Чем лучше смазывать болты на авто чтобы не закисали

О пользе смазывания крепежа подвески.

Добрый день, коллеги!

Сегодня поделюсь своим личным опытом долгосрочного эксперимента со смазыванием крепежа подвески, и почему я стал убежденным сторонником применения графитной смазки.

Через мои руки прошел ряд автомобилей, которые приобретались новыми, а затем через несколько лет попадали ко мне на ремонт или обслуживание подвески. Автомобили были разных марок, европейские и азиатские, так что выборка, как говорят статистики, достаточно репрезентативная. Автомобили были как мои собственные, так и моих хороших знакомых, поэтому об этих авто я знаю все или почти все.

Условия эксплуатации данных авто: Северо-Западный и Центральный регионы РФ, годовой пробег 10-30 ткм в год, город+трасса, хранение на улице, круглогодичное использование. То есть, автомобиль обычного среднестатистического горожанина, жителя средней полосы РФ.

Мои выводы:
1. К сожалению, наблюдения по результатам разборки несмазанной подвески даже относительно свежих автомобилей (возраст 3-6 лет) весьма неутешительные. Уже на третий год эксплуатации, с новым крепежом начинаются проблемы, виной чему — коррозия.
2. Не встречал автомобилей, в которых крепеж не ржавеет. Серьезные проблемы с крепежом начинаются на европейских, японских, корейских, китайских автомобилях примерно в одно и то же время — через 3-5 лет эксплуатации. Конечно, поправку вносят условия эксплуатации, где-то эти проблемы начинаются позже, где-то — раньше. Химические реагенты, которыми во многих регионах поливают дороги зимой, ускоряют процесс коррозии.
3. Профилактическое смазывание нового крепежа полностью решает проблему с коррозией на долгие годы. По моим собственным наблюдениям, даже через 6 лет смазанный крепеж почти как новый.
4. Не было никаких проблем с самоотворачиванием смазанного крепежа. Даже спустя годы, затяжка не ослабла.
5. Для себя пришел к выводу, что если не хочется иметь сложностей с будущим ремонтом подвески, целесообразно сразу после покупки разобрать подвеску нового автомобиля (максимум в течение первого года-двух) и профилактически смазать весь крепеж. Понимаю, что на это решится далеко не каждый владелец, но кто столкнулся с намертво приржавевшим крепежом, меня поймет. При ремонте предпочитаю использовать ключи, а не болгарку, кувалду и газовую горелку.

Иллюстрации к выводам на фото ниже.

На фото 2 состояние крепежа всего через два года эксплуатации. Это втулки регулировки развала колес. Из четырех втулок удалось извлечь всего две, а две другие намертво приржавели к сайлентблокам рычагов (фото 3, 4). Снять рычаги помогла только болгарка. Регулировка углов колес с таким крепежом невозможна.

Крепеж через два года (который удалось снять):

Машине всего два года, а этот крепеж уже намертво приржавел к сайлентблокам:

Источник

Смазывание болтов. Нюансы, особенности, опасности.

Собственно, навеяло свежим опытом из БЖ Странного Агрегата. (вот здесь запись с сутью дела)

Если лень идти по ссылке, краткое содержание — при ревизии болтов крепления кузова к раме был найден вдупель убитый коррозией болт (до такой степени что даже шайба не снималась, из-за распухшей резьбы).

Я задумался, чем бы их защитить. Самый простой и очевидный ход — смазать чем-нибудь. Причем это что-нибудь должно
1) быть устойчивым к смыву
2) Не вступать в реакцию с резинками
3) Не провоцировать электрохимическую коррозию.

Но недолгие размышления натолкнули меня на совершенно другой аспект проблемы. Как известно, в простом случае болта у нас момент затяжки расходуется на 3 составляющих
а) собственно сам момент натяжения болта
б) трение по резьбе
с) трение по привалочной поверхности болта о деталь\гайку.
И поэтому, паспортные мурзилочные данные о моменте затяжки учитывают эти три составляющих для нового сухого болта вкручиваемого в новую сухую гайку с притиркой к новому сухому боку детали.

Как только мы добавляем смазку, то трение на резьбе и\или привалочной поверхности резко падает, и нужного усилия на самом болту мы достигаем уже при существенно меньшем моменте. Говоря простым языком, там где мы раньше тянули 60Нм и было норм, на смазанном болту мы уже рискуем сорвать резьбу.

Йошкарала!
Привожу пример таблицы с изменением коэффициента трения для разных типов покрытий болтов и разных состояний. Как видите, коэффициенты трения меняются существенно, и что хуже всего, в широком диапазоне. Это означает, что простой формулы пересчета момента для смазанного и не смазанного болта не существует. И если в одном случае будет достаточно тянуть 50 вместо 60, то в другом случае, уже 40 будет многовато.

Например для болта 8.8 М12 93Нм это уже почти предельный момент ( в случае сухого и нового). При мурзилочных 60-80Нм мы уже опасно балансируем у края. А если болт смазать и понизить коэффициент трения почти в два раза, затягивая его же моментом 80 мы получим усилие почти в два раза выше предельного, т.е. скорее всего свернем резьбу или порвем болт.

Но счастье не было бы полным, если бы после молока мы не сьели огурцов.
Дело в том, что, например корродировавший болт (или гайка) наоборот уменьшают усилие при том же моменте. Т.е. сухой корродировавший болт нам надо тянуть большим усилием, чем положено по мурзилке, чтобы добиться паспортного усилия (преодолевать большее трение резьбы и привалочной плоскости).

Пример натурного эксперимента ниже.

Исследовались следующие состояния резьбовой пары:
1 – новая резьбовая пара без применения смазочных материалов;
2 – новая резьбовая пара смазана моторным маслом;
3 – резьбовая пара после корродирования обработана ингибиторной
жидкостью;
4 – резьбовая пара после корродирования смазана синтетическим моторным
маслом.

Таким образом, если мы не мазали и не обрабатывали наши болты\гайки на новой машине, дальше мы имее дело с уравнением о двух неизвестных.
1) добавление смазки снижает необходимый момент
2) наличие на болту\гайке какой либо коррозии увеличивает необходимый момент
Причем и то и то в совершенно некалькулируемой пропорции.
Собственно понятно, почему ряд крепежа в подвеске автопроизводитель предполагает подлежащим замене при каждом откручивании )))). Другое дело, что например закладные шайки в кузове заменить не выйдет, как и например менять кулак при каждом откручивании стойки.

К сожалению, простого выхода из этого концептуального тупика я не вижу.
Ни понимания как спасать болты в нашей упырной соляной зиме, ни понимания каким моментом их в итоге тянуть.

А что по этому поводу думаете вы? (ну кроме тянул, тяну и буду тянуть и прыгать ногами на трубе).

Источник

Защита резьбы и чтобы болты не прикипали

Как и чем защитить резьбу на автомобиле или в быту от коррозии, чтобы болты и гайки не прикипали. Простые и бюджетные способы, которыми пользуюсь я.

Также покажу на фото и видео состояние резьбы спустя два года, защищенной одним из лучших способов.

Прикипел болт

Резьбовые соединения под воздействием окружающей среды неизбежно корродируют и со временем прикипают на столько, что открутить их практически не реально. Особенно, если эти болты и гайки находятся под днищем автомобиля. Постоянная грязь, лужи и реагенты с дорожного покрытия могут уничтожить резьбу менее, чем за год.

Особенно болезненно это сказывается на стойках стабилизатора, сайлентблоках, болтах схождения и т.п.

Поэтому эти не защищенные соединения спустя пару лет разобрать обычным способом не получится и приходиться прибегать к помощи угловых шлифмашин и ножовок по металлу

В итоге это приводит к лишним трудозатратам, а также к потере времени и нервных клеток.

Поэтому лучше заблаговременно предотвратить такое развитие событий, чем устранять последствия.

Чем смазать болты, чтобы не прикипали

Именно такой вопрос интересует многих автомобилистов. Но просто смазка болта ничего не даст, ведь она смоется через пару дождей.

Поэтому болт необходимо не столько смазывать, сколько защищать. И особенно его выступающую резьбовую часть.

Для этих целей я использую два самых бюджетных материала:

Суть проста. Мовиль является антикоррозионным средством для скрытых полостей. Поэтому болты сайлентблоков и болты схождения достаточно просто покрыть мовилем при помощи кисти

и установить на место

Но резьбовая часть болта требует дополнительной защиты, ведь мовиль банально смоется дождями.

Поэтому выступающие части резьбы и гайки я покрываю автопластилином. То есть, покрываю резьбу мовилем

Затем устанавливаю деталь на место…

…и закрываю соединение автопластилином

Мовиль и пластилин в этом случае очень хорошо сочетаются. Ведь если смазать резьбу, например, литолом или нигролом, то пластилин после этого банально не прилипнет. А к мовили он прилипает очень даже не плохо.

Проверка способа защиты резьбы спустя два года

Данный способ я использую давно, поэтому могу показать результаты его работы.

Мне не раз приходилось слышать различную критику. Причем именно различную! Посудите сами:

Тем более был еще и третий вариант критики, который гласил, что это все смоется и отвалится через неделю.

Ну так давайте же проверим!

Проверять будем резьбовое соединение стойки стабилизатора, которая была установлена два года назад. Защита резьбы производилась сразу при установке.

Вот так это выглядит через два года

Как видим, ничего не смылось и не отвалилось. Причем даже и не думает этого делать. Поэтому третий миф разрушен.

Снимаем пластилин и видим девственный блеск гайки

Срываем гайку ключом и дальше крутим ее от руки.

Ничего не приклеилось и не открутилось. Миф 1 и 2 тоже разрушен. На видео ниже момент откручивания показан и там это четко видно.

Опыт показал, что это отличный способ защиты резьбы. Он удобен в работе, бюджетный (мовиль и пластилин стоят копейки) и практичный.

У него есть только один недостаток – его нельзя использовать там, где высокие температуры. Но там я использую обычную медную пасту

Альтернативный способ защиты резьбы

Стоит отметить еще один хороший способ защиты резьбы от прикипания.

Это обычная фум-лента

Просто перед монтажем ее необходимо немного нанести на резьбу болта или шпильки и собрать соединение.

Она не столько защищает от коррозии, сколько позволяет разделить резьбу болта и резьбу гайки. Поэтому такие соединения не прикипают и легко раскручиваются при демонтаже.

Это тоже хороший способ, но им не всегда удобно работать.

Защита резьбы. Видео

Как Вам эти способы защиты резьбы? А как Вы защищаете резьбу? И защищаете ли вообще?

Пишите об этом в комментариях.

Всем Мира и здоровья, а всего остального можно добиться своими руками!

Источник

О простых вещах-сложно. «Cпящая сталь». Чем смазать заржавевшие болты или Не WD-40 единым…

Посвящается всем отчаявшимся и потерявшим надежду… открутить заржавевшую гайку!

На улицы наших городов определенно пришла весна. Потеплело и люди с радостью начали отдавать предпочтение своим настоящим железным друзьям, хоть на время забывая про планшеты и смартфоны. Велосипедисты, мотоциклисты и еще множество любителей сезонных средств передвижения достали свое добро и вдруг обнаружили, что что-то заржавело, что-то невозможно открутить и т.д. и т.п. Признаюсь, я один из этих, обнаруживших 🙂 И чтобы не пропал даром труд по борьбе с коррозией, решил накопленный материал оформить в хабра-статью.

Информация точно будет полезна абсолютно всем, кому хотя бы раз приходилось бороться с ржавыми деталями, не только автолюбителям и самодельщикам, но и реставраторам техники, тем кто собирается красить ржавые столбы на даче/страдает от ржавых разводов на раковине и просто желающим докопаться до сути процесса ржавления и найти методы эффективной борьбы с этой напастью. Сегодня говорим о том, как разбудить «заснувшую сталь».

Ну и, традиционно — не забудь закинуть в закладки, %USERNAME%, пригодится! 🙂

Химический background

Мы живем в мире железа и его сплавов. А там где есть железо — там обязательно будут и его оксиды в виде ржавчины. Любой железный элемент будет ржаветь на открытом воздухе, вопрос только в том, насколько быстро. При воздействии содержащихся в воздухе воды, кислорода, агрессивных газов черные металлы легко переходят в химически стойкие формы их соединений. Этот естественный процесс перехода металлов в оксиды, гидроксиды и соли начинается с поверхности, поэтому незащищенная поверхность черных металлов всегда покрыта пленкой продуктов коррозии. Толщина этих пленок зависит от условий образования и колеблется от долей микрометра до нескольких миллиметров. Процесс коррозии развивается со временем даже при благоприятных условиях хранения, так как многие соли гигроскопичны, а рыхлые оксидные и гидроксидные образования сорбируют и удерживают воду из воздуха, что способствует развитию процесса коррозии.

По сути, ржавление металла — это просто окисление железа кислородом воздуха, в котором вода выступает в роли «катализатора». Описывается все это тремя основными реакциями:

Состав ржавчины, соответственно, медленно меняется со временем, в зависимости от условий окружающей атмосферы (избыток/недостаток кислорода и воды)

Хотелось бы еще напомнить о том, что соли, в частности хлорид-ионы выступают в роли своеобразного электрохимического катализатора, ускоряющего коррозию (наши зимние дороги и днища автомобилей не дадут соврать) и способствующего образованию γ-FeO(OH). Существуют исследования, в которых авторы сравнивают ржавчину взятую на анализ в различных местностях (приморские, континентальные и т.п.). Ржавчина, образовавшаяся в прибрежных районах, была в основном в виде крупных чешуек, в областях с высокой влажностью и хлоридами в почвах формировалась ржавчина в виде листов, порошкообразная и мелкозернистая ржавчина — удел центральных и северных территорий. Образцы слоистой ржавчины содержали γ-Fe₂O₃·H₂O на поверхности контакта с воздухом и Fe₃O₄ на поверхности контакта с металлом, α-FeOOH и δ-FeOOH были обнаружены в промежуточных слоях и в хлопьях.

Зачем я все это рассказываю, а затем, что врага надо знать в лицо. Чем точнее определить тип ржавчины — тем эффективнее можно ее растворить.

Хорошо известно, что в зависимости от условий окружающей среды может образовываться разноцветная ржавчина: красная ржавчина (гидратированный оксид Fe₂O₃·H₂O образуется при высоком уровнях кислорода и водяных паров, чаще всего это равномерная атмосферная коррозия в очень агрессивных средах.), желтая ржавчина (т.н. сольватированная ржавчина, растворимый FeO (OH)·H₂O образуется в условиях высокой влажности, чаще всего, если металл находился в луже/стоячей воде), бурая ржавчина (сухой оксид Fe₂O₃, который образуется при высоком содержании кислорода и низкой влажности, чаще представляет собой локализованную ржавчину, которая проявляется в виде неоднородных пятен или только в определенных областях (загрязнения и дефекты на поверхности металла) и черная ржавчина (оксид Fe₃O₄ который образуется в среде с низким содержанием кислорода и низкой влажности, является устойчивым видом ржавчины, похожим на слой покрытия, возникающего при оксидировании металла).

Если в дело вступают ионы различных неорганических кислот (карбонаты, сульфаты, упомянутые уже хлориды, а также бромиды, фториды, иодиды, нитраты и селенаты) то может образовываться т.н. зеленая ржавчина

Зеленая ржавчина — это общее название для различных кристаллических соединений зеленого цвета, содержащих катионы железа и упомянутые выше анионы. Образуется эта красота (?) на поверхностях из железа/чугуна/стали подвергнувшихся воздействию воды, содержащей хлорид, сульфат, карбонат или бикарбонат-ионы при чередовании аэробных/анаэробных условий. Например, в морских судах, мостах и т.п. Общий вид кристаллической структуры зеленой ржавчины представлен на картинке. В принципе, можно считать, что структура обычной «оттенков красного» ржавчины во многом похожа на зеленую, но без кислотных анионов.

Вот так они выглядят сразу после обработки:

А вот так — после полировки:

Оксидирование — создание оксидной плёнки на поверхности изделия или заготовки в результате окислительно-восстановительной реакции. Оксидирование преимущественно используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоёв.

В качестве примера можно упомянуть железную колонну (она же Кутубова колонна) в Дели — цилиндр высотой семь метров и весом в шесть с половиной тонн, входящий в состав архитектурного ансамбля Кутб-Минара, расположенного примерно в 20 километрах южнее Старого Дели. Известность колонна приобрела тем, что за 1600 лет своего существования практически избежала коррозии.

Чего там только по поводу этой колонны не предполагали, от «сделано из метеоритного железа» до «подарок Шивы». Но, традиционно, ответ оказался прост — «высокая температура и сухой воздух» спасут отца русской демократии. Тонкая оксидная пленка замечательно защищает металл от ржавчины, если на него воздействуют лишь пресная вода или сухой воздух.

Резьбовая ржавчина as is

Если кратко представить механизм ржавления резьбы, то получится что он практически не отличается от ржавления металла на поверхности. Первоначально в межрезьбовые каналы (между гайкой и болтом) попадает вода, которая в сочетании с кислородом воздуха и электронами железа запускает процессы, описанные формулами выше. В результате этого процесса начинают формироваться оксиды и гидроксиды железа, которые в зависимости от условий претерпевают циклы гидратации/дегидратации и формируют монолитную пористую структуру. Можно сказать, что ржавление внутри резьбы отличается от ржавления открытого металла тем, что внутри резьбы может наблюдаться недостаток кислорода и будет формироваться что-то подобное на черную ржавчину (Fe₃O₄).

Наверное самым близким к «закисанию резьбы» явлением является ржавление железобетона. Те же условия с недостатком кислорода. В таких условиях образующийся в результате окисления объем рыхлых оксидов значительно больше, чем объем прореагировавшего металла. Оксиды полностью заполняют все поры и неплотности (резьбы или выступов около арматуры), выступая в качестве своеобразной расклинивающей подпорки или уплотнителя.

В результате описанного процесса, медленно но неумолимо верно, ржавчина давит на все с ней контактирующее и разрушает бетон, блокирует резьбу и т.п. Существует даже такое явление как «rust packing» или «pack rust», что в переводе на великий и могучий означает «пакетная ржавчина». Наблюдается оно в тех случаях, когда объем образовавшихся оксидов своим расклинивающим давление выдавливает соседствующие с местами коррозии детали металлоконструкций. Самым известным примером воздействия пакетной ржавчины может стать обрушения моста через реку Мианус в США в 1983 году с множеством жертв.

Специальное расследование установило, что коррозия, возникшая в результате попадания дождевой воды на элементы металлоконструкций моста из-за нарушенных технологий дренажа, постепенно просачивалась к креплениям из железа. Крепления постепенно ржавели и по миллиметру отталкивали один угол дорожной плиты от опоры. Когда расстояние стало достаточным для разрушения — один проехавший автомобиль послужил спусковым крючком. С тех пор в мостостроении появился новый термин и активно используется, когда при осмотре моста наблюдаются признаки накопления ржавчины между стальными пластинами и соединениями моста

Надеюсь механика процесса примерно понятна. Она нужна для того, чтобы оценить существующие методы борьбы с резбовой (почти «пакетной») ржавчиной.

Методы разрушения ржавчины внутри резьбы

В простейшем рассмотрении для того, чтобы открутить болт нужно сделать две вещи

разрушение_метод 1 — Механический

Фактически, дедовский. Потому что с давних пор, при отсутствии других возможностей, по заржавевшей резьбе принято стучать в надежде разрушить вибрацией монолитные пластины и цепочки образовавшихся оксидов. Как только болт стронется, оксиды (а вещества они достаточно хрупкие) дальше будут сами перетираться в пыль. Метод не особо эффективный и кроме того требующий специалиста «чувствующего молоток», чтобы ненароком не свернуть или не заклепать намертво болт.

Неплохим вариантом является использование электрических или пневматических ударных гайковертов (+ есть еще ж ударные отвертки, добавил в комментариях redbeardster ), вроде того, что на картинке:

Хотя в этом случае также как и с обычным молотком главное не переборщить и не сломать болт. Правильно подобранную головку лучше устанавливать со стороны гайки, а сам болт при этом поддерживать дополнительно гаечным ключом.

В случае, если нет необходимости спасать крепеж (например, в случае антикварных автомобилей) можно просто срезать гайку углошлифовальной машиной (болгаркой), а болт высверлить. Но трудозатраты на такую процедуры таковы, что я бы посоветовал использовать этот метод в последнюю очередь, опробовав все описанные в статье возможности.

Дополнение: про болгарку я вспомнил, а вот про гайколомы (они же гайкорезы и гайкорубы) — нет. Спасибо читателю p_fox, который мне напомнил о такой штуке.

разрушение_метод 2 — Термический

Данный метод основан на понимании того, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Нагрев гайки (или объекта в который ввёрнут болт), будет приводить к образованию микроразрывов в оксидном монолите расположенном вдоль резьбы. Чередование циклов нагрев/охлаждение весьма вероятно приведет к раздроблению хлопьев ржавчины и образованию «разрежения». А как только внутри слоя образовались прорехи — болт скорее всего провернётся. Помимо механического раздавливания оксидных слоев из-за расширения металла, имеет место и дегидратация самих компонентов ржавчины. Например, отжиг при 350 °C превращает ржавчину в основном в маггемит (γ-Fe₂O₃), при 550 °C образуется магнетит, и при 750 °C ржавчина превращается в смесь магнетита, вюстита (FeO) и металлического железа (Fe).

Ранее данный метод был доступен только владельцам ацетиленовых или пропановых горелок, но с появлением aliexpress сегодня практически каждый может приобрести компактную горелку на «дихлофосный» баллон и прокаливать заржавевшие болты и гайки в свое удовольствие.

Активно термическое удаление ржавчины используется и в реставрации железных изделий. Правда это не просто отжиг, а высокотемпературное восстановление оксидов в элементарное железо. Делается это либо с помощью нагревания заржавевших изделий в среде оксида углерода (он же CO, он же угарный газ) под слоем древесного угля при ограниченном доступе воздуха и температуре 800 °С. Может использоваться и водород в качестве восстановителя, особенно если есть доступ к трубчатым печам с регулируемой по длине печи температурой. В реакционную часть печи подается аммиак, который на катализаторе при 400-600 °С разлагается на азот и водород. Водород восстанавливает оксиды до «губчатого железа», которое в дальнейшем требует дополнительной обработки защитными средствами, вроде расплавленного парафина.

Дополнение: в этот же раздел я внесу и упомянутую читателем Alexus819 возможность лазерной очистки ржавчины, которая отлично применима для гладких поверхностей (см. кликабельное видео).

разрушение_метод 3 — Химический

Химический метод разрушения резьбовой ржавчины основан на том, что химические компоненты, попадая в поры и капилляры оксидного слоя могут вступать с ним во взаимодействие, либо переводя ржавчину в растворимое соединение, либо восстанавливая до металлического железа. И то и другое снимает расклинивающее давление внутри резьбы и позволяет провернуть гайку за счет образующихся дополнительных пор или участков пониженной плотности. В целом, механизмы воздействия химического метода можно разделить на три направления: протонирование, комплексообразование, восстановление. Недаром я в начале статьи привел названия самых распространенных «минералов» формирующих ржавчину. Сделал я это для того, чтобы пытливый читатель мог подобрать себе подходящий реагент, спрятанный в таблице под спойлером.

А теперь, немного подробностей, по поводу каждого из механизмов с примерами.

В результате протонирования в реакцию с ржавчиной вступают реагенты, способные стать донором протонов (H + ). Чаще всего для этой цели используются минеральные неорганические кислоты.

Традиционно для очистки поверхности железа от продуктов коррозии применяют растворы минеральных кислот. Наиболее активным является раствор, содержащий 35 % ортофосфорной и 5-10% соляной кислоты. Растворы кислот — серной, соляной — позволяют достаточно быстро удалить продукты коррозии, но всегда вызывают некоторое растравливание металла. Для предотвращения этого в растворы кислот вводят ингибиторы коррозии. Так, в 1 М (напомню, на всякий случай, что раствор концентрации 1 М содержит 1 моль вещества на литр раствора) раствор серной кислоты целесообразно добавлять тиосемикарбазид, тиомочевину, уротропин, трифенилфосфин, бензотриазол (хорошие результаты достигаются при обработке железа 1 М раствором серной кислоты, содержащим 0,1—0,5 % тиомочевины или 0,5—1,0% бензотриазола); в 1 М раствор соляной кислоты — уротропин и трифенилфосфин.

На заметку: Трифенилфосфин — органическое соединение с формулой P(C₆H₅)₃, или просто Ph₃P. Является производным фосфина. Имеет вид белых кристаллов. Относительно стабилен при хранении на воздухе.

Трифенилфосфин интересен еще и тем, что его производное, оксид трифенилфосфина широко используется в микроэлектронике, и по его запаху собак породы лабрадор в США учат находить различные устройства электронной памяти. Под спойлером выдержка из «Наука и жизнь» №10/2018

Раз уж пошел разговор за ингибиторы, то помимо упомянутых выше (и имеющихся в таблицах ASTM ниже по тексту) можно еще упомянуть и различные амины, встречающиеся в брендовых «растворителях ржавчины». Активно используются моноэтиламин, диэтиламин, триэтиламин и т.п. (что под рукой есть).

Комплексообразование — процесс возникновения т.н. координационных соединений. Они представляют собой нейтральные молекулы или ионы, возникшие в результате присоединения к иону или атому, называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами. Чаще всего в роли лигандов выступают объемные органические молекулы.

Большая часть используемых в растворении ржавчины органических кислот — работают именно по механизму образования комплекса с ионами Fe (III). Наилучшую эффективность показывают муравьиная, лимонная и щавелевая кислота (а также их соли), этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и ее соль Трилон-Б, активно используемая во всевозможных Calgon-ах для удаления накипи. При использовании растворов органических кислот допускается введение в их состав ингибиторов коррозии (того же уротропина), так как кислоты пусть и медленно, но все-таки иногда вызывают растравливание металла. Хотелось бы отметить, что органические кислоты лучше работают в присутствии небольших количеств минеральных кислот (регулятор pH) и при нагревании (см. картинку под спойлером).

При соответствующих условиях восстановительное растворение также может осуществляться фотохимически.

Наиболее популярными восстановителями является перекись водорода, 3—5%-й водный растворе NaOH и сульфита натрия Na₂SO₃, уже упомянутый выше бисульфит натрия, аскорбиновая кислота. Часто в качестве восстановительного растворителя ржавчины используют порошка цинка в 15%-м растворе NaOH (который, кстати, при нанесении на гладкие ржавые поверхности, дополнительно загущают поливиниловым спиртом)

Сравнение эффективности различных методов растворения ржавчины

Часто для растворения ржавчины используют не индивидуальные реагенты, а их комбинации, где каждое вещество реализует свой механизм растворения оксидов железа. В качестве примера может служить тот же цинк+NaOH в который для ускорения процесса добавляют трилон Б, регулируя тем самым очищающую способность смеси. Под спойлером представлена картинка, с помощью которой можно сравнить скорость растворения ржавчины с использованием различных механизмов.

Ниже представлена диаграмма, на которой видно, что наибольшей эффективностью обладают методы растворения ржавчины с использованием комбинаций различных (разнотипных) «разрушителей оксидного слоя».

Ну и подытоживая, приведу методическую рекомендацию, взятую из американского стандарта ASTM посвященную удалению продуктов коррозии с металла. Сами американцы, я так понимаю, акцент делали скорее всего на обработке материалов на плоскости, но все ниже озвученное запросто можно применить и к резьбовым соединениям.

Для процессов химической очистки:

И, для любителей быстрой езды электролиза — составы для электрохимической очистки. Процесс действительно серьезно ускоряется, по сравнению с химической обработкой.

Замечание от коллоидного химика: нужно понимать, что в случае резьбы (в противоположность ржавчине на поверхности), для того чтобы разрушить все оксиды вдоль резьбы упомянутые выше составы должны до них добраться (реакция идет только в месте непосредственного контакта между реагентом и оксидом). А сделать это довольно сложно, так как все пути проникновения плотно забиты не успевшей еще прореагировать ржавчиной. Поэтому помимо эффективности растворения следует учитывать и эффективность смачивающего действия реагента (способности проникать в поры, микротрещины и капилляры). Именно этим вопросам и посвящен следующий раздел.

Снижение трения или «смазывая обломки. »

Как я уже писал выше, после химического, термического или механического разрушения оксидных слоев ржавчины необходимо уменьшить трение между ними. Логично, что сделать это можно с помощью смазки. Большинство «народных» средств, вроде различных масел, керосина, бензина, ацетона — никак не изменяют состояние ржавчины внутри «закисшего» болта, но вполне себе могут помочь в прокручивании гайки вместе с обломками оксидного слоя после проведения первичной обработки по разрушению пористого каркаса.

Важно! Заливать на «закисшую» резьбу любые углеводороды имеет смысл только в том случае, если путь вдоль резьбы не до конца забит оксидами, в таком случае растворитель в них проникает/адсорбируется и уже затем только выступает в роли смазки. Т.е. смачивать всякими керосинами нужно или не сильно приржавевшие болты или когда болт уже стронут и в оксидах образовались поры. Поэтому, учитывая выше изложенное (например, пункт термическое разрушение) логичным будет нанести «керосины» на заржавевшую резьбу, а затем одновременно с постукиванием по головке болта молотком или другим ударным инструментом попытаться сдвинуть гайку с места. Для чугунных и стальных водопроводных труб с резьбой знатоки рекомендуют нагревать заржавевшие места, наносить на них парафин из свечки, опять нагревать дожидаясь впитывания и проскальзывания растаявшего углеводорода по нитям резьбы и только потом пытаться раскручивать.

Замечание про WD-40. Многие наверное слышали про эту штуку, «триумф американской нефтехимии». Я, в отличие от некоторых друзей, не представляющих машину без пузырька WD-40 в бардачке, особого пиетета к этой смеси углеводородов не испытываю. Для тех, кто не в курсе, это раствор, который в 60-х годах прошлого века был разработан для защиты корпусов американских ракет от ржавчины и коррозии. Ну а потом, как водится, преимущества этой жидкости непонятного состава оценили и простые американцы. «WD-40» является аббревиатурой от термина «вытеснение воды, 40-я формула», т.е. на 40-й раз у них что-то получилось. Композиция WD-40 никогда не патентовалась, ради сохранения коммерческой тайны. Посему до сих пор толком не ясно, а что же там в составе оригинальной разработки. Узнать это с каждым годом все сложнее (так как по расказам знающих людей >90% WD-40 на нашем рынке — подделки), да и не нужно, так как уже 10 лет назад, журналисты из журнала Wired занесли этот «керосин» на газовый хроматограф+масс-спектрометр и установили, что в составе имеется: минеральное масло, декан, нонан, ундекан, тридекан, тетрадекан, циклогексан, диметилнафталин и углекислый газ чтобы создать необходимое давление в баллоне. MSDS (паспорт безопасности для рынка США) дает следующую информацию: 50% — алифатические углеводороды, Советская тормозуха, тормозит коррозию лучше всех в мире

В то время, как кто-то пользовался WD-40 из бардачка, у меня в случае, если разбирался какой-либо мотор и вдруг возникал намертво заржавевший крепеж — происходило следующее. Татко мой молча смотрел на это дело, потом молча шел в гараж и приносил шприц с красной жидкостью едкого запаха. Жидкость наносилась, выдерживалась минут 30 и… И действительно, в большинстве случаев срабатывало и гайку удавалось открутить. Справедливости ради замечу, что все крепежи для которых использовалась БСК находились в моторах, где какое-то количество смазки всегда было. Если честно, то весьма вероятно, что у отца в гараже до сих пор еще есть эта тормозная жидкость, хранимая именно на случай заржавевшего крепежа. В продаже такой вариант сейчас найти тяжело, потому что производители отказались от бутанола в пользу различных полигликолей и их эфиров, которые проникают в капилляры резьбы гораздо хуже. Возможно связано это с тем, что полигликоли подешевле, а может и потому что они более безопасны.

Дополнение: @Алексей Шукаев уточняет, что переход от бутанола к полигликолям связан с разницей в температуре кипения. «Переход в газообразное => сжимаемость => гидравлика перестает работать» — вот и пришлось отказаться…

На моей памяти были примеры случаев, когда народ, уставший от поиска денег на фабричную выпивку пил красную тормозную жидкость. Бутанол, как никак из того же ряда спиртов, что и этанол, пусть и обладает самой высокой среди простых спиртов токсичностью (LD₅₀ составляет 2290-4360 мг/кг). Большая часть сивушных масел при производстве спирта дистилляцией — это именно бутанол. Именно он дарит зубодробительное, ни с чем не сравнимое похмелье. Но это когда «переварится». А касторовое масло, оно известно своим лечебным слабительным эффектом. В общем многофункциональный в СССР выпускали продукт…

Примечание: в современном мире, уставшем от безуспешных поисков смеси касторового масла с бутанолом, применяется его аналог (такого же цвета): трансмиссионное (красное) масло от автоматической коробки передач (ATF) и ацетон в соотношении 1:1. Цвет похожий, эффективность тоже.

А из всего этого следует то, что если жидкость (какой-нибудь растворитель) имеет поверхностное натяжение меньше чем вода, то она будет лучше смачивать ржавчину и быстрее проникать в поры и капилляры, чем водный раствор какой-нибудь кислоты. Проникать-то он будет лучше, но разрушить или ослабить связи между оксидными слоями никак не сможет. Вырисовываются следующие наблюдения:

1) WD-40, и всевозможные «жидкие ключи» (англ. liquid wrench) — представляют из себя обычные углеводороды и близкие к ним компоненты, обладающие низким поверхностным натяжением и способные хорошо смачивать пористые оксиды и проникать в их капилляры.

Эти, как правило нефтепродукты, отлично впитываются нитями резьбы и обеспечивают смазку. Только смазку, потому что сами по себе все компоненты инертны и не оказывают какого-либо заметного действия на ржавчину. От слова вообще. Поэтому лучше всего их использовать после/совместно с методами разрушения оксидных слоев описанными в статье. Печаль в том, что даже признанные RUST REMOVER-ы ничего что действительно бы ржавчину разъедало и отлично проникало не содержат

2) Всякие PB-Blaster-ы, Rust buster-ы и Rust dissolver-ы заявленные как растворители ржавчины, действительно ржавчину химически растворяют. Как правило в их составе имеется и компонент, снижающий поверхностное натяжение и дающий легкий смазывающий эффект. Но этот эффект является глубоко вторичным. Под спойлером пару известных примеров:

Первым у нас идет продукт от Henkel — Loctite Naval Jelly Rust Dissolver

Далее некий Permatex Rust Dissolver Gel

Как можно заметить, используются все те же ядреные неорганические кислоты и спирты для придания им нужной подвижности и снижения поверхностного натяжения. + в некоторых случаях ингибиторы коррозии. Т.е. теоретически, каждый опытным путем может приготовить свой собственный растворитель ржавчины, смешивая любимую (=доступную) неорганическую кислоту со спиртом (имеющимся в доступности).

Важно: все описанные в статье химические способы разрушения и преобразования ржавчины могут быть использованы не только для растворения «закисшей» резьбы на болтах, но и при антикоррозионной обработке металла (железо/сталь/чугун) любой формы, а также при удалении ржавых разводов на сантехнике и т.п.

Ну и на закуску хотелось бы предложить такой факт. В последнее время, в связи со стремлением производителей химических составов соответствовать концепциям зеленой химии, постоянно идут поиски новых, более экологичных и биоразлагаемых компонентов. Не остались в стороне и всевозможные растворители и преобразователи ржавчины. Последний тренд — использование в качества преобразующего компонента (вместо привычной уже фосфорной кислоты и фосфата железа, например) органических соединений фенольной природы — таннинов. Дубильное действие этих веществ превращает красноватые оксиды железа в голубовато-черный устойчивый таннат. Вот вам и место, куда можно приложить вяжущую хурму с ее дубильными веществами :). Да и вообще, теоретически, вполне себе вариант заржавевшее дно любимого автомобиля, вместо токсичных неорганических кислот обрабатывать крепким настоем зеленого чая…

На этом расказ про ржавчину закончен, а все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий 🙂

Стань спонсором и поддержи канал/автора (=«на реактивы»)!
ЯндексДеньги: 410018843026512 (перевод на карту)
WebMoney: 650377296748
BTC: 3QRyF2UwcKECVtk1Ep8scndmCBoRATvZkx
Patreon — steanlab

Источник