Гальваническая защита от коррозии автомобиля – виды, анодная и катодная защита от коррозии, для чего нужна обработка от ржавчины антикором

Анодная защита кузова от корозии » Полезные самоделки

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.

В. В. Бородин «Защита автомобиля от коррозии электрохимическим способом»

Оглавление

1.     Механизм корозии корпуса автомобиля.

2.     Корозия автомобиля во время эксплуатации и пассивные методы борьбы с ней.

3.     Корозия автомобиля на открытой стоянке.

4.     Корозия автомобиля при хранении в гараже.

5.     Корозия движущегося автомобиля.

6.     Протекторная защита от корозии.

7.     Электрохимическая защита от корозии.

8.     Устройство для электрохимической защиты кузова автомобиля от корозии.

9.     Правила установки и эксплуатации устройства.

10.           Электрохимическая защита.

11.           Защита поврежденных в результате аварии частей кузова.

12.           Заключение  Приложения.

13.           Приложение 1. Скрытые полости автомобиля.

14.           Приложение 2. Использование защитных покрытий для предотвращения корозии кузова автомобиля.

Механизм коррозии корпуса автомобиля

Прежде чем пытаться защититься от коррозии, необходимо ответить на вопрос о том, что же такое коррозия металла. В обиходе коррозией называют появление ржавчины на поверхности металла. Каковы же основные механизмы появления ржавчины? Необходимо признать, что до настоящего времени полного ответа на этот вопрос нет, а результаты проводимых исследований показывают, что процесс коррозии является очень сложным, поскольку на его протекание оказывает влияние большое число факторов — химический состав металла среда, в которой он находится температура давление наличие газов и т.д. По этой причине в книге изложены только самые начальные сведения из теории коррозии, знание которых необходимо для правильной защиты корпуса автомобиля. Более полное представление о механизмах коррозии читатель может почерпнуть из рекомендуемой литературы. Коррозия железа (а именно этот процесс мы будем рассматривать в дальнейшем) осуществляется, если дополнительно имеются, по крайней мере, еще две составляющие электролит, с которым граничит железо, и другой проводник, также граничащий с электролитом. Электролитом в обычных условиях является дождевая вода атмосферная влага снег, дорожная грязь. Вторым, по отношению к кузову автомобиля проводником чаще всего является поверхность земли, атмосфера, какой либо другой внешний проводник, расположенный вблизи автомобиля. Два проводника (которые в данном случае называются электродами) погруженные в электролит образуют так называемый гальванический элемент. Основное свойство гальванического элемента состоит в том, что если электроды выполнены из различных металлов, то такой элемент является источником напряжения. При этом положительный, электрод называется анодом отрицательный — катодом. Проделайте простой эксперимент. В стакане теплой воды растворите ложку поваренной соли и опустите две пластины — одну медную другую стальную. Простейший источник напряжения готов. С помощью вольтметра можно легко убедиться в том, что гальванический элемент создает небольшое менее полувольта напряжение. Если вы продолжите эксперимент несколько дней, то заметите как на поверхности стали начнет появляться ржавчина Этот простой эксперимент наглядно демонстрирует механизм коррозии металла. Объяснение этого механизма состоит в следующем. Из курса физики известно, что проводники характеризуются способностью отдавать электроны во внешнюю среду. Наглядно можно представить, что каждый проводник окружен облаком из электронов, которые под действием тепловой энергия вылетают из него, а затем, если им ничто не мешает, под действием электрических сил возвращаются в проводник. Если металл поместить в электролит, то положительные ионы металла (т.е. те атомы металла, электроны которых находятся во внешней среде) начнут переходить в электролит. В результате этого металл приобретает некоторый потенциал, который может быть измерен. На практике потенциал металла определяют по отношению к специальному стандартному электроду потенциал которого принимается равным нулю. Полученная разность потенциалов между стандартным электродом и металлом получила название стандартного электродного потенциала (СЭП). Ниже приведены стандартные электродные потенциалы некоторых металлов, расположенные в порядке снижения их активности, т.е. чем более отрицательным является СЭП тем выше активность металла.

Стандартные электродные потенциалы металлов, В

Магний

-2,38

Танталл

-0,34

Алюминий

-1,66

Никель

-0,24

Марганец

-1,18

Молибден

-0,2

Хром

-0,91

Свинец

-0,13

Цинк

-0,76

Медь

0,34

Железо

-0,44

Серебро

0,8

Кадмий

-0,4

 

 

Наибольший интерес представляет процесс коррозии железа в электролите при наличии менее активного металла. В этом случае железо как более активный металл является анодом а менее активный — катодом. В гальванической паре всегда корродирует более активный металл — анод. Коррозия анода сопровождается двумя видами реакций — окислительной на аноде и восстановительной на катоде. В дальнейшем для определенности в качестве анода рассмотрим железо (Fe), однако все результаты относительно его коррозии справедливы, по крайней мере качественно для любого ранее названного металла. Окислительная реакция может быть представлена как процесс при котором атомы железа отдают два электрона и вследствие этого превращаются в положительно заряженные ионы железа (Fе

2+), которые переходят в раствор электролита в месте контакта его с анодом. Указанные два электрона сообщают аноду отрицательный заряд и тем самым вызывают ток по направлению к катоду, где соединяются с положительными ионами. Одновременно положительные ионы анода соединяются с отрицательно заряженными гидроксильными группами (ОН ), которые всегда присутствуют в растворе электролита. Схематически реакция на аноде может быть записана в следующем виде:

Fe + 20Н = Fe2+ + 2е + 20Н— = Fe(OH)2 + 2е.

Под действием ионов железа на катоде возникают ионы водорода (Н+), с которыми и соединяются электроны анода. Схематически этот процесс описывается в следующем виде:

Н+ + 2е = 2Н = Н2

т.е. на катоде происходит выделение водорода. Если анодная и катодная реакции объединяются, они приводят к общей реакции коррозии

Fе + 2Н20 = Fе(ОН)2 + Н2

Таким образом, железо в сочетании с водой и менее активным металлом переходит в гидроокись железа, которая в обиходе и называется ржавчиной. Наличие в воде дополнительной соли приводит к повышению проводимости электролита и, как следствие, к увеличению скорости окисления анода. При этом дополнительно образуются хлорное железо и раствор соляной кислоты. Вот такие условия создают автолюбителям каждую зиму наши дорожники. Впрочем, кислотные дожди, которые выпадают с осадками, также не способствуют долголетию автомобиля. Важной характеристикой коррозии является скорость коррозии, которая определяется как глубина проникновения коррозии в металл в единицу времени. Для железа наиболее характерным является значение скорости коррозии в пределах 0,05—0,02 нм/год. Из приведенных значений скорости коррозии следует, что при нарушении лакокрасочного покрытия за 5 лет эксплуатации автомобиля толщина металла может уменьшиться на 0,25—1 мм, т е., по сути дела, если не предусмотреть специальных мер защиты, металл проржавеет, что называется, насквозь. Описанный механизм коррозии указывает также на основные пути борьбы с этим явлением. Кардинальный путь состоит в устранении катода или электролита, однако, этот способ и наименее пригоден, поскольку автомобиль не может быть изолирован от окружающей среды и, в частности, от поверхности земли. Остаются два пути — изолировать металл от электролита с помощью покрытия или превратить корпус автомобиля из анода в катод. Первый способ известен всем автолюбителям и широко используется на практике, однако он не прекращает коррозии как таковой, а только защищает металл от ржавления. При нарушении лакокрасочного покрытия коррозия начинается разъедать металл, а повторное нанесение покрытия сопряжено с большими временными и материальными затратами (прил. 1, 2). Наиболее уязвимыми частями корпуса автомобиля при этом являются скрытые полости и щели, такие, как пороги, внутренние балки, лонжероны, стойки, внутренние поверхности дверей, потолок, да практически весь корпус автомобиля (см. прил. 1). Сложная форма скрытых щелей и полостей затрудняет, а чаще делает невозможным качественную подготовку поверхности под окраску и саму окраску, а внутренние напряжения изогнутого в этих местах металла способствуют его интенсивной коррозии. В этих условиях срок службы кузова легкового автомобиля до выхода его из строя составляет 6 лет. Вместе с тем, не отрицая важности регулярного восстановления лакокрасочного покрытия, автор обращает внимание на принципиально иной метод защиты корпуса автомобиля от коррозии, а именно, полное прекращение самого процесса коррозии путем изменения потенциала корпуса. Этот метод в литературе называется катодной защитой. Катодная защита металлов основана на том, что скорость коррозии пропорциональна активности металлов, образующих гальваническую пару. В обычных условиях корпус автомобиля является анодом и поэтому корродирует. Если же изменить потенциал корпуса относительно внешней среды либо с помощью внешнего источника напряжения либо приведя в контакт с более активным металлом, то сам корпус автомобиля станет катодом и корродировать вообще не будет (по крайней мере скорость коррозии уменьшится в сотни раз), а разрушаться станет анод. В соответствии со способом изменения потенциала защищаемого металла различают протекторную и электрохимическую защиту. Однако прежде чем рассматривать методы защиты, целесообразно описать особенности коррозии автомобиля в различных условиях его эксплуатации.

Защита от коррозии кузова (катодная защита).



Защита от коррозии кузова (катодная защита).   Рубрики сайта

Защита от коррозии кузова (катодная защита).

Теория и практика установки на автомобиль магниевых жертвенных анодов. Они разрушаются, а кузов перестает ржаветь.


Коррозия – основной враг металлоконструкций. Рассмотрим применение электрохимической протекторной защиты. Наиболее применима в настоящий момент защита методом «оцинковки». Однако этот способ при ремонте сложно применим и дорогостоящ, и вообще не применим к готовым покрашенным конструкциям. Интерес вызвал катодно-протекторный способ защиты с «жертвенными» анодами. К готовой конструкции прикрепляем эти аноды и коррозируют они, а конструкция перестаёт ржаветь. Способ издавна применяют в судостроении.
Сначала немного теории:
Коррозия ни что иное как электрохимическая реакция на поверхности металлоконструкции. Электрохимическая защита, должна создать на поверхности защищаемой конструкции электрический потенциал препятствующий этой реакции. Оптимальный защитный потенциал для металлоконструкции из низколегированной стали 0,85В при выходе из диапазона от 0,75 до 1,05В, начинается коррозия (ориентировочная плотность тока защиты 0,04А/м2), повышение потенциала выше 1,05В приведет к отслоению лакокрасочного покрытия. По сути, управляем направление движения электронов. Необходимо обеспечит направление от «жертвенного» анода к защищаемой металлоконструкции. Из чего сделать «жертвенный» анод? Рассмотрим электрохимический ряд активности доступных металлов:
-2,372В — магний
-1,700В — алюминий
-0,763В — цинк
-0,441В – железо
+0,522В — медь
    Следовательно:
  1. Медные детали на металлоконструкции недопустимы (например медные трубки тормозных магистралей)! Сдвигают электрический потенциал конструкции в положительную область и «жертвенным» анодом становится сама металлоконструкция.
  2. Цинк – хороший вариант при покрытии большими площадями, но из-за небольшой разницы в электрохимическом потенциале с железом плохо применим в качестве «жертвенного» анода в протекторной защите на воздухе. Т.е. хорош в качестве покрытия, но слаб для точечного применения.
  3. Остаётся алюминий и магний. (Получается, что алюминиевые силовые конструкции, например вытяжные заклёпки, не стоит применять в стальных металлоконструкциях в агрессивных средах.) Магний значительно активнее и следовательно более предпочтителен для «жертвенного» анода.

Инструменты:

электростамеска
ножовка по металлу
дрель

Материалы:

магниевый анод для водогрейных котлов (продаётся в магазинах сантехники)
резиновые прокладки для водопроводных кранов
самозасверливающиеся саморезы по металлу

    Порядок выполнения работ:

  1. Материалы, которые будем использовать:

  2. Нарезаем магниевый анод дольками по 5-6 мм и сверлим отверстие под саморез.

  3. Собираем комплекты «жертвенных» анодов из расчета 6 на один борт.

  4. Устанавливаем аноды под порогами автомобиля:

  5. Прошел год:
    Насколько снизилась коррозия сказать сложно, но через год эксплуатации аноды частично разрушились (похоже еще год выдержат и под замену):

Ссылки по теме

  1. Электрохимический ряд активности металлов.
  2. Катодная защита.
  3. Схемы размещения протекторов ‘Анодъ’ на автотранспорте.

Комментарии к статье:

Гость2019-02-25 17:16:19саморез не смог защититьГость2019-02-25 17:16:39Саморез проржавелАдмин2019-03-10 09:58:16Согласен, саморез поржавел. Но если посмотреть внимательно, только та чать, что закручена в полость (за резинкой). Головка самореза чистая, значит защищает там где есть контакт жидкости между магнием и сталью.Гость2019-03-20 04:34:08Крепитесь анод без резинки так крепят на лодках и катерах и будет Вам счастье.

Способы защиты автомобиля от коррозии

Со времени создания первого автомобиля основным материалом для его производства остается металл, который подвержен коррозии. Особенно часто страдают от ржавчины машины, пребывающие в сложных погодных условиях. Всевозможные осадки, высокая влажность воздуха, соль от гололеда на дорогах и просто пылинки — негативно воздействуют на транспортное средство, в том числе и оставленное в гараже.

Виды защиты от коррозии

Чтобы предотвратить развитие коррозии, можно использовать пассивный или активный метод. В первом случае металл будет абсолютно изолирован от влияния внешней среды. Во втором — его обрабатывают особыми растворами, которые предохраняют автомобиль со всех сторон.

Самый эффективный способ пассивной защиты от ржавчины —лакокрасочное покрытие. Но в ходе эксплуатации на поверхности появляются трещинки и сколы, в которых образуется ржавчина.

Коррозия чаще всего появляется в труднодоступных местах кузова, там, где его сложно чистить от грязи и соли — под крыльями, в щелях молдингов и т. п. Но все равно необходимо приложить усилия, чтобы удалить из таких участков грязь, иначе она, удерживая влагу, создаст условия для возникновения ржавчины. Заслуживает внимание и днище средства передвижения.

Чаще всего автолюбители используют такие пассивные средства защиты как особые мастики, которые наносят толстым слоем на днище машины. Но поскольку мастика не попадает в мелкие щелки, перед ее применением автомобиль обрабатывают антикоррозийным веществом.

Такой товар широко представлен в ассортименте торговых точек, разница заключается в стоимости, качестве и назначении — для иномарки или автомобиля отечественного производства. Наиболее востребованным средством является Мовиль, который отличается высокой степенью проникновения и отлично обрабатывает днище, стыки и соединения элементов кузова. Он имеет свойство вытеснять влагу, образуя слой из воска на обработанной поверхности.

Для защиты дверей, лонжеронов, стоек и других деталей хорошо подходит особый автоконсервант. Он способен бороться и с уже проявившейся ржавчиной.

Чтобы избежать коррозии части кузова, которая подвергается сильным абразивным атакам, применяют антигравий. Он надежно защищает поверхность автомобиля от отлетающих камешков, а также от действия соли.

Хорошо себя зарекомендовал простой вариант предохранения от коррозии — гальваническое покрытие цинком. После зачищения поверхности, предназначенной для оцинковки, к ней прикладывают обмотанную марлей оцинковую пластину из старых гальванических элементов, предварительно смочив ее раствором хлористого цинка. К пластине подводят ток с плюсовой клеммой от аккумулятора, через лампу от фар, и водят по поверхности металла электродом с плюсом. Уже через минуту возникнет ощутимый слой цинка. Даже при толщине в 10 микрон его будет достаточно для защиты кузова.

Если краска возле царапины потемнела, значит туда проникла ржавчина. Чтобы своевременно ее устранить, используют преобразователь ржавчины.

Защита мелких деталей от коррозии

Чтобы гайки, болты, саморезы и другие мелкие части не подвергались коррозии, стоит их покрасить нитрокраской типа ИЦ-25, или же при сборке покрыть оконной замазкой. Нитрокраску вполне может заменить простой пластилин.

Глушитель в процессе эксплуатации тоже начинает ржаветь. Если нет возможности самостоятельно заварить жестяными листами отверстия от коррозии на глушителе, то стоит взять на вооружение надежную и долговечную «технологию». Для этого пропитывают в силикатном клее кусок ткани и заклеивают им «прореху».

Однако самым эффективным способом защиты машины от ржавчины остается систематическая проверка всех труднодоступных мест и оперативная очистка кузова от разных загрязнителей. Если заботливо ухаживать за своей машиной, то она будет долго служить.

Фото: yors.ru

Катодная антикоррозийная защита кузова автомобиля

В данной статье изложен электрохимический способ. Смотрите также классические методы защиты кузова автомобиля от коррозии.

Почти все автомобили сделаны из железа. А железо, как известно, имеет свойство ржаветь. Поэтому проблемам защиты кузова автомобиля от коррозии все производители автомобилей уделяют пристальное внимание. Всевозможные грунтовки, стойкие краски, специальные сорта стали — всё направлено на борьбу с коррозией.

Но с другой стороны нержавеющие автомобили невыгодны производителям. Наступает насыщение рынка и покупательский спрос падает. Поэтому для защиты кузова производители автомобилей применяются не все возможные способы.

Одним из таких (неиспользуемых) способов является катодная защита кузова. Подобный метод широко распространён повсеместно для защиты от коррозии различных трубопроводов, корпусов морских судов и прочих стальных конструкций. Поэтому естественно, что таким методом можно защитить и кузов автомобиля.

Для этого нужно собрать несложную схему:

В соответствии с этой схемой на кузов автомобиля, относительно земли, подаётся отрицательный потенциал, напряжением около 1,9 вольт. При наличии в воздухе даже небольшой влажности поверхность колёс (за счёт наличия солей) становится электропроводящей и электрическая цепь замыкается. В цепи начинает протекать электрический ток, вызывающий электролиз солей.

По законам электролиза на отрицательном электроде металл восстанавливается, а на положительном разрушается.

Таким образом, металл кузова будет всё время защищён от коррозии.

Правда положительный электрод (Э1), при этом, будет ускоренно ржаветь и разрушаться. Но это не создаст проблем — его можно периодически заменять.

Для испытания данной схемы был проделан следующий опыт: две стальные пластины были уложены на влажную землю и пролежали на ней два дня. Одна из пластин была защищена катодной защитой, по приведенной схеме, другая нет. Результат наглядно видно на фото.

Если статья хоть немного помогла, поставьте, пожалуйста, лайк:

…или подпишитесь на новости:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о