Анодная защита кузова от корозии
Авторизация на сайте
О катодной защите кузова ранее писалось в здесь>>> но в этот раз немного дополним эту статью.
Ржавчина — враг номер один почти любого металла. «Рыжая чума», с завидным упорством и постоянством превращающая сотни тонн сверкающей высокосортной, легированной стали в груды коричневого порошка. Болезнь, для которой не существует преград. Но существуют лекарства и от нее: гальванические покрытия, лаки и краски, битумы и мастики — все они в принципе должны защитить металл. Но на деле все не так просто.
Очень остро проблема защиты от коррозии стоит, к примеру, перед автомобилистами. Общеизвестно, что если не принимать определенных мер, то кузов автомобиля в течение четырех-пяти лет может превратиться буквально в ржавое решето. Зачастую не помогают ни лакокрасочные покрытия, ни мастики, поскольку кузов имеет немало закрытых полостей, пазух, карманов, коробов, в которых дорожная грязь и сырость, замешанные на поваренной соли, создают великолепные условия для электрохимической коррозии. А при современной толщине автомобильного стального листа это приводит к весьма быстрому его выходу из строя.
Но от коррозии можно не только защищаться броней из лака или хрома, ее можно и обмануть, подсунув в виде приманки такой лакомый кусочек, как металл с более высоким электродным потенциалом.
Электродный потенциал? А какое он, собственно, имеет отношение к коррозии металлов? Оказывается, самое непосредственное.
Если опустить в сосуд с электролитом два электрически связанных между собой металлических электрода, то один из них начнет растворяться, другой же останется в неприкосновенности. Так вот, оказывается, растворяется металл, электродный потенциал которого выше. Это свойство гальванической пары и дало возможность использовать эффект сохранения катода для предохранения от электрохимической коррозии кузова автомобиля.
Судостроители давно уже используют этот принцип предохранения внутренней части трюма от коррозии — они размещают внутри корпуса специальные металлические аноды (из металла с более высоким электродным потенциалом, чем у металла корпуса). Этот способ недавно взяли на вооружение и автомобилисты.
Для анодной защиты применяют оребренные (для увеличения поверхности) куски цинка С помощью вделанных в них постоянных магнитов они прикрепляются в наиболее труднодоступных и загрязняемых местах кузова. Электрическая связь осуществляется многожильным проводом: с помощью винтов цинковый анод подсоединяется к кузову.
На его ребрах собирается дорожная грязь, влага, поваренная соль и комплект «цинк — сталь» начинает работать так, как работает всем известный гальванический элемент. При работе такой «батареи» происходит растворение цинкового анода, катод в данном случае не расходуется.
Рис. 1. Комплект для анодной защиты кузова автомобиля:
1 — оребренный цинковый электрод, 2 — соединительный провод.
Процесс коррозии напоминает работу гальванического элемента, поскольку сталь представляет собой, в основном, сплав железа и углерода, то есть веществ с различными электродными потенциалами. При попадании на поверхность такого сплава электролита между молекулами железа и углерода начинает идти электрохимическая реакция, сопровождающаяся растворением анода (железа) и переходом его в гидраты, а затем и в окислы.
Рис. 2. Установка электрода в колесной нише.
Присутствие же электрически связанного с основным металлом цинкового электрода в корне меняет картину. По отношению, как к железу, так и к углероду цинк представляет собой металл с более высоким электродным потенциалом, то есть выступает в роли анода. Поэтому при наличии электропроводной среды, которая практически всегда присутствует на поверхностях автомобильного кузова, электрохимическая реакция идет с растворением анода (цинка), при сохранении катода, то есть металла кузова.
Рис. 3. Установка электродов в этих точках наиболее эффективна:
1 — коробчатые усилители брызговиков, 2 — места крепления корпусов фар и подфарников, 3 — нижняя часть передней панели, 4 — полости за щитками-усилителями передних крыльев, 5 — внутренние поверхности дверей, 6, 7 — передняя нижняя часть заднего крыла и арка колеса по стыку с крылом, 8 — фартук задней панели.
Как показали эксперименты, цинкового электрода величиной со спичечную коробку хватает на 3-5 лет.
Обманите «рыжую чуму». Подсуньте ей приманку — кусочек металла с электродным потенциалом выше, чем у стали. Коррозия охотно вцепится в него, забыв про кузов вашего автомобиля как минимум на три год.
Электрохимические способы защиты автомобиля от коррозии
Коррозия – наиболее распространенная причина разрушения металлических поверхностей вашего автомобиля. Продукт коррозионного процесса – это ржавчина – оксид железа. Коррозия металла не останавливается ни на секунду – она начинается в момент рождения автомобиля и распространяется по кузову, днищу, что неизменно приведет в негодность автомобиль, если ничего с этим не делать. Электрохимическая защита автомобиля от коррозии – один из лучших вариантов уберечь свою машину от ржавения.
Как защитить автомобиль
Есть три эффективных способа электрохимической защиты от коррозии:
- Пассивные методы борьбы. Принцип базируется на изоляции автомобиля от губительного воздействия агрессивной среды.
- Метод активной защиты. Это комплекс работ по защите металлических поверхностей автомобиля.
- Преобразующий метод. Направлен на борьбу с уже возникшей ржавчиной: удаление, выжигание, модификация ржавчины.
Наиболее действенный способ – активный, а самой перспективной считают электрохимическую защиту кузова от коррозии. Методов защиты от электрохимической коррозии есть два:
Катодная электрохимическая защита
Самым популярным методом является катодная защита – это метод подразумевает сдвиг потенциала корпуса в отрицательную сторону.
Принцип катодной защиты заключается в прохождении тока, вызванного разницей потенциалов между металлом кузовных деталей машины и средой вокруг нее. Более активный материал при этом окисляется, менее активный — восстанавливается.
Электрозащита выполняется с помощью прибора, подключенного к источнику постоянного тока, – этот тип принято называть электронной защитой.
Для этого нужен электронный модуль, который можно приобрести либо изготовить самостоятельно. Он монтируется в салоне автомобиля и подсоединяется к бортовой сети.
Защитный прибор временами следует отключать, так как слишком сильное смещение потенциала может спровоцировать растрескивание металла – этот нюанс можно назвать единственным недостатком катодной защиты от коррозии.
Гаражное хранение – отличный способ защиты
Обезопасить автомашины от ржавения, которые находятся в неподвижном состоянии, можно в гараже, поскольку он предохраняет автомобиль от негативного воздействия. Достаточно подключить кузов к одной из металлических стен. Использование металлического гаража в качестве анода – самый простой и доступный метод электрохимической защиты. Если гаража нет, можно также использовать контур заземления на открытой стоянке.
Читайте также: Как помыть и высушить фары изнутри при этом не разбирая их
Если в гараже пол выполнен из металла или есть открытые участки с железной арматурой, то днище машины тоже будет защищено. Летом металлические гаражи создают парниковый эффект, но если выполнить электрохимическую защиту, то он не будет разрушать металлические поверхности, а, наоборот, будет защищать кузов от коррозии.
Есть смысл обеспечить оградить свою технику от коррозии, чтобы не подвергать ее действиям ржавчины и в будущем не плакать над изможденным кузовом.
Для эффективной работы любой из систем, изучите принцип действия электрохимической защиты, придерживайтесь рекомендаций, следуйте инструкциям и тогда ваш автомобиль получит хороший щит, который обеспечит внешний вид машине и отличное настроение ее владельцу.
Катодная защита от коррозии для движущегося автомобиля
Как своими руками защитить движущуюся машину? Автомобиль в этом случае выступает в качестве катода, а в роли анода водители используют заземление, как защиту автомобиля – резиновый «хвост» или защитные электроды.
«Хвост» — простейший метод профилактики коррозии. С виду это резиновая полоска с вставленными металлизированными элементами. Как правило, ее крепят к задней части машины таким образом, чтобы она свисала и создавала разницу потенциалов между кузовом автомобиля и покрытием дороги.
Огромный плюс «хвоста» — контроль над статическим напряжением. К примеру, на транспортных средствах, перевозящих огнеопасные грузы, применяют в качестве анодов-«хвостов» металлические цепи, которые контактируют с дорогой – так удаляется статика, по причине которой может возникнуть возгорание.
Применение анодной методики
Принцип анодной защиты от коррозии – это принцип некой жертвенности. Пластины, выполненные из цинка, алюминия или меди, устанавливаются в местах, где коррозионные процессы наиболее активны, и перетягивают губительный процесс окисления на себя – в данном случае корпус автомобиля является анодом. Протекторы зачастую устанавливают в зоне крепления брызговиков, на внутренних поверхностях порожков и т.п.
Читайте также: 7 секретов и особенностей полировки автомобильного кузова
Защитить кузов автомобиля от коррозии можно своими руками, изготовив подобные защитные протекторы. Металл, из которого выполнены защитные электроды, может быть разным. Существует два варианта:
Разрушающиеся протекторы. Такие электроды недолговечны – их нужно менять раз в четыре года. Это алюминиевые протекторы, магниевые протекторы, нержавейка, цинковые протекторы.
Неразрушающиеся. Служат намного дольше, однако, и стоимость их гораздо выше. Платина, графит, магнетит – все эти металлы используют в качестве протекторов.
Необходимо знать правила инсталляции таких анодов:
- форма протектора прямоугольная или круглая. Площадь колеблется от 4 до 10 кв. см.,
- один элемент способен обезопасить до 35 см площади автомобиля,
- устанавливать электрод можно на лакокрасочное покрытие при помощи эпоксидного клея, но в некоторых случаях пластины нужно присверливать к корпусу – это уже определенный недостаток, которым располагает протекторная защита автомобиля,
- пластину следует устанавливать навстречу брызгам.
Оцинковка кузова
Оцинковку кузова выполняет завод-изготовитель. Как правило, кузовные элементы будущей машины погружаются в емкость с расплавленным цинком. Толщина металла, который осядет на поверхности, не больше 2 мкм. Здесь действует принцип, основанный на электрохимических процессах, а именно цинк отбирает окислительные процессы на себя.
Вообще, оцинковка может выполняться тремя способами:
- Термический, о котором говорилось выше.
- Гальванический способ. Деталь погружают в электролит и цинк налипает на деталь.
- Холодный способ. Деталь окрашивают цинкосодержащим составом.
Цинковое покрытие имеет один недостаток – все дело в микропорах, которые есть в цинке.
Буквально через год оцинковка перестает работать должным образом. Большую эффективность предоставляет современный метод катафорез, который предусматривает нанесение 7-9 мкм. цинка. Таким образом срок эксплуатации покрытия возрастает до 10 лет.
Защита машины – процесс обязательный и автовладелец должен это понимать. Все перечисленные способы хороши и действенны, но катодный способ все же намного лучше остальных.
Катодная защита — спасение автомобиля от коррозии
Влияние на стойкость кузова имеет и регион, где эксплуатируется автомобиль. Жители прибрежных регионов применяют специальную высокочастотную обработку (такой метод популярен в Японии). В России популярна антикоррозийная обработка или оцинковка кузова. Но есть и другой вариант — катодная (электрохимическая) защита. В чем же ее сущность? Как правильно применяется защита?
Причины появления коррозии
Для защиты машины от ржавчины стоит понимать принцип данного процесса. Простыми словами коррозия — формирование ржавчины. Чтобы разобраться с причинами, стоит вспомнить физику со школьной скамьи.
Каждый проводник выступает в роли передатчика электронов. Если представить проводник визуально, то это какое-то металлическое тело, окруженное облаком многочисленных электронов, покидающих «убежище» под действием энергии тепла. При отсутствии помех эти же электроны приходят обратно к проводнику. Если металлические элемент окунуть в электролит, то атомы металла (со знаком «+») переходят в новый состав. Итог действия — приобретение металлом потенциала, доступного для измерения.
Особо активна коррозия в электролитической жидкости, если проводник имеет меньшую активность. Металлический элемент, обладающий большей активностью, выступает в роли анода, а меньшей — катода. В процессе взаимодействия корродирует анод. Появление ржавчины (коррозия) проходит посредством протекания следующих реакций — восстановления и окисления. При этом восстанавливается катод, а разрушается (покрывается ржавчиной) анод.
Если поместить металл в водную среду или обеспечить контакт с проводником, обладающим меньшей активностью, то происходит процесс коррозии. Ситуация усугубляется, если в воде присутствует соль. Последняя делает электролит проводимым, а это приводит к еще большей скорости окисления. Если сравнивать с автомобилем и дорожными условиями, то зимой транспорт сталкивается с описанными выше проблемами. Металл контактирует с водой и специальным составом, которым покрываются дороги. Опасны для металла и кислотные дожди, которые стали обычным явлением для многих регионов страны.
Главный показатель — скорость покрытия ржавчиной. Здесь есть специальный параметр, позволяющий определить стойкость того или иного металла к коррозии. Классическое железо характеризуется скоростью коррозии, равной — 0.03-0.05 мм в год. Это значит, что после пяти лет эксплуатации металл становится тоньше на 0.15-0.25 мм. Если никаких действий не предпринимать, то на кузове может образоваться дырка, на устранение которой пойдет немало средств.
Из рассмотренного выше напрашивается вывод, что для защиты металла от коррозии достаточно превратить его из анода в катод. Автолюбители часто используют простой вариант — они покрывают кузов специальной защитой. Но последняя эффективна только на неповрежденном кузове. Появление трещины или царапины на ЛКП приводит к контакту металла с менее активным проводником. Итог — появление коррозии. Катодная защита отличается большей эффективностью, ведь она меняет роль кузова автомобиля, превращая его из подверженного разрушению анода в стойкий катод.
Принцип действия
При использовании катодной защиты роли распределяются следующим образом:
- Катод — корпус транспортного средства;
- Анод — пластинки, металлические конструкции и прочие токопроводящие поверхности (покрытие на дороге в том числе).
Между защищаемым от коррозии металлом и внешней частью анода появляется ток. В роли катализатора выступает воздух, обладающий повышенной влажностью. Анод постепенно окисляется и разрушается. У катода происходит обратный процесс — коррозия останавливается.
Научные разработки в отношении катодной защиты позволяют указать точные данные по разности потенциалов между «сопрягающимися» элементами — «плюсовым» и «минусовым» проводником. Чтобы защитить простое железо или его сплавы от ржавчины, достаточно создать потенциал 0.2 Вольта. Если напряжение уменьшается, то качество защиты остается на прежнем уровне. Что касается плотности защитного тока, то данный параметр равен 20-30 мА на квадратный метр.
Интересен тот факт, что проводники можно располагать вплотную друг с другом или на расстоянии до нескольких метров. Но чем дальше анод и катод друг от друга, тем выше требования к разности потенциалов. При указанных параметрах и большом расстоянии между проводниками тока не будет.
Катодная защита основана не на электрическом токе как таковом, а на разности потенциалов. В этом случае молекулы жидкости при попадании на кузов, выступают в качестве анода, а катодом является металл. Как следствие, окисление кузова останавливается. Из-за отсутствия разности потенциалов электроны высвобождаются с небольшой скоростью. Под действием поляризации потенциал автомобиля (точнее, его кузовной части) смещается в отрицательном направлении.
Главное влияние на эффективность катодной защиты оказывает площадь анода. Чем она больше, тем ярче эффект. В роли катода, как уже упоминалось, выступает кузов машины. Остается выбрать анод, который подключается к сети машины (12 Вольт) через специальное сопротивление. Главное назначение последнего — уменьшить разрядный ток АКБ при контакте анода и катода, вероятного в случае ошибочного монтажа катодной защиты или преждевременного окисления анода.
Если с катодом удалось определиться (это кузов машины), то что использовать в роли анода? Эту функцию берет на себя гараж из металла, контур заземления на стоянке, защитные электроды и так далее.
Варианты анодов и принцип применения
Для понимания сути процесса стоит рассмотреть варианты анода:
Металлический гараж, выступающий в роли анода — доступный и простой способ защиты внешней поверхности кузова от коррозии. При наличии металлического пола в гараже или кусков арматуры возле машины, можно защитить и днище транспортного средства. К примеру, в теплую погоду в гараже из металла появляется парниковый эффект.
Наличие катодной защиты бережет кузов от разрушения. Более того, поверхность металла дополнительно очищается от ржавчины и восстанавливает свой первоначальный вид. Для организации катодной защиты необходимо металлическую основу гаража объединить с «плюсом» АКБ, смонтированного в транспортном средстве. Для выполнения работы потребуется монтажный провод и сопротивление. Роль «плюса» доверяется прикуривателю (но при условии, что в случае отключения зажигания в нем присутствует напряжение).
Заземляющий «хвост», состоящий из резины и металла — надежный метод защиты транспортного средства от коррозии в движении. Негативные условия (мокрое покрытие, дождь, туман и прочие) способствуют появлению разницы потенциалов между транспортным средством (его металлическими элементами) и дорогой. Высокая влажность и мокрая дорога только ускоряют процесс. Но наличие катодной защиты с заземляющим «хвостом» способно остановить коррозию.
Специальный «хвост» монтируется в задней части транспортного средства так, чтобы на него попадала влага. Это дает возможность повысить общие антикоррозийные качества.
Еще одна задача «хвоста» заземления — выполнение роли антистатика. Вы наверняка видели большегрузный транспорт с цепью, которая тянется в хвосте. Главное назначение конструкции — защита от появления искры, которая может привести к воспламенению топлива и взрыву. Встречается мнение, что тянущаяся цепь является не только антистатиком, но и антикоррозийной защитой. Такие выводы не имеют общего с действительностью. Для нормальной работы защиты «хвост» изолируется от металлических элементов автомобиля по постоянному току и «коротится» по переменному. Реализуется это с помощью частотного фильтра или RC-цепи.
В роли анодов применяются следующие материалы:
- разрушающиеся (алюминий, сталь и прочие). Их срок службы в роли защитных проводников составляет 4-6 лет;
- неразрушающиеся (магнетит, карбоксил и прочие). Преимущество таких материалов — длительный срок службы, который исчисляется десятилетиями.
Особенность защитных пластин — особое сечение (прямоугольное или круглое) и площадь в 5-10 квадратных сантиметров.
При монтаже анодов стоит учесть следующие рекомендации:
- Один электрод способен защитить небольшой участок кузова, имеющий радиус 0.2-0.4 метра;
- Установка анодов производится на местах, которые покрыты краской;
- для фиксации защитных анодов стоит применять шпатлевку с эпоксидкой в составе или непосредственно эпоксидный клей. Перед выполнением работ место для установки стоит зачистить;
- внешняя часть анода (защитного проводника) без пайки не должна ничем покрываться. В частности, требование касается клея, краски, мастики и прочих материалов;
- протекторы стоит изолировать от катода — кузова автомобиля, создав небольшое расстояние между пластинками. Это необходимо для сохранения хотя бы минимального уровня напряжения. Роль диэлектрика выполняет эпоксидка и ЛКП машины.
Вывод
Катодная защита — действенный метод защиты кузова транспортного средства от коррозии. С ее помощью проще защитить днище автомобиля, его пороги (передние и задние), внутренние элементы крыльев (задних и передних). Главное — правильно организовать защиту и следовать рекомендациям по монтажу.