Kako nadmudriti hrđu pomoću metoda elektrokemijske zaštite?

Korozija je jedan od najčešćih i ujedno destruktivnih čimbenika koji utječu na automobil tijekom rada. Razvijeno je nekoliko metoda za zaštitu tijela od toga, a postoje i mjere usmjerene posebno protiv ovog fenomena, kao i složene tehnologije za zaštitu automobila, štiteći ga od raznih čimbenika. U ovom članku razmatra se elektrokemijska zaštita tijela.

Budući da je elektrokemijska metoda zaštite automobila usmjerena isključivo protiv korozije, treba razmotriti razloge koji uzrokuju oštećenja karoserije. Glavne su voda i kemikalije za ceste koje se koriste tijekom hladnog razdoblja. Kada se međusobno spoje, tvore visoko koncentriranu fiziološku otopinu. Osim toga, prljavština koja se nataložila na tijelo dugo zadržava vlagu u porama, a ako sadrži reagense za ceste, privlači i molekule vode iz zraka.

Situacija se pogoršava ako boja automobila ima nedostatke, čak i male veličine. U tom slučaju do širenja korozije dolazi vrlo brzo, a čak ni očuvani zaštitni premazi u obliku temeljnog premaza i cinčanja možda neće zaustaviti ovaj proces. Stoga je važno ne samo stalno čistiti automobil od prljavštine, već i pratiti stanje njegove boje. Temperaturne fluktuacije kao i vibracije također igraju ulogu u širenju korozije.

Također treba istaknuti područja automobila koja su najosjetljivija oštećenjima od korozije. To uključuje:

• dijelovi najbliži površini ceste, tj. pragovi, blatobrani i podvozje;
• zavare zaostale nakon popravka, pogotovo ako je nepismeno izveden. To je zbog visokotemperaturnog "slabljenja" metala;
• osim toga, hrđa često utječe na razne skrivene slabo prozračene šupljine, gdje se nakuplja vlaga i ne suši se dugo vremena.

Razmatrana metoda zaštite tijela od hrđe naziva se aktivnim metodama. Razlika između njih i pasivnih metoda je u tome što prve stvaraju neku vrstu zaštitnih mjera koje ne dopuštaju da čimbenici koji uzrokuju koroziju utječu na automobil, dok drugi samo izoliraju tijelo od atmosferskog zraka. Ova tehnologija je izvorno korištena za zaštitu cjevovoda i metalnih konstrukcija od hrđe. Elektrokemijska metoda smatra se jednom od najučinkovitijih.

Ova metoda zaštite tijela, koja se naziva i katodnom, temelji se na značajkama tijeka redoks reakcija. Zaključak je da se na zaštićenu površinu primjenjuje negativan naboj.

Pomak potencijala provodi se korištenjem vanjskog istosmjernog izvora ili spajanjem na žrtvenu anodu, koja se sastoji od više elektronegativnog metala od zaštićenog objekta.

Princip rada elektrokemijske zaštite automobila je da između površine karoserije i površine okolnih predmeta, zbog razlike potencijala između njih, kroz strujni krug koji predstavlja vlažni zrak prolazi slaba struja. U takvim uvjetima, aktivniji metal podliježe oksidaciji, dok se drugi, naprotiv, smanjuje. Zato se zaštitne ploče od elektronegativnih metala koje se koriste za automobile nazivaju žrtvene anode. Međutim, s prekomjernim pomakom potencijala u negativnom smjeru, razvijanjem vodika, promjenom sastava sloja uz elektrodu i drugim pojavama koje dovode do degradacije zaštitnog premaza i pojave korozije naprezanja štićenog objekt su mogući.

Tehnologija koja se razmatra za automobile uključuje korištenje tijela kao katode (negativno nabijenog pola), a razni okolni predmeti ili elementi ugrađeni na automobil koji provode struju, na primjer, metalne konstrukcije ili mokre površine ceste, služe kao anode (pozitivno nabijeni polovi). U tom slučaju, anoda se mora sastojati od aktivnog metala, kao što su magnezij, cink, krom, aluminij.

Mnogi izvori navode razliku potencijala između katode i anode. U skladu s njima, kako bi se stvorila potpuna zaštita od korozije za željezo i njegove legure, potrebno je postići potencijal od 0,1-0,2 V. Velike vrijednosti malo utječu na stupanj zaštite. U tom slučaju, zaštitna gustoća struje treba biti između 10 i 30 mA/m².

Međutim, ti podaci nisu sasvim točni - u skladu sa zakonima elektrokemije, udaljenost između katode i anode izravno je proporcionalna veličini razlike potencijala. Stoga je u svakom konkretnom slučaju potrebno postići određenu vrijednost razlike potencijala. Osim toga, zrak, koji se u ovom procesu smatra elektrolitom, može provesti električnu struju koju karakterizira velika razlika potencijala (otprilike kW), stoga struja gustoće od 10-30 mA / m² neće biti vođena zrak. Samo "bočna" struja može se pojaviti kao rezultat vlaženja anode.

Što se tiče razlike potencijala, opaža se polarizacija koncentracije u odnosu na kisik. Istodobno, molekule vode koje su pale na površinu elektroda usmjerene su prema njima na način da se oslobađaju elektroni, odnosno dolazi do oksidacijske reakcije. Na katodi se ova reakcija, naprotiv, zaustavlja. Zbog izostanka električne struje oslobađanje elektrona je sporo, pa je proces siguran i nevidljiv. Zbog učinka polarizacije dolazi do dodatnog pomaka potencijala tijela u negativnom smjeru, što omogućuje povremeno isključivanje uređaja za zaštitu od korozije. Treba napomenuti da područje anode izravno proporcionalno određuje učinkovitost elektrokemijske zaštite.

U svakom slučaju, ulogu katode će obavljati karoserija automobila. Korisnik treba odabrati objekt koji će se koristiti kao anoda. Izbor se vrši na temelju radnih uvjeta automobila:

• Za automobile koji miruju, prikladan je obližnji metalni objekt, kao što je garaža (pod uvjetom da je izrađena od metala ili ima metalne elemente), petlja uzemljenja koja se može ugraditi u nedostatku garaže na otvorenom parkiralištu kao katoda.
• Na automobilu u pokretu mogu se koristiti takvi uređaji kao što je gumeni metalizirani "rep" za uzemljenje, zaštitnici (zaštitne elektrode) postavljene na tijelo.

Zbog nepostojanja struje između elektroda, dovoljno je preko dodatnog otpornika spojiti +12 voltnu mrežu automobila na jednu ili više anoda. Potonji uređaj služi za ograničavanje struje pražnjenja baterije u slučaju kratkog spoja anode na katodu. Glavni razlozi kratkog spoja su nepismena ugradnja opreme, oštećenje anode ili njezina kemijska razgradnja uslijed oksidacije. Nadalje, razmatraju se značajke korištenja prethodno navedenih stavki kao anoda.

Korištenje garaže kao anode smatra se najjednostavnijim načinom elektrokemijske zaštite stajaće karoserije automobila. Ako soba ima metalni pod ili podnu oblogu s otvorenim dijelovima željeznih okova, tada će biti osigurana i zaštita dna. Tijekom toplog razdoblja u metalnim garažama opaža se efekt staklenika, međutim, u slučaju stvaranja elektrokemijske zaštite, on ne uništava automobil, već je usmjeren na zaštitu njegovog tijela od korozije.

Vrlo je jednostavno stvoriti elektrokemijsku zaštitu u prisutnosti metalne garaže. Da biste to učinili, dovoljno je spojiti ovaj predmet na pozitivni konektor akumulatora automobila kroz dodatni otpornik i montažnu žicu.

Čak se i upaljač za cigarete može koristiti kao pozitivni konektor, pod uvjetom da u njemu postoji napon kada je paljenje isključeno (ne za sve automobile ovaj uređaj ostaje u funkciji kada je motor isključen).

Prilikom stvaranja elektrokemijske zaštite, petlja uzemljenja se koristi kao anoda prema istom principu kao i metalna garaža o kojoj je gore raspravljano. Razlika je u tome što garaža štiti cijelo tijelo automobila, dok je ova metoda samo njegovo dno. Petlja za uzemljenje nastaje tako da se četiri metalne šipke duljine najmanje 1 m zabiju u tlo po obodu automobila i povuče se žica između njih. Krug je spojen na automobil, kao i na garažu, preko dodatnog otpornika.

Gumeni metalizirani "rep" za uzemljenje je najjednostavniji način elektrokemijske zaštite automobila u pokretu od korozije. Ovaj uređaj je gumena traka s metalnim elementima. Princip njegovog rada je da u uvjetima visoke vlažnosti nastaje razlika potencijala između karoserije automobila i površine ceste. Štoviše, što je veća vlažnost, to je veća učinkovitost elektrokemijske zaštite koju stvara dotični element. "Rep" za uzemljenje ugrađen je u stražnji dio automobila na način da se prilikom vožnje po mokroj cesti raspršuje voda koja izlijeće ispod stražnjeg kotača, jer se time povećava učinkovitost elektrokemijske zaštite.

Prednost repa za uzemljenje je u tome što, osim funkcije elektrokemijske zaštite, rasterećuje karoseriju automobila od statičkog napona. To se posebno odnosi na vozila koja prevoze gorivo, jer je elektrostatička iskra, koja je rezultat nakupljanja statičkog naboja tijekom kretanja, opasna za teret koji se njime prevozi. Stoga se, na primjer, na kamionima za gorivo nalaze uređaji u obliku metalnih lanaca koji se vuku po površini ceste.

U svakom slučaju, potrebno je izolirati rep uzemljenja od karoserije automobila u istosmjernoj struji i, obrnuto, "kratko" u izmjeničnoj struji. To se postiže korištenjem RC lanca, koji je elementarni frekvencijski filter.

Zaštita automobila od korozije elektrokemijskom metodom korištenjem zaštitnih elektroda kao anoda također je dizajnirana za rad u pokretu. Štitnici se postavljaju na najosjetljivija mjesta na koroziji tijela, predstavljena pragovima, krilima, dnom.

Zaštitne elektrode, kao iu svim prethodno razmatranim slučajevima, rade na principu stvaranja razlike potencijala. Prednost ove metode je stalna prisutnost anoda, neovisno o tome stoji li automobil ili se kreće. Stoga se ova tehnologija smatra vrlo učinkovitom, ali ju je najteže stvoriti. To se objašnjava činjenicom da je za osiguranje visoke učinkovitosti zaštite potrebno ugraditi 15-20 zaštitnika na karoseriju automobila.

Kao zaštitne elektrode mogu se koristiti elementi izrađeni od materijala kao što su aluminij, nehrđajući čelik, magnetit, platina, karboksil i grafit. Prve dvije opcije klasificiraju se kao kolapse, odnosno zaštitne elektrode koje se sastoje od njih moraju se mijenjati u razmacima od 4-5 godina, dok se ostale nazivaju nerazornim, jer ih karakterizira znatno veća izdržljivost. U svakom slučaju, štitnici su okrugle ili pravokutne ploče površine 4-10 cm².

Prilikom izrade takve zaštite potrebno je uzeti u obzir neke značajke zaštitnika:

• polumjer zaštitnog djelovanja proteže se na 0,25-0,35 m;
• elektrode se moraju postaviti samo na područja koja imaju lak;
• za pričvršćivanje dotičnih elemenata koristite epoksidno ljepilo ili kit;
• preporuča se očistiti sjaj prije ugradnje;
• neprihvatljivo je prekrivati ​​vanjsku stranu zaštitnika bojom, mastikom, ljepilom i drugim električnim izolacijskim tvarima;
• budući da su zaštitne elektrode pozitivno nabijene kondenzatorske ploče, moraju biti izolirane od negativno nabijene površine karoserije automobila.

Ulogu dielektrične brtve kondenzatora obavljat će boja i ljepilo koji se nalaze između zaštitnika i karoserije automobila. Također treba uzeti u obzir da je udaljenost između zaštitnika izravno proporcionalna električnom polju, pa ih treba postaviti na maloj udaljenosti jedan od drugog kako bi se osigurao dovoljan kapacitet kondenzatora.

Žice do zaštitnih elektroda vođene su kroz bušotine u gumenim čepovima koji zatvaraju rupe na dnu automobila. Na vozilo je moguće ugraditi mnogo malih štitnika ili manje većih zaštitnih elektroda. U svakom slučaju, potrebno je ove elemente koristiti u područjima koja su najosjetljivija na koroziju, okrenuta prema van, budući da ulogu elektrolita u ovom slučaju igra zrak.

Nakon ugradnje ove vrste elektrokemijske zaštite, karoserija automobila neće biti šokirana, jer stvara električnu energiju vrlo male sile. Čak i ako osoba dotakne zaštitnu elektrodu, neće dobiti udarac. To se objašnjava činjenicom da se u elektrokemijskoj antikorozivnoj zaštiti koristi istosmjerna struja male snage koja stvara slabo električno polje. Osim toga, postoji alternativna teorija, prema kojoj magnetsko polje postoji samo između površine tijela i mjesta gdje su postavljene zaštitne elektrode. Stoga je elektromagnetsko polje koje stvara elektrokemijska zaštita više od 100 puta slabije od elektromagnetskog polja mobilnog telefona.