure.

Dans les applications industrielles d’électro-désoxydation contrôlée sur alliages ferreux, la tendance est à la réduction de la concentration des réactifs. Mix de ‘’confort amélioré’’ de mise en œuvre, de coût, de réduction de consommation d’eau,…On note également un regain d’intérêt pour les électrolytes alcalins qui présentent l’avantage d’une obtention aisée de l’état passif requis.
Cdt

[titijoy3]

+1 pour le milieu acide qui dégrade l'inox,

mon expérience: milieu basique et électrode inox pas de dégradation visible,

eau peu chargée en minéraux sans ajout de soude: l'électrode inox se dégrade de façon très visible

[40CDV20]

Bjr,
Il serait intéressant que simonpbméca nous indique ce qui le motive à "fignoler aux petits oignons" l'équipement usuellement minimaliste pour des opérations somme toute très banalisées et qui s'opèrent majoritairement "sur le genou ou sur un coin d'évier", dans un contenant quelconque sans parler des électrolytes usagés qui in fine rejoignent, on ne sait trop comment la cuvette des WC ou l'allée de gravillons
Ceci dit, on croise à de rares occasions, la route de passionnés de création/restauration (de motos principalement), qui ont relevé le défi, ont investi et disposent de modules d'électrodéposition plutôt bien pensés et hautement configurables
De quoi se sentir un peu moins Froggies si d'aventure, on croise la route d'Allen Millyard !
Cdt

[titijoy3]

C'est bien ce que je crains, et vu le prix de l'inox ^^ d'où mon interrogation

l'inox quand on sait chercher c'est facile à trouver.. le premier tambour de lave linge hs venu par exemple, on découpe ce qu'on veut avec une cisaille à tôle !

dans le rayon promotion bazar aussi, boule à thé, passoire, bonde d'évier etc..

[simonpbmeca]

Pour en terminer :
À défaut de disposer de titane platiné, le meilleur candidat au poste de matériau anodique est le titane. Sa tenue à la corrosion est remarquable et largement supérieure à celle des aciers inoxydables. C’est également un métal qui présente naturellement un film passif de surface de type barrière hautement performant (il est le support de référence du platine PVD/CVD !)
Pour l’opération qui est visée, en retenant l’essentiel, c’est-à-dire l’efficacité du traitement, je ne vois aucun intérêt à basculer sur un électrolyte sulfate de sodium, car le problème de la tenue des anodes demeure.

Merci pour ces belles explications. Très techniques pour moi qui ne suis pas du tout du domaine ^^
Pourquoi je m'intérèsse en profondeur à tout cela ? Parce que je souhaite restaurer de façon régulière des pièces métalliques qui dorment souvent dans un coin de garage qui finissent par être très oxydée. D'où l'intéret pour moi d'avoir un système qui dure le plus longtemps possible.

[simonpbmeca]

mon expérience: milieu basique et électrode inox pas de dégradation visible, eau peu chargée en minéraux sans ajout de soude: l'électrode inox se dégrade de façon très visible

Merci titijoy, je pense que pour faire simple j'utiliserai en 1er lieu de la soude, je verrai si le temps de dégradation des electrodes me conviens.

l'inox quand on sait chercher c'est facile à trouver.. le premier tambour de lave linge hs venu par exemple, on découpe ce qu'on veut avec une cisaille à tôle !
dans le rayon promotion bazar aussi, boule à thé, passoire, bonde d'évier etc..

Ha oui, j'oubliais ces options peu couteuse ^^ j'y penserai ! Merci

[40CDV20]

Merci pour ces belles explications. Très techniques pour moi qui ne suis pas du tout du domaine ^^
Pourquoi je m'intérèsse en profondeur à tout cela ? Parce que je souhaite restaurer de façon régulière des pièces métalliques qui dorment souvent dans un coin de garage qui finissent par être très oxydée. D'où l'intéret pour moi d'avoir un système qui dure le plus longtemps possible.

Bjr,
Excellent ! Je pense que sur des forums usinage/mécanique il doit être possible de grappiller quelques idées sur la réalisation en DIY d'un stand modulaire d'électrodéposition. On trouve également en occasion des stands de bijoutier à petit prix. C'est ouvert et pas si loufoque qu'il y paraisse, si ce n'est pas la passion d'un jour.
Quant à la partie théorique minimale, elle n'a rien d'inaccessible, on constate souvent que le bon sens est là et que ce qui manque, c'est le culot de se lancer. (un peu comme pour passer du slow à une marche ! du vécu )
Par ex. Ce fameux électrolyte de sulfate de sodium, on ne peut pas faire plus simple. En solution aqueuse, 1 seul anion SO4--, un seul cation Na+. Pour débuter, inutile de s'encombrer de considérations thermodynamiques (qui dans le cas présent seront partiellement infirmées !)
Au pôle + anode :
Oxydation des molécules d'eau avec dégagement de dioxygène, ça se constate
Oxydation de l'anion SO4--, en fait, on constatera qu'il est électro-inactif
Oxydation du matériau d'électrode. À ce stade, si c'est de l'inox, on peut déjà statuer, la "messe est dite !"
Au pôle - cathode :
Réduction des molécules d'eau avec dégagement de dihydrogène, ça se constate
Réduction du cation Na+, qui s'avère également être électro-inactif
Et c'est tout !
Par contre ce bain sulfate peut offrir des prolongements intéressants :
-bain à l'hydrogénosulfate par acidification à l'acide sulfurique
-bain de zingage électrolytique par ajout de sulfate de zinc
Et ainsi de suite,...!
Bonne continuation
Cdt

[FC05]

l'inox quand on sait chercher c'est facile à trouver.. le premier tambour de lave linge hs venu par exemple, on découpe ce qu'on veut avec une cisaille à tôle !

C'est ce que j'ai utilisé.