Как да надхитрим ръждата с помощта на електрохимични методи за защита?

Корозията е един от най-често срещаните и в същото време разрушителни фактори, засягащи автомобила по време на работа. Разработени са няколко метода за предпазване на тялото от него, като има както мерки, насочени специално срещу това явление, така и сложни технологии за защита на автомобила, предпазващи го от различни фактори. В тази статия се разглежда електрохимичната защита на тялото.

Тъй като електрохимичният метод за защита на автомобила е насочен изключително срещу корозия, трябва да се вземат предвид причините, които причиняват увреждане на тялото. Основните са водата и пътните химикали, използвани през студения период. Когато се комбинират един с друг, те образуват силно концентриран физиологичен разтвор. Освен това мръсотията, която се е настанила върху тялото, задържа влагата в порите за дълго време, а ако съдържа пътни реагенти, привлича и водни молекули от въздуха.

Ситуацията се влошава, ако боята на автомобила има дефекти, дори и с малък размер. В този случай разпространението на корозия ще се случи много бързо и дори запазените защитни покрития под формата на грунд и поцинковане може да не спрат този процес. Ето защо е важно не само постоянно да почиствате автомобила от мръсотия, но и да следите състоянието на боята му. Температурните колебания, както и вибрациите също играят роля в разпространението на корозия.

Трябва също да се отбележат зоните на автомобила, които са най-податливи на повреди от корозия. Те включват:

• части, най-близо до пътната настилка, т.е. прагове, калници и долна част;
• заварки, останали след ремонта, особено ако е извършен неграмотно. Това се дължи на високотемпературното "отслабване" на метала;
• освен това ръждата често засяга различни скрити лошо вентилирани кухини, където се натрупва влага и не изсъхва дълго време.

Разглежданият метод за защита на тялото от ръжда се нарича активни методи. Разликата между тях и пасивните методи е, че първите създават някакъв вид защитни мерки, които не позволяват на причиняващите корозия фактори да повлияят на автомобила, докато вторите само изолират тялото от атмосферния въздух. Тази технология първоначално е била използвана за защита от ръжда на тръбопроводи и метални конструкции. Електрохимичният метод се счита за един от най-ефективните.

Този метод за защита на тялото, който се нарича още катоден, се основава на особеностите на хода на редокс реакциите. Изводът е, че върху защитената повърхност се прилага отрицателен заряд.

Изместването на потенциала се извършва с помощта на външен източник на постоянен ток или чрез свързване към жертвен анод, състоящ се от по-електроотрицателен метал от защитения обект.

Принципът на действие на електрохимичната защита на автомобила е, че между повърхността на тялото и повърхността на околните предмети, поради потенциалната разлика между тях, слаб ток преминава през веригата, представена от влажен въздух. При такива условия по-активният метал претърпява окисление, докато другият, напротив, се редуцира. Ето защо защитните плочи, изработени от електроотрицателни метали, използвани за автомобили, се наричат ​​жертвени аноди. Въпреки това, с прекомерно изместване на потенциала в отрицателна посока, отделяне на водород, промяна в състава на околоелектродния слой и други явления, които водят до разрушаване на защитното покритие и появата на корозия под напрежение на защитената обект са възможни.

Разглежданата технология за автомобили включва използването на тяло като катод (отрицателно зареден полюс), а различни околни обекти или елементи, инсталирани на автомобила, които провеждат ток, например метални конструкции или мокри пътни настилки, служат като аноди (положително заредени полюси). В този случай анодът трябва да се състои от активен метал, като магнезий, цинк, хром, алуминий.

Много източници дават потенциалната разлика между катода и анода. В съответствие с тях, за да се създаде пълна защита от корозия за желязото и неговите сплави, е необходимо да се достигне потенциал от 0,1-0,2 V. Големите стойности имат малък ефект върху степента на защита. В този случай плътността на защитния ток трябва да бъде между 10 и 30 mA/m².

Тези данни обаче не са напълно верни - в съответствие със законите на електрохимията разстоянието между катода и анода е право пропорционално на величината на потенциалната разлика. Следователно във всеки конкретен случай е необходимо да се постигне определена стойност на потенциалната разлика. Освен това въздухът, разглеждан в този процес като електролит, е способен да провежда електрически ток, характеризиращ се с голяма потенциална разлика (приблизително kW), следователно ток с плътност от 10-30 mA / m² няма да бъде проведен от въздух. В резултат на намокряне на анода може да възникне само „страничен” ток.

Що се отнася до потенциалната разлика, се наблюдава концентрационна поляризация по отношение на кислорода. В същото време водните молекули, които са паднали върху повърхността на електродите, са ориентирани към тях по такъв начин, че се освобождават електрони, тоест реакция на окисление. На катода тази реакция, напротив, спира. Поради липсата на електрически ток, освобождаването на електрони е бавно, така че процесът е безопасен и невидим. Поради ефекта на поляризация има допълнително изместване на потенциала на тялото в отрицателна посока, което прави възможно периодичното изключване на устройството за защита от корозия. Трябва да се отбележи, че анодната площ директно пропорционално определя ефективността на електрохимичната защита.

Във всеки случай ролята на катода ще се изпълнява от каросерията на автомобила. Потребителят трябва да избере обект, който ще се използва като анод. Изборът се прави въз основа на условията на работа на автомобила:

• За автомобили, които са неподвижни, е подходящ метален обект в близост, като гараж (при условие, че е изграден от метал или има метални елементи), заземен контур, който може да се монтира при липса на гараж на открит паркинг, като катод.
• На движеща се кола могат да се използват такива устройства като гумена метализирана заземителна „опашка“, протектори (защитни електроди), монтирани върху тялото.

Поради липсата на ток между електродите е достатъчно да свържете бордовата мрежа на автомобила +12 волта към един или повече аноди чрез допълнителен резистор. Последното устройство служи за ограничаване на тока на разреждане на батерията в случай на късо съединение анод-катод. Основните причини за късото съединение са неграмотно инсталиране на оборудване, повреда на анода или химическото му разлагане поради окисляване. Освен това се разглеждат характеристиките на използването на изброените по-горе елементи като аноди.

Използването на гараж като анод се счита за най-простият начин за електрохимична защита на стояща каросерия на автомобил. Ако стаята има метален под или подово покритие с отворени секции от железни фитинги, тогава ще бъде осигурена и защита на дъното. През топлия период в металните гаражи се наблюдава парников ефект, но в случай на създаване на електрохимична защита, той не унищожава автомобила, а по-скоро е насочен към защита на тялото му от корозия.

Много е лесно да се създаде електрохимична защита в присъствието на метален гараж. За да направите това, достатъчно е да свържете този обект към положителния конектор на акумулатора на автомобила чрез допълнителен резистор и монтажен проводник.

Дори запалката за цигари може да се използва като положителен конектор, при условие че в нея има напрежение при изключване на запалването (не за всички автомобили това устройство остава в действие, когато двигателят е изключен).

При създаване на електрохимична защита заземителният контур се използва като анод по същия принцип като металния гараж, разгледан по-горе. Разликата е, че гаражът защитава цялото тяло на автомобила, докато този метод е само дъното му. Заземителният контур се създава чрез забиване на четири метални пръта с дължина най-малко 1 m в земята около периметъра на автомобила и издърпване на тел между тях. Веригата е свързана към колата, както и към гаража, чрез допълнителен резистор.

Гумената метализирана заземителна "опашка" е най-простият начин за електрохимична защита на движещ се автомобил от корозия. Това устройство е гумена лента с метални елементи. Принципът на неговото действие е, че в условия на висока влажност възниква потенциална разлика между каросерията на автомобила и пътната настилка. Освен това, колкото по-висока е влажността, толкова по-голяма е ефективността на електрохимичната защита, създадена от въпросния елемент. Заземяващата "опашка" е монтирана в задната част на автомобила по такъв начин, че да се пръска с вода, излитаща изпод задното колело при движение по мокра пътна настилка, тъй като това повишава ефективността на електрохимичната защита.

Предимството на заземяващата опашка е, че освен функцията за електрохимична защита, тя освобождава тялото на автомобила от статично напрежение. Това е особено вярно за превозни средства, превозващи гориво, тъй като електростатичната искра, която е резултат от натрупването на статичен заряд по време на движение, е опасна за превозвания от нея товар. Следователно устройства под формата на метални вериги, които се влачат по пътната настилка, се срещат например на камиони за гориво.

Във всеки случай е необходимо да се изолира заземяващата опашка от корпуса на автомобила в постоянен ток и, обратно, „накъсо“ при променлив ток. Това се постига чрез използване на RC верига, която е елементарен честотен филтър.

Защитата на автомобила от корозия чрез електрохимичен метод с използване на защитни електроди като аноди е предназначена и за работа в движение. Протекторите се монтират в най-уязвимите от корозия места на тялото, представени от прагове, крила, дъно.

Защитните електроди, както във всички разгледани по-рано случаи, работят на принципа на създаване на потенциална разлика. Предимството на този метод е постоянното наличие на аноди, независимо дали колата стои или се движи. Следователно тази технология се счита за много ефективна, но е най-трудната за създаване. Това се обяснява с факта, че за да се осигури висока ефективност на защитата, е необходимо да се монтират 15-20 протектора върху каросерията на автомобила.

Като защитни електроди могат да се използват елементи, изработени от материали като алуминий, неръждаема стомана, магнетит, платина, карбоксил и графит. Първите два варианта се класифицират като срутващи, тоест съставящите се от тях защитни електроди трябва да се сменят на интервали от 4-5 години, докато останалите се наричат ​​неразрушаващи, тъй като се характеризират със значително по-голяма издръжливост. При всички случаи протекторите са кръгли или правоъгълни плочи с площ 4-10 cm².

В процеса на създаване на такава защита е необходимо да се вземат предвид някои характеристики на протекторите:

• радиусът на защитното действие се простира до 0,25-0,35 m;
• електродите трябва да се монтират само на места, които имат боядисване;
• за фиксиране на въпросните елементи използвайте епоксидно лепило или шпакловка;
• препоръчително е да почистите блясъка преди монтажа;
• неприемливо е външната страна на протекторите да се покриват с боя, мастика, лепило и други електроизолационни вещества;
• тъй като защитните електроди са положително заредени кондензаторни пластини, те трябва да бъдат изолирани от отрицателно заредената повърхност на каросерията на автомобила.

Ролята на диелектричното уплътнение на кондензатора ще се изпълнява от боята и лепилото, разположени между протекторите и каросерията на автомобила. Също така трябва да се има предвид, че разстоянието между протекторите е право пропорционално на електрическото поле, така че те трябва да бъдат инсталирани на малко разстояние един от друг, за да се осигури достатъчен капацитет на кондензатора.

Проводниците към защитните електроди се водят през пробивите в гумените тапи, които затварят дупките в дъното на автомобила. Възможно е да се монтират много малки протектори или по-малко по-големи защитни електроди на превозното средство. Във всеки случай е необходимо тези елементи да се използват в най-уязвимите на корозия области, обърнати навън, тъй като ролята на електролита в този случай се играе от въздуха.

След инсталирането на този тип електрохимична защита тялото на автомобила няма да бъде ударено, тъй като създава електричество с много малка сила. Дори ако човек докосне защитния електрод, той няма да получи удар. Това се обяснява с факта, че при електрохимична антикорозионна защита се използва постоянен ток с ниска мощност, който създава слабо електрическо поле. Освен това има алтернативна теория, според която магнитното поле съществува само между повърхността на тялото и мястото, където са монтирани защитните електроди. Следователно електромагнитното поле, генерирано от електрохимичната защита, е повече от 100 пъти по-слабо от електромагнитното поле на мобилния телефон.