Die galvanische Rostentfernung (Elektrolyse)

[DailyDriver]

EIN WICHTIGER HINWEIS VORWEG:

Der unten stehende Beitrag sollte nicht als Anleitung verstanden werden, sondern als Beschreibung und Grundlageninformation. Ich übernehme keinerlei Verantwortung für Verletzungen und/oder Schäden jedweder Art, welche durch Nutzung/Verwendung von den von mir dargestellten und/oder verwendeten Gegenständen, Materialien und Einstellungen entstehen oder entstanden sind.

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Neues aus der Werkstatt – Rostentfernung mal etwas anders

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,,Chemie ist, was knallt und stinkt, Physik ist, was nie gelingt."
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Die Idee kam mir, als ich begann, ältere Rasiermesser wieder für den normalen Gebrauch herzurichten. Bei diesem Thema kommt man über kurz oder lang mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit einem Problem näher, das ehrlich gesagt wohl niemand großem Spaß bereitet ... die Rostentfernung. Um überhaupt mit einem Rasiermesser eine vernünftige Rasur hinzubekommen, ist neben der zusätzlichen Hardware, wie etwa Pinsel & Seife, die eigene Technik natürlich über allem wichtig: eine sehr scharfe Klinge. Damit die Klinge die notwendige Schärfe erreicht und (einen gewissen Zeitraum) scharf bleibt, nutzt man zur Herstellung eines guten Rasiermessers einen Stahl mit sehr hohem Kohlenstoffgehalt. Doch wie heißt es so schön: Wer A sagt, muss auch B sagen, denn dieser Stahl hat auch einen großen bzw. unschönen Nachteil: Er rostet. Je länger man sich nicht um die Klinge kümmert und ihr eine entsprechende Pflege vor, während und nach der Rasur zukommen lässt, umso schlimmer wird der unschöne Rostbefall. Im täglichen Einsatz wohl einfach zu verhindern, kann er ohne Gegenmaßnahmen ein Messer recht schnell unbrauchbar machen.

Da in der heutigen Zeit die Zahl der Hersteller hochwertiger bzw. gebrauchsfähiger Rasiermesser eher weniger als mehr wird, greife nicht nur ich sehr gerne auf ältere, gebrauchte Messer zurück. Leider sind diese oft in einem schlechten Zustand. Angefangen von kleinen Rostpunkten und Fleckenbildung (Lagerflecken) bis hin zu unansehnlichen Rostklumpen in Klingenform. Um dem Rost Einhalt zu gebieten und/oder selbigen zu entfernen, kommt man im Normalfall nicht ohne einen gewissen mechanischen Kraftaufwand zum Ziel. Manchmal reicht schon eine Politur oder ein feines Schleifpapier, doch in härteren Fällen geht es bis zum Dremel oder Gröberen, und da kommt die heutige Methode ins Spiel, welche ich euch einmal näher bringen möchte ...
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Die galvanische Rostentfernung oder auch Rostentfernung durch Elektrolyse
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Was benötigt man und wie funktioniert das Ganze?

Das Material ...

Ohne jetzt einen Vortrag in Chemie & Physik halten zu wollen, versuche ich, es einmal mit wenigen Worten zu erklären bzw. zu beschreiben. Mithilfe elektrischen Stroms wird der Rost von unserem Objekt (der RM-Klinge) sehr materialschonend abgelöst. Damit das funktioniert, sind verschiedene Dinge notwendig. Zum einen, wie schon erwähnt, elektrischer Strom, also eine Stromquelle (in diesem Fall Gleichstrom), einen Pluspol (die Anode), in unserem Fall ist es ein Stahlwinkel aus Rohstahl, und einen Minuspol, dies ist die zu reinigende Klinge. Dazu kommen natürlich die Anschlussmaterialien, wie Kupferkabel und Klemmen. Als eigentliche Stromquelle nutze ich ein kleines, regelbares, kurzschlusssicheres Labornetzteil. Weiterhin benötigen wir ein leitendes Medium, das den chemischen Prozess ermöglicht: Wasser. Ich nutze hier ,,normales" Leitungswasser, welchem ich zur Erhöhung der Leitfähigkeit Natriumcarbonat (Soda) zugegeben habe. Als Behälter habe ich eine Aufbewahrungskiste aus Kunststoff gewählt.
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Der Aufbau (ohne Befüllung)

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Die ,,Opferanode" (+Pol)

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Die angeschlosse Klinge (-Pol)
Anm. Der rechte Draht dient nur zur Befestigung)

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Wie funktioniert es ...
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Vorab ... ich bin weder ausgebildeter Chemiker noch Physiker oder gar ein schizophrener Nobelpreisträger der Naturwissenschaften, der in seinem Innersten selbst doch nur erklären will ...Ich versuche hier mal, Gefundenes und Angelesenes in Worte zu fassen. Ob ich das nachfolgend Geschriebene allerdings auch zu 100 % verstanden habe? Na, ich schreib' es mal so ... Ich arbeite dran ...

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In dem Moment, wo der Strom in die Anode, in unserem Fall ja die rostige Klinge, fließt, wird der Rost (Eisen(III)oxid) oxidiert. Dabei verliert er Elektronen und löst sich als Eisen(III)-Ionen in der Lösung. Gleichzeitig wird an der Anode, in unserem Fall dem Stahlwinkel (Opferanode), aus dem Wasser die Hydroxidionen reduziert, d. h., diese gewinnen Elektronen und das Wasser wird in Sauerstoffgas und Wasserstoffgas aufgetrennt bzw. umgewandelt. Das Wasserstoffgas wird an der Anode freigesetzt, das Sauerstoffgas verbindet sich indessen mit den Eisen(III)-Ionen zu Eisen(III)-Hydroxid und wird in der Lösung ausgefällt, d. h., es lagert sich ab (Verfärbung der Lösung & Rostablagerungen).

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Der Versuchsaufbau
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Für den ersten Versuch/Durchgang habe ich mir in Ermangelung konkreter Angaben aus etwaigen Tabellen oder fundierten Übersichten, aus Forenbeiträgen, all den Erklärungen, DIY-Anleitungen, den MAUS-Sendungen und meinem Spieltrieb folgendes notiert:
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Die Elektrolytlösung: 30g Natriumcarbonat (Soda in Form von Waschsoda) auf 1 l Leitungswasser.
Wassertemperatur: ca. 20°C (Ausgangstemperatur beim Mischen der Lösung)
Spannung: 5 V Gleichstrom
Stromstärke (max.): 750 mA (0,75 A)

Anmerkung: Der Behälter wurde insgesamt mit 5,5 l Elektrolytlösung gefüllt, allerdings wird der Füllstand abnehmen. Daher sollte in der Vorbereitung und Materialbeschaffung an eine entsprechende Größe des Behälters gedacht werden. Sowohl Anode als auch Kathode sollten während des gesamten Prozesses mit genug Elektrolytlösung bedeckt sein. Achtet darauf, dass beim Anschluss der Anode & Kathode an die Stromquelle etwaige Anschlussklemmen immer! außerhalb der Elektrolytlösung sein müssen, einerseits, um die Gefahr eines Kurzschlusses zu minimieren, andererseits, um selbige zu schützen, denn sie würden sich in der Lösung letztendlich auflösen.

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Das ausgewählte Rasiermesser
(Wie sich hinterher herausstellte, ein E.F.Weversbergh in 4/8)

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Nachdem ich schon gleich zu Anfang einen ersten Änderungspunkt fürs nächste Mal gefunden habe, das Natriumcarbonat (Soda) trübt in der verwendeten Menge (30g/l) das Wasser sehr stark und eine Beobachtung der Elektrolyse ist kaum bis gar nicht möglich, da werde ich es mit weniger versuchen, kam endlich der große Moment. Nach einer Kontrolle aller Parameter und Anschlüsse wird das Netzteil eingeschaltet. Bereits nach kurzer Zeit konnte ich sehen, wie die ersten feinen Blubberbläschen an den Zuleitungen aufstiegen. Das Netzgerät zeigte an, dass die vorgewählten Werte fast erreicht werden, fast deshalb, da ja in der ganzen Gleichung ja noch der Widerstand seinen Anteil fordert. Herrje, wie war das noch...U=R/I...lang lang ist's her...
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Blick von oben auf den Versuchsaufbau (unbefüllt)

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Von Neugier geplagt, habe ich umgeplant und für alle drei Stunden eine Unterbrechung anberaumt, in der ich die Klinge entnehme und mit einer kleinen Messingbürste und feiner Stahlwolle (0000) etwaig losgelösten Rost entferne um einerseits endlich was zu sehen (die Lösung ist definitiv zu trübe...) und andererseits dadurch die Leitfähigkeit zu verbessern. Insgesamt waren es so bei 12 Std. Elektrolyse 4 Abschnitte, die ich auch jeweilig fotografisch festgehalten habe. Nach den ersten drei Stunden war ich äußerst positiv überrascht, der rote Rost hatte sich von der gesamten Oberfläche gelöst. Danach hatte ich das Gefühl, dass fast nichts mehr passiert, dennoch zeigten die Kontrollen ein anderes Bild. Die Abträge/Veränderungen waren definitiv vorhanden, wenn auch nicht ganz so spektakulär. Nicht ganz so spektakulär war allerdings dass, was nach dem gesamten Prozess sich leider nicht aufgelöst hat...diese elendigen, hartnäckigen schwarze Flecken. Ehrlich gesagt, habe ich auch nicht erwartet, dass da zum Schluß eine blitzeblanke Klinge im NOS-Zustand den kleinen Blubbern-Pool verläßt, dennoch bin ich sehr zufrieden. Die Klinge nur mit Schleifpapier, Dremel etc. in den jetzigen Zustand zu verbringen, hätte mit Sicherheit mehr Mühe gemacht und nicht zuletzt auch Material (von der Klinge)  gekostet. Jetzt gilt es alles zu überdenken und schauen, ob Änderungen in den einzelnen Parametern Verbesserungen bringen könnten...Stellschrauben sind ja genug vorhanden.
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Der Fortschritt/Das Endergebnis
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Die Klinge bzw. das Messer werde ich jetzt weiter auf herkömmlichen Wege bearbeiten und euch natürlich das Endergebnis dann auch nicht vorenthalten.
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Bis dahin...immer neugierig bleiben!
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Kleines Fazit:
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Das Ganze ist meiner bescheidenen Meinung nach eine lohnenswerte Möglichkeit, materialschonend den Rost an einer Klinge zu entfernen. Lohnt sich der ganze Aufwand überhaupt? Ich denke ja, zumindest wenn die Klinge in einem entsprechenden Zustand ist, wenn es nur zwei, drei kleine Stellen sind, lohnt sich das Ganze wohl nicht, zumal es mit Sicherheit zweckmäßig ist, das Messer bzw. die Klinge zu entnieten. Beim nächsten Durchgang werde ich ein mal ein ausrangiertes Heft (Kunststoff) mit in die Lösung geben um zu schauen, was damit passiert.

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Gruß
Gregor

[alvaro]

Wieder einmal ein schöner Bericht

[MRetro]

Danke fürs Teilhaben lassen, @DailyDriver. 

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Beim nächsten Durchgang werde ich ein mal ein ausrangiertes Heft (Kunststoff) mit in die Lösung geben um zu schauen, was damit passiert.
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Im Sinne deiner durchgeführten Elektrolyse, sollte doch wohl gar nichts mit dem Kunststoffheft passieren, oder?
Du hast doch auch einen Kunststoffbehälter benutzt und der hat es überlebt. Oder woran hast du gedacht?

[DailyDriver]

Sorry, aber der Fehlerteufel hat zugeschlagen

Ich wurde von einem lieben Mitforisten im Nachbaruniversum netterweise
darauf aufmerksam gemacht, dass mir in meiner Erklärung ein Fehler
passiert ist, ich habe da etwas vertauscht, richtig ist:

Eine Oxidation ist die Abgabe von Elektronen.

Gruß
Gregor

[DailyDriver]

Im Sinne deiner durchgeführten Elektrolyse, sollte doch wohl gar nichts mit dem Kunststoffheft passieren, oder?
Du hast doch auch einen Kunststoffbehälter benutzt und der hat es überlebt. Oder woran hast du gedacht?

Vielen Dank !

Bei dem Kunststoffheft dachte ich ja eher an die ,,älteren" Produkte wie z.B. ein Heft aus Celluloid. Obgleich
Du recht hast, Kunststoffe sind im allgemeinen unempfindlich gegenüber Laugen, tendiere ich da lieber zu
dem ,,Versuch macht kluch".

[MRetro]

Ok, es geht also um die Reaktion des Kunststoffes mit Laugen.

Du hast recht, die meisten Kunststoffe reagieren nicht auf Laugen, sondern sind diesen gegenüber beständig.
Mit Celluloid verhält es sich aber anders. Da dieses u.a. aus Nitrocellulose besteht, sollte dieses auf Laugen reagieren. Wahrscheinlich erst recht, wenn das Celluloid schon ausgast. Dann hat der Zersetzungsprozess sowieso schon eingesetzt.

[MRetro]

Übrigens, mach das bitte an der frischen Luft. Ich weiß gerade nicht welche Gase da alle freigesetzt werden können, aber einige haben es bei Celluloid in sich.

[DailyDriver]

Übrigens, mach das bitte an der frischen Luft. Ich weiß gerade nicht welche Gase da alle freigesetzt werden können, aber einige haben es bei Celluloid in sich.

Vielen lieben Dank für den Hinweis, habe ich bereits bei der Premiere (s.o.) so gemacht,
da bereits ohne Celluloid in diesem Falke das sog. ,,Knallgas" freigesetzt wird.

Die SICHERHEIT steht da bei mir an erster Stelle! 

Mir grauste es schon bei meinen Recherchen zum Thema, was da manche Leute z.B.
in ihren DIY-Videos auf YouTube als ,,Anleitung" veröffentlichen, ist sehr, wirklich sehr
grenzwertig. Da hängen irgendwelche Restkabel lose herum, es wird während bereits
Spannung anliegt, mit leitfähigen Materialien wie Löffel oder gar mit den blanken Fingern
in der Lösung herumgerührt, unterschiedliche Kabel (Querschnitt) usw. 

Was mich aber am meisten ärgert, ist die Tatsache, dass so lapidar gesagt wird, ein
Batterieladegerät (Kfz-Batterie) eignet sich sehr gut. Mag ja auch teilweise stimmen,
aber da liegen 12V (oder mehr) an, soweit ja vielleicht noch tragbar, aber da gibt es
noch die alles entscheidende Kraft, die Stromstärke. Da fließen schon mal 20A oder
sogar mehr, das zieht dir den eigenen Stecker und wenn alles schiefgeht, für immer!!