Jak přelstít rez pomocí metod elektrochemické ochrany?

Koroze je jedním z nejčastějších a zároveň destruktivních faktorů ovlivňujících auto během provozu. K ochraně těla před ním bylo vyvinuto několik metod a existují jak opatření zaměřená speciálně proti tomuto jevu, tak komplexní technologie pro ochranu automobilu, které jej chrání před různými faktory. V tomto článku se zabýváme elektrochemickou ochranou těla.

Vzhledem k tomu, že elektrochemický způsob ochrany automobilu je zaměřen výhradně proti korozi, je třeba zvážit důvody, které způsobují poškození karoserie. Mezi hlavní patří voda a silniční chemikálie používané v chladném období. Při vzájemné kombinaci tvoří vysoce koncentrovaný solný roztok. Nečistoty usazené na těle navíc dlouhodobě zadržují vlhkost v pórech, a pokud obsahují silniční činidla, přitahují ze vzduchu i molekuly vody.

Situace se zhoršuje, pokud má lak vozu vady, a to i malých rozměrů. V tomto případě dojde k šíření koroze velmi rychle a ani dochované ochranné nátěry v podobě základního nátěru a galvanizace nemusí tento proces zastavit. Proto je důležité nejen auto neustále čistit od nečistot, ale také sledovat stav jeho laku. Svůj podíl na šíření koroze mají i teplotní výkyvy a také vibrace.

Je třeba také poznamenat oblasti vozu, které jsou nejvíce náchylné k poškození korozí. Tyto zahrnují:

• části nejblíže povrchu vozovky, tj. prahy, blatníky a spodek;
• svary zanechané po opravě, zvláště pokud byla provedena negramotně. To je způsobeno vysokoteplotním "zeslabením" kovu;
• navíc rez často postihuje různé skryté špatně větrané dutiny, kde se hromadí vlhkost a dlouho nevysychá.

Uvažovaný způsob ochrany karoserie před korozí se označuje jako aktivní metody. Rozdíl mezi nimi a pasivními metodami spočívá v tom, že první vytvářejí určitá ochranná opatření, která nedovolí, aby faktory způsobující korozi ovlivnily auto, zatímco druhé pouze izolují tělo od atmosférického vzduchu. Tato technologie byla původně používána pro ochranu potrubí a kovových konstrukcí proti korozi. Elektrochemická metoda je považována za jednu z nejúčinnějších.

Tento způsob ochrany těla, který se také nazývá katodický, je založen na vlastnostech průběhu redoxních reakcí. Pointa je, že na chráněný povrch je aplikován záporný náboj.

Posun potenciálu se provádí pomocí externího stejnosměrného zdroje nebo připojením k obětní anodě, sestávající z elektronegativnějšího kovu než chráněný objekt.

Princip fungování elektrochemické ochrany automobilu spočívá v tom, že mezi povrchem karoserie a povrchem okolních předmětů prochází obvodem představovaným vlhkým vzduchem v důsledku rozdílu potenciálů mezi nimi slabý proud. Aktivnější kov za takových podmínek podléhá oxidaci, zatímco druhý je naopak redukován. Ochranné desky z elektronegativních kovů používané pro automobily se proto nazývají obětní anody. Při nadměrném posunu potenciálu v negativním směru, vývoji vodíku, změně složení blízkoelektrodové vrstvy a dalších jevech, které vedou k degradaci ochranného povlaku a vzniku napěťové koroze chráněného objekt jsou možné.

Uvažovaná technologie pro automobily zahrnuje použití karoserie jako katody (záporně nabitý pól) a různé okolní předměty nebo prvky instalované na autě, které vedou proud, například kovové konstrukce nebo mokré vozovky, slouží jako anody (pozitivně nabité póly). V tomto případě musí anoda sestávat z aktivního kovu, jako je hořčík, zinek, chrom, hliník.

Mnoho zdrojů uvádí potenciální rozdíl mezi katodou a anodou. V souladu s nimi, aby se vytvořila úplná ochrana proti korozi pro železo a jeho slitiny, je nutné dosáhnout potenciálu 0,1-0,2 V. Velké hodnoty mají malý vliv na stupeň ochrany. V tomto případě by hustota ochranného proudu měla být mezi 10 a 30 mA/m².

Tyto údaje však nejsou zcela správné – v souladu se zákony elektrochemie je vzdálenost mezi katodou a anodou přímo úměrná velikosti rozdílu potenciálů. Proto je v každém konkrétním případě nutné dosáhnout určité hodnoty rozdílu potenciálů. Navíc vzduch, považovaný v tomto procesu za elektrolyt, je schopen vést elektrický proud charakterizovaný velkým rozdílem potenciálů (přibližně kW), proto proud o hustotě 10-30 mA / m² nebude veden vzduch. V důsledku navlhčení anody se může objevit pouze „boční“ proud.

Co se týče rozdílu potenciálů, pozorujeme koncentrační polarizaci vzhledem ke kyslíku. Přitom molekuly vody, které dopadly na povrch elektrod, jsou k nim orientovány tak, že se uvolňují elektrony, tedy oxidační reakce. Na katodě se tato reakce naopak zastaví. Díky absenci elektrického proudu je uvolňování elektronů pomalé, takže proces je bezpečný a neviditelný. Vlivem polarizace dochází k dodatečnému posunu potenciálu těla v negativním směru, což umožňuje periodicky vypínat zařízení na ochranu proti korozi. Je třeba si uvědomit, že anodová plocha přímo úměrně určuje účinnost elektrochemické ochrany.

V každém případě bude roli katody plnit karoserie vozu. Uživatel musí vybrat objekt, který bude použit jako anoda. Volba se provádí na základě provozních podmínek automobilu:

• Pro auta, která stojí, je vhodný blízký kovový předmět, jako je garáž (za předpokladu, že je postavena z kovu nebo má kovové prvky), zemní smyčka, kterou lze nainstalovat v nepřítomnosti garáže na otevřeném parkovišti. katodu.
• Na jedoucím voze lze použít zařízení jako pryžový pokovený zemnící „ocas“, chrániče (ochranné elektrody) namontované na karoserii.

Vzhledem k absenci proudu tekoucího mezi elektrodami stačí palubní síť auta +12 voltů připojit k jedné nebo více anodám přes přídavný odpor. Posledně uvedené zařízení slouží k omezení vybíjecího proudu baterie v případě zkratu mezi anodou a katodou. Hlavními důvody zkratu jsou negramotná instalace zařízení, poškození anody nebo její chemický rozklad v důsledku oxidace. Dále jsou zvažovány vlastnosti použití dříve uvedených položek jako anod.

Použití garáže jako anody je považováno za nejjednodušší způsob elektrochemické ochrany stojící karoserie. Pokud má místnost kovovou podlahu nebo podlahovou krytinu s otevřenými částmi železného kování, bude zajištěna i ochrana dna. Během teplého období je v kovových garážích pozorován skleníkový efekt, ale v případě vytvoření elektrochemické ochrany neničí auto, ale je zaměřeno na ochranu jeho těla před korozí.

Je velmi jednoduché vytvořit elektrochemickou ochranu v přítomnosti kovové garáže. K tomu stačí připojit tento předmět ke kladnému konektoru autobaterie přes přídavný odpor a montážní drát.

Jako kladný konektor lze použít i zapalovač cigaret, pokud je v něm při vypnutí zapalování napětí (ne u všech vozů toto zařízení zůstává funkční i po vypnutí motoru).

Při vytváření elektrochemické ochrany se zemní smyčka používá jako anoda podle stejného principu jako kovová garáž diskutovaná výše. Rozdíl je v tom, že garáž chrání celou karoserii vozu, přičemž u této metody je pouze její spodek. Zemnící smyčka vznikne zaražením čtyř kovových tyčí dlouhých alespoň 1 m do země po obvodu vozu a mezi nimi se protáhne drát. Obvod je připojen k automobilu, stejně jako garáži, přes přídavný odpor.

Pryžový pokovený zemnící „ocásek“ je nejjednodušší způsob elektrochemické ochrany jedoucího vozu před korozí. Toto zařízení je pryžový pás s kovovými prvky. Princip jeho fungování spočívá v tom, že v podmínkách vysoké vlhkosti vzniká potenciální rozdíl mezi karoserií automobilu a povrchem vozovky. Navíc, čím vyšší je vlhkost, tím vyšší je účinnost elektrochemické ochrany vytvořené příslušným prvkem. Uzemňovací „ocas“ je instalován v zadní části vozu tak, aby byl při jízdě na mokré vozovce rozstřikován vodou vylétající zpod zadního kola, čímž se zvyšuje účinnost elektrochemické ochrany.

Výhodou zemnící koncovky je, že kromě funkce elektrochemické ochrany odlehčuje karoserii vozu od statického napětí. To platí zejména pro vozidla převážející palivo, protože elektrostatická jiskra, která je výsledkem akumulace statického náboje během pohybu, je pro jím přepravovaný náklad nebezpečná. Proto se zařízení v podobě kovových řetězů táhnoucích po povrchu vozovky nacházejí například na nákladních automobilech s pohonnými hmotami.

V každém případě je nutné izolovat zemnící konec od karoserie vozu na stejnosměrný proud a naopak „zkratovat“ na proud střídavý. Toho je dosaženo použitím RC řetězce, což je elementární frekvenční filtr.

Ochrana vozu proti korozi elektrochemickou metodou s použitím ochranných elektrod jako anod je určena i pro provoz za pohybu. Chrániče se instalují do korozně nejzranitelnějších míst karoserie, kterou představují prahy, křídla, dno.

Ochranné elektrody, stejně jako ve všech dříve uvažovaných případech, fungují na principu vytváření rozdílu potenciálů. Výhodou této metody je stálá přítomnost anod bez ohledu na to, zda auto stojí nebo jede. Proto je tato technologie považována za velmi efektivní, ale je nejobtížnější na vytvoření. To se vysvětluje skutečností, že pro zajištění vysoké účinnosti ochrany je nutné na karoserii vozu nainstalovat 15-20 chráničů.

Jako ochranné elektrody lze použít prvky vyrobené z materiálů jako je hliník, nerezová ocel, magnetit, platina, karboxyl a grafit. První dvě možnosti jsou klasifikovány jako kolabující, to znamená, že ochranné elektrody sestávající z nich se musí měnit v intervalech 4-5 let, zatímco ostatní se nazývají nedestruktivní, protože se vyznačují výrazně větší trvanlivostí. V každém případě jsou chrániče kulaté nebo obdélníkové desky o ploše 4-10 cm².

Při vytváření takové ochrany je nutné vzít v úvahu některé vlastnosti chráničů:

• poloměr ochranného působení sahá do 0,25-0,35 m;
• elektrody musí být instalovány pouze na místech, která mají nátěr;
• k upevnění příslušných prvků použijte epoxidové lepidlo nebo tmel;
• před instalací se doporučuje vyčistit lesk;
• je nepřípustné pokrývat vnější stranu chráničů barvou, tmelem, lepidlem a jinými elektroizolačními látkami;
• protože ochranné elektrody jsou kladně nabité kondenzátorové desky, musí být izolovány od záporně nabitého povrchu karoserie vozu.

Roli dielektrického těsnění kondenzátoru bude plnit lak a lepidlo umístěné mezi protektory a karoserií vozu. Je třeba také vzít v úvahu, že vzdálenost mezi chrániči je přímo úměrná elektrickému poli, proto by měly být instalovány v malé vzdálenosti od sebe, aby byla zajištěna dostatečná kapacita kondenzátoru.

Dráty k ochranným elektrodám jsou vedeny průrazy v pryžových záslepkách, které uzavírají otvory ve spodní části vozu. Na vozidlo je možné nainstalovat mnoho malých chráničů nebo méně větších ochranných elektrod. V každém případě je nutné tyto prvky použít v oblastech nejzranitelnějších vůči korozi, směřujících ven, protože roli elektrolytu v tomto případě hraje vzduch.

Po instalaci tohoto typu elektrochemické ochrany nebude karoserie otřesena, protože vytváří elektřinu o velmi malé síle. I když se člověk ochranné elektrody dotkne, nedostane ránu. To se vysvětluje tím, že při elektrochemické antikorozní ochraně se používá stejnosměrný proud s nízkým výkonem, který vytváří slabé elektrické pole. Kromě toho existuje alternativní teorie, podle níž magnetické pole existuje pouze mezi povrchem těla a místem, kde jsou instalovány ochranné elektrody. Proto je elektromagnetické pole generované elektrochemickou ochranou více než 100krát slabší než elektromagnetické pole mobilního telefonu.