Electrolyse stabilisation Sidérite

Bonjour à tous,
 
Ces derniers temps j'ai planché sur un protocole de stabilisation des météorites de Fer par électrolyse, le but étant d'éliminer les ions chlorures responsable de l'altération de nos précieuses "ferrailles" ...

Voici le résultat, je pense que ça peut être utile à certains :



Protocole :

• Préparer une solution d'hydroxyde de sodium (ou soude caustique ou lessive de soude) à 5% p/v, les solution de « lessive de soude » du commerce sont habituellement à 30% p/v. Un litre de lessive de soude commerciale permet donc de préparer 6 litres de solution d'électrolyte en le diluant dans 5 litres d'eau déminéralisé.
  
  Toujours verser la soude dans l'eau (comme pour un acide) et jamais l'inverse, la réaction d'hydratation est exothermique, le dégagement de chaleur peut entraîner l'évaporation et la projection de gouttelettes corrosives, en versant le produit dans l'eau cette réaction est limitée, mais soyez prudent.
  
  La lessive de soude type déboucheur contient des impuretés dont l'aluminium, celle de la société Mieuxa (Notilia) à était vérifiée auprès du fabriquant pour les concentration en aluminium et en chlorure de sodium et jugée satisfaisante.

• Prendre des photos des échantillons et les peser, cela permettra d'évaluer le traitement et de mesurer par pesée différentielle la perte de masse de l'échantillon donc de mesurer le degrés d'oxydation des différents spécimens.
• Électrolyse lente (plusieurs jours) à faible courant, environ 0,05 A/cm² (ne pas monter à 0,1 A/cm², cela altère la pièce et limite la profondeur du traitement). La météorite à traiter sera placée en cathode et l'anode sera constituée d'une plaque d'acier inoxydable.
  
• La production d'H₂ et d'O₂ aux électrodes est normale (électrolyse de la solution) procéder dans un local bien ventilé pour éviter l'accumulation de gaz (explosif), veiller à surveiller le volume et compléter avec de l'eau déminéralisé au cours du traitement (pertes par évaporation et électrolyse).
  Le générateur en courant continu peut être un chargeur de batterie, dans ce cas le courant doit être régulé comme suit et la tension doit être réglée sur 6 V (maximum).
  Le courant peut être contrôlé au moyen d'un ampèremètre et ajusté par un potentiomètre (10A) ~ 20 Ω.
  Si on utilise du fil de fer pour connecter l'échantillon (généralement galvanisé) le faire tremper quelques heures dans une solution d'acide chlorhydrique à 5% v/v pour dissoudre la couche de zinc.
• Évaluation de la progression de l'opération, pour s'assurer de l'élimination des chlorures de l'échantillon il faut pouvoir suivre l'augmentation de la concentration dans l'électrolyte au cours du temps et en tracer un diagramme (un point tous les 2 jours semble suffisant). Prélever un échantillon de 10 à 20 mL d'électrolyte.
  Malheureusement il n'existe pas de méthode simple de dosage des chlorures en milieu alcalin (pH>7).
  Le test simple au nitrate d'argent n'est pas utilisable à un pH>7,5, à ce pH, il se formerait un précipité marron d'hydroxyde d'argent gênant la réaction de précipitation du chlorure d'argent.
  Pour pouvoir réaliser cette précipitation (ou d'autres méthodes d'analyse des chlorures comme la méthode de Mohr ou Charpentier-Volhard) il faut préalablement neutraliser la solution en contrôlant au pHmètre avec une solution d'acide nitrique 5% v/v (attention réaction fortement exothermique, procéder avec précaution, verser l'acide dans la soude très progressivement, laisser refroidir si nécessaire, protection et petite quantité indispensable, ne jamais tenter de neutraliser une grande quantité !!). Le nitrate de sodium ainsi formé n'interfère pas dans la réaction avec le nitrate d'argent, l'ion nitrate est spectateur.
  L'évolution de la concentration en chlorure au cours du traitement devrait évoluer en dessinant une courbe en plateau vers la fin de traitement, cela signifie que l'échantillon ne désorbe plus de chlorures, changer la solution d'électrolyte en rinçant l'échantillon de météorite avec et prolonger l'opération un journée supplémentaire, doser les chlorures si la solution n'en contient pas, l'opération est terminée.
  Il se peut que l'échantillon soit recouvert d'une pédicule d'oxyde noir en surface dans ce cas nettoyer l'échantillon en frottant avec une brosse métallique en frottant modérément et en rinçant à l'eau déminéralisé.
• Rincer abondamment en alternant des bains d'eau déminéralisé à ébullition et eau déminéralisé froide.

• Placer ensuite l'échantillon pour 24h dans une solution à 5% de glucoheptonate de sodium dans l'eau déminéralisé (ou gluconate de sodium : additif alimentaire), sur cette dernière eau de rinçage effectuer un test de présence de chlorure par précipitation au nitrate d'argent, exposer le tube à la lumière latérale en disposant un fond noir à l'arrière du tube pour augmenter la détection, si un voie blanc laiteux se forme, l'eau de rinçage contient des chlorures, repartir en électrolyse. Procéder jusqu'à que le test soit négatif.
• Le séchage de l'échantillon s'obtient par immersion 24h dans de l'éthanol.
• Polir l'échantillon et révéler les figures de Widmanstätten (Acide nitrique 5%, éthanol 95%).
• Rinçage final à l'eau déminéralisé. Déshydrater 2 à 3h dans l'éthanol. Séchage au four 24 à 110°C.
• Éventuellement enrobage dans un film protecteur de cire microcristalline (type Cosmoloid H80). Dégraisser la pièce à l'alcool isopropylique. Immerger la pièce dans la cire jusqu'à disparition des petites bulles (imprégnation dans la pièce) dans la cire fondue à chaud. Retirer la pièce, laisser refroidir à environ 90°, retirer l'excès de résine avec un chiffon si nécessaire.
  

Merci Vivien  
Pour le moment tous mes fers sont bien stables, mais c'est bien d'avoir à disposition ton protocole au cas où ...

Oui bon, mais ça c'est la formule simplifiée, pour les enfants. Et la formule complète, alors ?

Bon, je ris bêtement pour illustrer mon ignorance crasse, j'avoue...

Ok, oui, je crois que ce procede marche, mais.................
J'ai ici une tranche de Patos de Minas, l'une des pires quand il s'agit de rouille. Non, elle n'a aucune trace de rouille après plusieurs annees sans la moindre protection, mais elle ressemble a un morceau de ferraille, couverte de petits troux, aucune Widmanstatten pattern.
Les autres tranches de Patos qui n'ont pas ete traitees?  Disons qu'il n'en reste pas grand chose.

Donc un procede qui est "possible", mais qui demande probablement a etre ameliore.

Merci Anne très intéressant.

Savez vous de quel type d'électrolyse il s'agit, en général elle est pratiqué au carbonate et non à la soude, les résultats ne sont pas les mêmes.

Et le résultat de l'électrolyse dépend beaucoup du courant employé, pour de bons résultats il vaut mieux un faible courant et être patient (plusieurs jours à semaines de traitement).

Pour les Widmanstätten c'est très étonnant, je ne vois pas pourquoi l'électrolyse empêcherais de les révéler, avec le protocole que j'ai fourni ce n'est pas le cas.

Bonjour Vivien

Merci pour le protocole, je suis en train de faire ma première application pratique.

Il me semble qu'il y a une petite coquille et une inversion entre cathode et anode : “La météorite à traiter sera placée en cathode et l'anode sera constituée d'une plaque d'acier inoxydable.".

J'ai des questions sur la partie chimique de test d'élimination des chlorures et tout particulièrement dans cette partie :


L'évolution de la concentration en chlorure au cours du traitement devrait évoluer en dessinant une courbe en plateau vers la fin de traitement …/…"

Je pense avoir bien compris la partie neutralisation (ajouter peu à peu une solution composée de 5% d'acide nitrique et de 95% d'eau déminéralisée). Et si j'ai bien compris, un précipité de Nitrate de Sodium va en résulter. Comment établit-tu la courbe de concentration de chlorure? Il faut récupérer le Nitrate de Sodium et le peser? En évaporant l'eau par ébullition?

Désolé pour ces questions triviales, mes connaissances en chimie sont restées très scolaires et malheureusement en grande partie oubliées avec les années...

J'ai également une autre question :

Est-il possible d'ajouter des nouveaux échantillons dans l'électrolyte avec une électrolyse en cours?

Par exemple, j'ai déjà une électrolyse en cours depuis 10 jours sur une MetA, je décide de continuer celle-ci mais d'ajouter une nouvelle MetB dans mon bain. MetA poursuivra-t-elle sont électrolyse sans problème? (du coup le relevé de chlorure sera une moyenne de MetA+MetB, pas très utile sauf en fin d'électrolyse).

Et s'il n'est pas possible d'ajouter un échantillons en cours, rien n'empêche d'alimenter une deuxième installation en série? L'ampérage sera-t-il divisé par 2 avec 2 installations identiques (même volume d'eau) ou l'ampérage est-il lié à la masse de la météorite?

Merci par avance pour votre réflexion et vos réponses .

Réflexion faite, ce protocole est bien trop simplifié pour qu'il soit vraiment efficace. Les essais fait avec ce protocole simplifié ne sont finalement pas très concluants.

J'en ai élaboré un autre protocole qui fonctionne bien mieux même sur des sidérites réputées instables. Mais il est beaucoup plus complexe et nécessite l'utilisation de produits chimiques dangereux et toxiques donc je ne divulguerais pas, je pense plutôt proposer un service de stabilisation via mon entreprise (étude en cours).