Катодная защита - спасение автомобиля от коррозии

автоПри покупке автомобиля первое, чему мы уделяем внимание - состоянию кузова. Появление ржавчины отпугивает автолюбителей и заставляет задуматься о необходимости продажи. Наименьшей стойкостью к коррозии отличаются автомобили российского производства, которые покрываются ржавыми «пятнами» уже через 4-6 лет после начала эксплуатации. Машины из Европы устойчивее и поддаются коррозии медленнее.

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:

1. 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).

2. Контур заземления в роли анода - способ, который похож на рассмотренный выше вариант. Главное отличие заключается в защищаемой области автомобиля. Здесь защищается днище транспортного средства. Для обеспечения контура по периметру транспортного средства забиваются метровые стержни из металла. После этого колы объединяются при помощи металлического проводника (толстой проволоки). Далее остается подключить контур через дополнительное сопротивление к кузову транспортного средства (как и в случае, что описан выше).

3. 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.

4. Протекторы. Применение в роли анодов протекторов считается эффективным методом защиты. Протекторы представляют собой пластины небольшого размера, которые выполнены из металла и фиксируются на подверженных коррозии деталях кузова. Для автомобилей этого пороги, дно и крылья. Задача протекторов - «переманить» коррозию на себя. Принцип действия такой же, как был описан выше. Главное преимущество - наличие постоянного анода. При этом не имеет значения, движется автомобиль или стоит на месте. Минус в том, что для обеспечения надежной защиты число анодов должно быть не меньше 15. Практика показывает, что процесс монтажа трудоемкий, но способ работает.

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.