Исследование технологий удалений коррозийных повреждений деталей кузова

С каждым годом численность мирового автопарка непрерывно растет. Было время, когда автомобиль имели десятки-сотни единиц населения планеты. Сейчас авто – уже не роскошь, а предмет первой необходимости для людей.

Одной из важных задач при производстве и эксплуатации автомобилей является защита их кузова от коррозионных разрушений. Использование на автозаводах коррозионностойких материалов, регулярная мойка и химическая обработка кузова в период эксплуатации автомобиля уменьшают потери металла от коррозии, но не исключают необходимость ремонта отдельных деталей кузова.

Срок существенно снижается при воздействии на машину агрессивных эксплуатационных условий. Чаще всего автомобиль выходит из строя из-за коррозионных разрушений (коррозии) его деталей: кузова, трубопроводов, элементов тормозных систем, рам и других важных узлов. Некоторые детали можно заменить, отремонтировать, а другие – непригодны для дальнейшего использования.

Внедрение прогрессивных технологий ремонта кузова позволяет повысить качество работ и увеличивает срок эксплуатации автомобилей.

В данной статье было проведено исследование. В качестве эксперимента было взято три кислоты: уксусная, щавелевая, ортофосфорная и был приготовлен раствор.

Приготовление растворов кислот:

70% раствор уксусной кислоты CH₃COOH готовили прибавлением 35 г ледяной уксусной кислоты к 15 г дистиллированной воды.

5% раствор щавелевой кислоты готовили прибавлением 5 граммов кристаллического препарата H2C2O4 •2H2O к 95 г дистиллированной воды.

30 % раствор H3PO4 готовили прибавлением 15 г концентрированной кислоты к 35 г дистиллированной воды.

Методика проведения исследований:

Экспериментальная установка состояла из магнитной мешалки с подогревом, датчика температуры и стакана из термостойкого стекла.

Раствор каждой испытуемой кислоты отбирали в термостойкий стакан по 50 мл и подогревали до нужной температуры (294 и 325 К). В подготовленный раствор помещали предварительно взвешенный на электронных весах образец из листового железа, покрытого ржавчиной, и включали магнитную мешалку.

Через каждые 5 мин образец извлекали из кислоты, промывали водопроводной водой, высушивали фильтровальной бумагой и измеряли его массу. Обработку кислотами вели до полного визуального удаления ржавчины. Далее образец зачищали наждачной бумагой, промывали водопроводной водой и высушивали фильтровальной бумагой.

Результаты эксперимента:

Результаты испытания действия растворов кислот на ржавчину представлены на графике (рис.4) в виде временных кривых изменения массы деталей, отнесённой к площади поверхности при различных температурах. Из полученных данных можно заключить, что раствор ортофосфорной кислоты быстрее растворяет ржавчину, чем щавелевая и уксусная кислоты. Она, в отличие от других кислот, образует на поверхности железа большее количество ямок травления, которые на фотографии (рис. 1) видны как тёмные точки.

Рисунок 1.

Ортофосфорная кислота пассивирует поверхность железа, образуя нерастворимое соединение – ортофосфат железа. При обработке наждачной бумагой это покрытие счищается. Ямки травления механическим способом не удаляются. В отличие от ортофосфорной кислоты, обработка щавелевой кислотой занимает больше времени, но качество обработанной поверхности значительно выше, ямок травления мало (рис.2).

Рисунок 2.

Обработка ржавчины уксусной кислотой показала, что железный образец становится светлым только по периметру, по его центру образуется чёрный налёт, под которым при обработке наждачной бумагой находится ржавчина (рис.3).

Рисунок 3.

Рисунок 4. Кривые изменения массы железных деталей, отнесённой к площади их поверхности, в зависимости от температуры и времени кислотной обработки от продуктов коррозии: 1 – 70% раствор CH₃COOH (294 K); 2–5% раствор C₂H₂O₄ (294 K); 3–5% раствор C₂H₂O₄ (325 K); 4 – 30% раствор H₃PO₄ (294 K); 5 – 30 % раствор H₃PO₄ (325 K)

Повышение температуры растворов до 325 К ускоряет растворение ржавчины примерно в 2–2,5 раза. Согласно правилу Вант-Гоффа, повышение температуры на 34 К должно увеличить скорость реакции не менее чем в 6 раз. Полученный нами невысокий температурный коэффициент (γ = 2–2,5) свидетельствует о влиянии диффузионных процессов на реакцию растворения ржавчины.

Выводы

Таким образом, ортофосфорная и щавелевая кислоты эффективно удаляют ржавчину. Поверхность после обработки ортофосфорной кислоты содержит ямки травления и пассивируется. Пассивный слой непрочен, он удаляется обработкой наждачной бумагой. Щавелевая кислота не образует ямки травления, поверхность железа становится гладкой и блестящей. Уксусная кислота частично очищает поверхность, толстый слой ржавчины она не удаляет.