Как противогололедный реагент съедает автомобили.
Независимо от того о какой соли идет речь, а именно, будь это противогололедный реагент содержащий в себе соли, или влажный соленый воздух дующий с моря, все владельцы автомобилей знают давно, что соль – это враг автомобилей. Соль является основной причиной образования ржавчины на кузове автомобиля. Ржавчина – убийца всех автомобилей в целом.
Ежегодно от обработки автодорог в зимнее время антигололедными реагентами тысячи автомобилей получают повреждения в виде выступающей ржавчины, принося своим владельцам огромные убытки. К большому сожалению в нашей стране до сих пор не ведется официальная статистика, которая отслеживала бы затраты всех автовладельцев на устранение ржавчины на машине. Но вот такая статистика к примеру, есть в США, где каждый год автомобили получают убытки на сумму в 3 млрд. долларов, и все это в результате поражения автомобилей обыкновенной ржавчиной. Но почему снег или содержащаяся влага на дорогах в зимний период времени, хуже простой и обычной воды? А вот почему. Во всем виноваты электролиты!
Ржавчина начинает появляться в тот момент, когда металл окисляется и превращает некогда идеальную машину в жалкое зрелище, которая покрывается дырами и большими участками вспучившейся краски. Окисление, как вы уже наверно догадались, включает в себя такой элемент, как кислород, который является ключевым молекулярным компонентом воды.
Окисление представляет собой электрохимический процесс, который приводит к электрохимической коррозии металла.
Так многим известно, что теже атомы железа передают свои электроны атомам того же кислорода. Эта химическая реакция называется оксидирование. В конечном итоге эта химическая реакция и приводит к образованию ржавчины на металле, которая со временем только сильней въедается в металл и начинает увеличиваться.
Для любителей химии:
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
Атом, что стоит справа от знака равенства, как-раз и является той причиной, почему наши автомобили рано или поздно ржавеют превращаясь постепенно в убогое зрелище.
В процессе замены тех же электронов вода становится кислой, что в свою очередь позволяет этим электронам двигаться от железа к кислороду все быстрее и быстрее.
Вот от почему металлические детали взаимодействующие долгое время с водой, быстрее начинают ржаветь по сравнению с теми, которые на постоянной основе не взаимодействуют с водными растворами.
Зимние дороги как мы уже знаем, не только бывают мокрыми. Как правило, в этот зимний период времени автодороги обрабатываются дорожными службами противогололедными химическими реагентами, которые снижают условный порог замерзания воды. Также, все антигололедные реагенты за счет своей химической реакции расплавляют лед на дороге.
К большому нашему сожалению, не смотря на современную химическую промышленность и научные достижения по-прежнему, любой антигололедный хим.реагент содержит в себе соль, которая и является как вы знаете, главным врагом любого автомобиля. Так что получается, что плавление льда и понижение точки замерзания воды на морозе является не единственной химической реакцией этого реагента с водой, которая происходит на дороге в зимнее время.
Соль выступает здесь в качестве катализатора, она и ускоряет процесс окисления. Дело тут вот в чем, соль является довольно мощным электролитом при растворении в воде. В результате чего, растворенная соль увеличивает сам процесс оксидирования. То есть, она ускоряет процесс перемещения электронов от железа к кислороду, поэтому реакция происходит быстрее.
Именно по этой причине в гг. Москве и Санкт-Петербурге а также в других не южных городах нашей страны, можно встретить так много гнилых автомобилей, когда как в сухих южных регионах страны все наоборот, встретить там проржавевшие автотранспортные средства большая редкость. Так что теперь вы друзья понимаете, что электролиты являются главным недругом автомобилей.
К нашему с вами счастью автомобильная промышленность также развивается вместе с другими науками. В том числе и вместе с той же химической промышленностью. Уже на протяжении длительного времени автопроизводители в процессе создания автомобилей обрабатывают их кузова цинком (погружают металл в расплавленный цинк), что способствует надежной герметизации железа и защите его от контакта с водой. Это делает современные автомобили менее подверженными коррозии (ржавлению).
Сегодня большинство автопроизводителей делают прочную и достаточную защиту кузова автомобиля от ржавчины, что позволило им за последнее десятилетие существенно увеличить срок службы самого кузова, а вместе с этим увеличить заводскую гарантию на сквозную коррозию. Конечно все автомобилисты понимают, что образования ржавчины на участках кузова защищенных от коррозии рано или поздно все-равно не избежать. Но благодаря оцинкованным элементам кузова такая ржавчина образовывается в течение уже долгого времени, в отличие от старых автомобилей, которые могли в буквальном смысле ранее сгнить всего за каких-то несколько лет.
Так что запомните дорогие автомобилисты, если вы являетесь владельцем даже дорогого и пристижного автомобиля то не думайте, что ваша машина не подвержена ни какой ржавчине, как например автомобиль эконом-класса. Помните о том, что большинство автотранспортных средств имеет металлический кузов который, независимо от защиты от ржавчины рано или поздно все-равно начнет окисляться, вступит во взаимодействие с солями и с кислородом и в результате этго автомобиль получит определенную коррозию.
В том числе уважаемые друзья не забывайте и о том, что все автомобили в зимнее время неизбежно сталкиваются на трассе с дорожной солью или с ее компонентами, которые содержатся в противогололедных дорожных реагентах, а это значительно ускоряет процесс образования ржавчины на кузове машины.
Если же вы хотите со своей стороны увеличить срок службы кузова автомобиля, то советуем вам ограничить эксплуатацию автомобиля в зимний период времени, а также не использовать свое автотранспортное средство после снегопада, или ледяного дождя, или после перепада температуры с плюса на минус, так как при таких погодных условиях дорожные службы будут обрабатывать дороги реагентами тщательнее и намного чаще.
Также необходимо учесть, если вы хотите уменьшить вредное влияние реагента на свой автотранспорт, то мойте автомобиль в зимнее время как можно чаще, чтобы сократить взаимодействие кузова машины с солями и водой.
В том числе, советуем вам как можно чаще в зимнее время обрабатывать кузов машины воском, который создаст (и создает) дополнительный защитный слой на ее лакокрасочном покрытии.
Не забывайте еще и про днище автомобиля, которое меньше защищено от окисления по сравнению с другими элементами кузова, которые находятся под лакокрасочным покрытием и защищают металл от внешнего воздействия.
Поэтому не забывайте и регулярно промывайте днище автомобиля, чтобы смыть осевшие вещества противогололедных реагентов, которые содержат в себе опасную для кузова соль.
Внимание! Если на кузове автомобиля есть небольшие сколы, то их необходимо как можно быстрее устранить. Особенно это необходимо в том случае, когда в результате такого скола или царапины повреждается само защитное покрытие кузова автомобиля (лакокрасочное покрытие, грунтовка или оцинковка). Помните друзья о том, что открытые незащищенные участки всех элементов кузова могут в короткий срок начать окисляться, в результате чего они достаточно быстро могут покрыться ржавчиной.
В идеале конечно было бы лучше, чтоб увеличить срок службы кузова, не использовать автомобиль в зимнее время года, особенно это касается автовладельцев северных регионах страны. Но к сожалению, сегодня автомобиль прочно вошел в нашу жизнь и мы вряд ли сможем отказаться от его использования круглый год.
Поэтому есть правило и оно очень простое, достаточно только внимательно следить за кузовом своей машины, вовремя устранять на нем все имеющиеся царапины, сколы, и также регулярно мыть автомобиль, и вы по любому случаю сможете увеличить срок службы кузова машины. Удачи всем!
Коррозионный слой на изделиях из железа (стали, чугуна) может состоять из смеси оксидов, силикатов, карбонатов, хлоридов, сульфидов железа, а в случае археологических предметов — и из солей кальция.
Удаление хлоридов — обязательная при их обнаружении операция -осуществляется промывкой в струе дистиллированной воды или вывариванием. Эти обработки длительны, и поверхность предмета в присутствии кислорода воздуха может дополнительно окисляться.
Эффективной является обработка экспонатов в насыщенном растворе карбоната аммония в нашатырном спирте, при которой происходит замещение иона железа в хлориде на ион аммония. Последующим нагреванием до 300 °С можно удалить соли аммония из корки продуктов коррозии. При этом следует учитывать, что при термической обработке возможно разрушение сильнокорродированных предметов.
Эффективный метод удаления хлоридов — обработка предметов раствором гидроксида лития в этиловом спирте. В щелочном растворе хлорид железа переходит в гидроксид железа, а образовавшийся хлорид лития хорошо растворяется в этиловом спирте и может быть удален двумя-тремя промывками. Вначале поверхность предмета тщательно обезвоживают смесью метилового и изопропилового спиртов, а затем обрабатывают 2 %-м раствором гидроксида лития в смеси этилового, метилового и изопропилового спиртов.
Менее эффективно использование растворов карбонатов натрия для удаления хлоридов. Хорошие результаты достигаются при промывке раствором едкого натра, обладающего высокой проникающей способностью. Недостатком щелочной обработки является необходимость длительной промывки для удаления щелочи из продуктов коррозии.
При электрохимическом удалении иона хлора в 2—3%-х растворах едких щелочей (NaOH, КОН) железный предмет подключают к отрицательному полюсу источника питания, а анодом служит свинцовая или железная пластина. Процесс проводят при низком напряжении (2-12 В) и плотности тока 2—10 А/дм 2 . Необходима ежедневная замена электролита до тех пор, пока хлор определяется реакцией с нитратом серебра. По окончании электрохимической обработки предмет отмывают от щелочи, промывают в ингибированном хроматном растворе (с концентрацией хромата 1—5%), сушат и подвергают консервации обработкой воском или полимерными составами, содержащими ингибиторы коррозии
Для очистки поверхности железа от продуктов коррозии применяют растворы минеральных и органических кислот с добавлением 1—2% ингибитора кислотной коррозии — уротропина, таннина, пирокатехина, гидрохинона, ментола. Наиболее активным является раствор, содержащий 35% ортофосфорной и 5—10% соляной кислоты. Введение в растворы кислот небольшого количества хромовой кислоты способствует пассивации поверхности. Из органических кислот наиболее эффективными являются тиогликолевая, лимонная, муравьиная, щавелевая. Эти кислоты так же, как и динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), хорошо растворяют оксиды и гидроксиды железа и достаточно медленно реагируют с компактным металлом. Введение в растворы органических кислот и трилона Б ингибиторов коррозии (например, уротропина) полностью подавляет растравливание металла.
При подборе растворов для расчистки поверхности черных металлов продуктов коррозии особое внимание уделяют безопасности самого металла. Растворы кислот — серной, соляной — позволяют достаточно быстро удалить продукты коррозии, но всегда вызывают некоторое растравливание металла. Для предупреждения этого в растворы кислот вводят ингибиторы коррозии. Так, в 1 М раствор серной кислоты целесообразно добавлять тиосемикарбазид, тиомочевину, гексамин, трифенилфосфин, бензотриазол; в 1 М раствор соляной кислоты — гексамин и трифенилфосфин. Хорошие результаты достигаются при обработке поверхности корродированного железа 1 М раствором серной кислоты, содержащим 0,2-0,5 % тиомочевиныили 0,5-1,0% бензотриазола. Такой раствор быстрее очищает поверхность, чем 10—20%-е растворы лимонной кислоты, но медленнее, чем растворы ортофосфорной кислоты.
После кислотной очистки необходимо тщательно промыть поверхность очищенного металла и подвергнуть ее консервации с применением ингибитора коррозии, лучше всего бензотриазола.
Если на поверхности железного предмета необходимо сохранить продукты коррозии, их следует преобразовать. Восстановительную обработку проводят в 3—5%-м водном растворе едкого натра NaOH и сульфата натрия Na2SO3 . Оксиды железа при этом переходят в наиболее устойчивое соединение — магнетит Fe3O4, обладающий большей плотностью, чем другие кислородные соединения железа.
Особое место в реставрации предметов из железа занимает удаление отдельных очагов коррозии. С этой целью участки корродированного металла обрабатывают пастой из порошка цинка и 15%-го раствора едкого натра, загущенными очищающими растворами, например, составом из ПВС с трилоном Б и глицерином в качестве антиадгезива. Количество трилона Б можно варьировать, изменяя очищающую способность состава. Так как составы на основе ПВС (или дисперсии ПВА) имеют значительную вязкость, они не растекаются по поверхности, и трилон Б быстро расходуется в зоне контакта; диффузия из вязкой массы замедлена, поэтому обеспечивается снятие достаточно тонких слоев продуктов коррозии. В составы на основе дисперсии ПВА вводят ортофосфорную кислоту и таннин, что позволяет одновременно с расчисткой консервировать поверхность металла.
После испарения воды на обработанной поверхности образуется эластичная пленка, которую удаляют с поверхности металла вместе с растворившимися продуктами коррозии.
Для послойного удаления солевых и оксидных образований с поверхности железных предметов можно применять растворы пленкообразующих полимеров-полизлектролитов — сополимеров акрилового или винилового ряда, содержащих карбоксильные группы. Нанесенный на покрытую продуктами коррозии поверхность металла полимерный раствор воздействует только на наслоения, непосредственно соприкасающиеся с вязкой массой полимера-полиэлектролита, диффузия которого практически не проявляется. После испарения растворителя пленка полиэлектролита снимается вместе с продуктами реакции карбоксильных групп сополимера с присутствующими на поверхности железа солями металлов и кальция. Для облегчения удаления пленки в полимерные растворы вводят антиадгезионные добавки — глицерин, этиленгликоль и др.
В качестве полиэлектролитов рекомендуют низкомолекулярные полимеры акриловой и метакриловой кислот, а также гидролизованный сополимер стирола и малеинового ангидрида (стиромаль). Используют полимеры либо выпускаемые промышленностью, либо приготовленные в лабораторных условиях по специальным методикам.
Получение полиметакриловой кислоты. В колбе из термостойкого стекла пирекс вместимостью 1 л растворяют 100 г метакриловой кислоты в 350 г изопропилового спирта и добавляют в раствор 10 г бензоилпероксида. Колбу медленно нагревают на водяной бане до 40-50 °С, затем при постоянном перемешивании до 80°С- При начале экзотермического процесса (разогрев колбы) колбу с содержимым охлаждают струей воды. После охлаждения и заметного увеличения вязкости раствора продолжают нагревание до завершения реакции, что определяют по исчезновению запаха метакриловой кислоты.
Получение гидролизованного стиромаля. В колбу из термостойкого стекла пирекс вносят 50 г стиромаля, 100 г воды и 20-30 г этилового спирта и нагревают на водяной бане при 80°С в течение 1-1,5 ч.
Поскольку кислотные формы полимеров-полиэлектролитда имеют рН раствора около 3, их нельзя использовать для очистки экспонатов из железа (возможно взаимодействие полиэлектролита с неокислениым металлом, а нередко недопустима потеря даже следов чистого металла с поверхности экспонатов). Кислотные формы полимеров переводят в соли соответствующих кислот — акрилаты калия, натрия, аммония; метакрилаты калия, натрия, аммония; малеинаты калия, натрия, аммония. Хотя солевые формы содержат 50—70% карбоксильных групп, растворы этих полимеров имеют рН 4,5—5,5 и не реагируют с неокисленным металлом. Вязкость 10—15%-х водных растворов достаточна для того, чтобы при нанесении на экспонат образовался слой толщиной 1—2 мм. При очистке вертикальных поверхностей для предотвращения стекания растворов экспонаты после нанесения раствора покрывают тканью или фильтровальной (газетной) бумагой. После испарения воды пленка легко отделяется от поверхности металла сплошным полотном, иногда она растрескивается и ее остатки можно просто «смести». Остающаяся на поверхности железа полиметакриловая кислота образует при взаимодействии с ним мономолекулярную пленку, защищающую металл от коррозии.
При значительной толщине оксидно-солевых наслоений на поверхности черных металлов растворы полиэлектролитов приходится наносить несколько раз.
Для очистки поверхности черных металлов от продуктов коррозии можно применять восстановление в низкотемпературной газовой плазме, содержащей значительное количество химически активных ионов, радикалов, атомов и молекул в возбужденном состоянии. Обрабатываемое изделие помещают на алюминиевую сетку, находящуюся внутри стеклянного сосуда. Сосуд имеет два алюминиевых электрода, на которые подается разночастотное поле с напряжением 16 кВ, а также штуцеры для ввода и удаления газовой смеси кислород—аргон или водород — аргон.
Этот метод позволяет восстанавливать изделия из полностью или почти полностью корродированного железа и может быть применен для сильноокисленных археологических предметов из железа и разнородных металлов (например, инкрустированных или плакированных серебром, золотом), когда обработка в водных растворах может привести к утрате покрытий — растворению оксидов под пленкой благородного металла. В качестве восстанавливающего агента используют оксид углерода или водород.
Термическое восстановление окисленного железа с помощью оксида углерода проводят в электрической печи под слоем древесного угля при ограниченном доступе воздуха и температуре 800 °С. Время выдержки предмета в зоне нагрева определяется по содержанию диоксида углерода в отходящих газах: минимальное и постоянное содержание СО2 свидетельствует о завершении восстановления оксида железа до металла.
Термическое восстановление окисленного железа с помощью водорода легко осуществляется в трубчатых печах с регулируемой по длине печи температурой. В реакционную часть печи подается аммиак, который на катализаторе при 400—600 °С разлагается на азот и водород; отходящие газы, содержащие значительное количество непрореагировавшего водорода, сжигаются.
Предметы после термического восстановления оксидов железа имеют развитую поверхность («губчатый» металл), поэтому их тщательно промывают сначала в кипящем растворе едкого натра, а затем в дистиллированной воде и сушат. После этого предметы подвергают обработке защитными средствами – парафином (при 120-130 °С), акрилатами, эпоксидными смолами.
- 2936 0
- источник: silver.ru
К нам в центр обратилась группа автомобилистов. Напуганные шумом в СМИ о негативном влиянии реагентов на металл, они попросили провести тест. Насколько действительно разные реагенты могут повредить кузов машины.
Для эксперимента в наше распоряжение были предоставлены следующие реагенты:
1) Соль техническая (галит)(96% хлорид натрия, остальное примеси), широко используется в качестве противогололедного реагента (далее ПГР);
2) Комбинированный ПГР, представляющий собой смесь хлоридов кальция, натрия, калия и формиата натрия с добавлением антикоррозионных добавок (далее для краткости Комбинированный реагент);
3) жидкий реагент, представляющий собой водный раствор на основе рассола природного бишофита, также с добавлением антикоррозийных добавок (далее Бишофит).
Ожидается поступление для исследования образцов еще нескольких используемых в России ПГР.
Для эксперимента нами были использованы: часть опоры кузова автомобиля французского производства из оцинкованной стали (красного цвета), и крыло от японской иномарки, возможно, судя по виду, также из оцинкованной стали (черного цвета).
От каждой детали были отрезаны небольшие пластины, в центре каждой аккуратно, чтобы не сильно повредить защитное цинковое покрытие, были удалены слой эмали и около половины шпатлевочного слоя. (СМОДЕЛИРОВАЛИ СКОЛ или ЦАРАПИНУ, которую легко можно получить при эксплуатации авто на дороге)
На подготовленную таким образом поверхность нанесли растворы исследуемых реагентов. По мере высыхания растворов на пластинах добавляли дистиллированную воду, которая предварительно насыщалась кислородом воздуха. Для замедления испарения воды из растворов образцы содержали в холодном помещении. Дистиллированную воду вместо водопроводной использовали для того, чтобы не увеличивать количество и не изменять состав солей на пластине. Водопроводная вода содержит небольшое количество солей, в основном кальция.
Исследовалось воздействие на металлическую поверхность четырех реагентов:
обычной водопроводной воды, 5% раствора хлорида натрия, 5% раствора Комбинированного реагента (смесь хлоридов кальция, натрия, хлорида калия, формиата натрия) приблизительно 5% раствора Бишофита. Последний реагент был получен разведением дистиллированной водой предоставленного для эксперимента жидкого ПГР до нужной концентрации.
Металл от французской иномарки (красные пластины) оказался малостойким к коррозии. Эксперимент с красными пластинами длился 9 дней. Результаты таковы: водопроводная вода – практически нет коррозии. Хлорид натрия – сильная коррозия. Комбинированный реагент – коррозия заметна, но существенно меньше, чем у хлорида натрия. Бишофит – коррозия значительная.
Водопроводная вода
Хлорид натрия
Комбинированный реагент
Бишофит
Металл от японской иномарки (черные пластины) оказался очень стойким к коррозии. Эксперимент длился 24 дня. Результаты: вода – почти нет коррозии, хлорид натрия – небольшая коррозия, Комбинированный реагент – небольшая коррозия, меньше, чем у хлорида натрия, и Бишофит – существенная коррозия.
Водопроводная вода
Хлорид натрия
Комбинированный реагент
Бишофит
При этом коррозия у металла японской иномарки меньше, чем у металла французской, несмотря на то, что эксперимент здесь длился гораздо дольше.
Некоторые особенности эксперимента.
Коррозия с течением времени проходила так: вначале образовались полоски ржавчины вдоль царапин. Затем над ними стал образовываться рыхлый объемистый осадок ржавчины, с поверхностью не связанный, остатки шпаклевки на реакционной поверхности приобрели красно-коричневый цвет. После происходило разрастание полосок ржавчины вширь, назовем ее «плотной» ржавчиной, и одновременно увеличение несвязанного осадка ржавчины, назовем ее «рыхлой» ржавчиной. «Плотная» ржавчина в какой-то мере препятствует коррозии, ее относительно плотный слой, сравнительно прочно связанный с поверхностью, замедляет диффузию растворенного кислорода к металлу, хоть и очень незначительно. А «рыхлая» ржавчина не имеет адгезии и практически не препятствует диффузии.
Обычная вода из под крана все-таки тоже вызывает коррозию. На фотографиях с хорошим разрешением и увеличением можно увидеть участки ржавчины, хотя и очень незначительные.
На черных пластинках с хлоридом натрия и Комбинированным реагентом отчетливо видны катодные участки – не покрытый ржавчиной металл.
Также можно заметить, что подвергшиеся коррозии поверхности при воздействии Комбинированного реагента более темные. Это может быть объяснено воздействием ингибиторов коррозии.
В случае Бишофита, к сожалению, вся поверхность пластинок, и красной, и черной, покрылась большим слоем ржавчины, в основном «рыхлой».
• при длительном и постоянном контакте с металлом, все реагенты, а так же вода обладают коррозийной активностью (т.е. вызывают ржавление металла)
• наименьшую коррозионную активность проявила водопроводная вода и Комбинированный реагент с ингибиторами коррозии
• Соль техническая (галит) вызвала существенное ржавление металла.
• Самое интенсивное образование ржавчины вызвало применение раствора Бишофита, что главным образом обусловлено высокой коррозионной активностью хлорида магния по отношению к металлам.