Come superare in astuzia la ruggine usando metodi di protezione elettrochimica?

La corrosione è uno dei fattori più comuni e allo stesso tempo distruttivi che colpiscono un'auto durante il funzionamento. Sono stati sviluppati diversi metodi per proteggere il corpo da esso e ci sono sia misure mirate specificamente contro questo fenomeno, sia tecnologie complesse per proteggere l'auto, proteggendola da vari fattori. In questo articolo viene considerata la protezione elettrochimica del corpo.

Poiché il metodo elettrochimico di protezione dell'auto è diretto esclusivamente contro la corrosione, è necessario considerare i motivi che causano danni alla carrozzeria. I principali sono acqua e prodotti chimici stradali utilizzati durante il periodo freddo. Quando combinati tra loro, formano una soluzione salina altamente concentrata. Inoltre, lo sporco che si è depositato sul corpo trattiene a lungo l'umidità nei pori e, se contiene reagenti stradali, attira anche le molecole d'acqua dall'aria.

La situazione si aggrava se la vernice dell'auto presenta difetti, anche di piccole dimensioni. In questo caso, la diffusione della corrosione avverrà molto rapidamente e anche i rivestimenti protettivi conservati sotto forma di primer e zincatura potrebbero non interrompere questo processo. Pertanto, è importante non solo pulire costantemente l'auto dallo sporco, ma anche monitorare le condizioni della sua vernice. Anche le fluttuazioni di temperatura e le vibrazioni svolgono un ruolo nella diffusione della corrosione.

Va anche notato le aree dell'auto che sono più suscettibili ai danni da corrosione. Questi includono:

• le parti più vicine al manto stradale, ovvero battitacco, parafanghi e sottoscocca;
• saldature lasciate dopo la riparazione, soprattutto se eseguita in modo analfabeta. Ciò è dovuto all'"indebolimento" ad alta temperatura del metallo;
• inoltre, la ruggine colpisce spesso varie cavità nascoste poco ventilate, dove l'umidità si accumula e non si asciuga a lungo.

Il metodo considerato per proteggere il corpo dalla ruggine è indicato come metodi attivi. La differenza tra loro e i metodi passivi è che i primi creano una sorta di misure protettive che non consentono ai fattori di corrosione di influenzare l'auto, mentre i secondi isolano solo la carrozzeria dall'aria atmosferica. Questa tecnologia era originariamente utilizzata per la protezione dalla ruggine di tubazioni e strutture metalliche. Il metodo elettrochimico è considerato uno dei più efficaci.

Questo metodo di protezione del corpo, chiamato anche catodico, si basa sulle caratteristiche del decorso delle reazioni redox. La linea di fondo è che una carica negativa viene applicata alla superficie protetta.

Lo spostamento di potenziale viene effettuato utilizzando una sorgente CC esterna o collegandosi ad un anodo sacrificale, costituito da un metallo più elettronegativo rispetto all'oggetto protetto.

Il principio di funzionamento della protezione elettrochimica dell'auto è che tra la superficie del corpo e la superficie degli oggetti circostanti, a causa della differenza di potenziale tra di loro, una debole corrente passa attraverso il circuito rappresentato dall'aria umida. In tali condizioni il metallo più attivo subisce ossidazione, mentre l'altro, al contrario, si riduce. Ecco perché le piastre protettive in metalli elettronegativi utilizzate per le automobili sono chiamate anodi sacrificali. Tuttavia, con un eccessivo spostamento del potenziale in direzione negativa, l'evoluzione dell'idrogeno, un cambiamento nella composizione dello strato di quasi elettrodo e altri fenomeni che portano al degrado del rivestimento protettivo e al verificarsi di tensocorrosione del protetto oggetto sono possibili.

La tecnologia in esame per le auto prevede l'uso di un corpo come catodo (polo a carica negativa) e vari oggetti o elementi circostanti installati sull'auto che conducono corrente, ad esempio strutture metalliche o superfici stradali bagnate, fungono da anodi (positivamente poli carichi). In questo caso l'anodo deve essere costituito da un metallo attivo, come magnesio, zinco, cromo, alluminio.

Molte fonti danno la differenza di potenziale tra il catodo e l'anodo. In conformità con essi, per creare una protezione completa contro la corrosione del ferro e delle sue leghe, è necessario raggiungere un potenziale di 0,1-0,2 V. Valori elevati hanno scarso effetto sul grado di protezione. In questo caso, la densità di corrente di protezione dovrebbe essere compresa tra 10 e 30 mA/m².

Tuttavia, questi dati non sono del tutto corretti: secondo le leggi dell'elettrochimica, la distanza tra il catodo e l'anodo è direttamente proporzionale all'entità della differenza di potenziale. Pertanto, in ogni caso specifico, è necessario raggiungere un certo valore della differenza potenziale. Inoltre l'aria, considerata in questo processo come un elettrolita, è in grado di condurre una corrente elettrica caratterizzata da una grande differenza di potenziale (circa kW), pertanto una corrente con una densità di 10-30 mA/m² non sarà condotta da aria. A causa dell'umidità dell'anodo può verificarsi solo una corrente "laterale".

Per quanto riguarda la differenza di potenziale, si osserva la polarizzazione della concentrazione rispetto all'ossigeno. Allo stesso tempo, le molecole d'acqua che sono cadute sulla superficie degli elettrodi sono orientate verso di esse in modo tale da rilasciare elettroni, cioè una reazione di ossidazione. Al catodo, questa reazione, al contrario, si interrompe. A causa dell'assenza di corrente elettrica, il rilascio di elettroni è lento, quindi il processo è sicuro e invisibile. A causa dell'effetto della polarizzazione, c'è un ulteriore spostamento del potenziale del corpo nella direzione negativa, che consente di disattivare periodicamente il dispositivo di protezione dalla corrosione. Va notato che l'area dell'anodo determina direttamente proporzionalmente l'efficienza della protezione elettrochimica.

In ogni caso, il ruolo del catodo sarà svolto dalla carrozzeria. L'utente deve selezionare un oggetto che verrà utilizzato come anodo. La scelta viene effettuata in base alle condizioni operative della vettura:

• Per le auto ferme, un oggetto metallico nelle vicinanze, come un garage (purché sia ​​costruito in metallo o abbia elementi metallici), un anello di terra che può essere installato in assenza di un garage in un parcheggio scoperto, è adatto come un catodo.
• Su un'auto in movimento, è possibile utilizzare dispositivi come una "coda" di messa a terra metallizzata in gomma, protezioni (elettrodi di protezione) montati sul corpo.

A causa dell'assenza di flusso di corrente tra gli elettrodi, è sufficiente collegare la rete di bordo dell'auto +12 volt a uno o più anodi tramite una resistenza aggiuntiva. Quest'ultimo dispositivo serve a limitare la corrente di scarica della batteria in caso di cortocircuito anodo-catodo. I motivi principali del cortocircuito sono l'installazione analfabeta delle apparecchiature, il danneggiamento dell'anodo o la sua decomposizione chimica dovuta all'ossidazione. Inoltre, vengono considerate le caratteristiche dell'uso degli elementi precedentemente elencati come anodi.

L'uso di un garage come anodo è considerato il modo più semplice di protezione elettrochimica di una carrozzeria in piedi. Se la stanza ha un pavimento in metallo o un rivestimento per pavimenti con sezioni aperte di raccordi in ferro, verrà fornita anche la protezione del fondo. Durante il periodo caldo, nei garage metallici si osserva un effetto serra, tuttavia, nel caso di creazione di protezione elettrochimica, non distrugge l'auto, ma mira a proteggerne la carrozzeria dalla corrosione.

È molto semplice creare una protezione elettrochimica in presenza di un garage metallico. Per fare ciò, è sufficiente collegare questo oggetto al connettore positivo della batteria dell'auto tramite un resistore aggiuntivo e un filo di montaggio.

Anche l'accendisigari può essere utilizzato come connettore positivo, a patto che sia presente tensione allo spegnimento del contatto (non per tutte le auto questo dispositivo rimane operativo a motore spento).

Quando si crea una protezione elettrochimica, il circuito di terra viene utilizzato come anodo secondo lo stesso principio del garage metallico discusso sopra. La differenza è che il garage protegge l'intero corpo dell'auto, mentre questo metodo è solo il suo fondo. L'anello di terra viene creato infilando nel terreno quattro barre di metallo lunghe almeno 1 m attorno al perimetro dell'auto e tirando un filo tra di esse. Il circuito è collegato all'auto, oltre che al garage, tramite una resistenza aggiuntiva.

La "coda" di messa a terra metallizzata in gomma è il modo più semplice di protezione elettrochimica di un'auto in movimento dalla corrosione. Questo dispositivo è una striscia di gomma con elementi in metallo. Il principio del suo funzionamento è che in condizioni di elevata umidità si crea una differenza di potenziale tra la carrozzeria dell'auto e il manto stradale. Inoltre, maggiore è l'umidità, maggiore è l'efficienza della protezione elettrochimica creata dall'elemento in questione. La "coda" di messa a terra è installata nella parte posteriore dell'auto in modo tale da essere spruzzata con l'acqua che fuoriesce da sotto la ruota posteriore durante la guida su una superficie stradale bagnata, poiché ciò aumenta l'efficienza della protezione elettrochimica.

Il vantaggio della coda di messa a terra è che, oltre alla funzione di protezione elettrochimica, alleggerisce la carrozzeria della vettura dalla tensione statica. Ciò è particolarmente vero per i veicoli che trasportano carburante, poiché la scintilla elettrostatica, che è il risultato dell'accumulo di una carica statica durante il movimento, è pericolosa per il carico da essa trasportato. Pertanto, i dispositivi sotto forma di catene metalliche che si trascinano lungo il manto stradale si trovano, ad esempio, sui camion di carburante.

In ogni caso è necessario isolare la coda di messa a terra dal corpo vettura in corrente continua e, viceversa, “corto” in corrente alternata. Ciò si ottiene utilizzando una catena RC, che è un filtro di frequenza elementare.

La protezione dell'auto contro la corrosione mediante metodo elettrochimico utilizzando elettrodi protettivi come anodi è progettata anche per il funzionamento in movimento. I protettori sono installati nei punti più vulnerabili alla corrosione del corpo, rappresentati da soglie, ali, fondo.

Gli elettrodi di protezione, come in tutti i casi precedentemente considerati, funzionano secondo il principio della creazione di una differenza di potenziale. Il vantaggio di questo metodo è la presenza costante di anodi, indipendentemente dal fatto che l'auto sia ferma o in movimento. Pertanto, questa tecnologia è considerata molto efficace, ma è la più difficile da creare. Ciò è spiegato dal fatto che per garantire un'elevata efficienza di protezione, è necessario installare 15-20 protezioni sulla carrozzeria dell'auto.

Come elettrodi protettivi possono essere utilizzati elementi realizzati con materiali come alluminio, acciaio inossidabile, magnetite, platino, carbossile e grafite. Le prime due opzioni sono classificate come collassanti, ovvero gli elettrodi di protezione da esse costituiti devono essere cambiati ad intervalli di 4-5 anni, mentre le restanti sono dette non distruttive, poiché sono caratterizzate da una durata notevolmente maggiore. In ogni caso i protettori sono piastre rotonde o rettangolari con una superficie di 4-10 cm².

Nel processo di creazione di tale protezione, è necessario tenere conto di alcune caratteristiche dei protettori:

• il raggio dell'azione protettiva si estende a 0,25-0,35 m;
• gli elettrodi devono essere installati solo su aree verniciate;
• per fissare gli elementi in questione, utilizzare colla o stucco epossidico;
• si consiglia di pulire il lucido prima della posa;
• è inaccettabile ricoprire il lato esterno dei protettori con vernice, mastice, colla e altri isolanti elettrici;
• poiché gli elettrodi di protezione sono piastre di condensatori caricate positivamente, devono essere isolati dalla superficie caricata negativamente della carrozzeria.

Il ruolo della guarnizione dielettrica del condensatore sarà svolto dalla vernice e dalla colla posizionata tra le protezioni e la carrozzeria. Va inoltre tenuto conto del fatto che la distanza tra i protettori è direttamente proporzionale al campo elettrico, quindi dovrebbero essere installati a una piccola distanza l'uno dall'altro per garantire una capacità sufficiente del condensatore.

I fili degli elettrodi di protezione vengono condotti attraverso le forature dei tappi di gomma che chiudono i fori sul fondo dell'auto. È possibile installare sul veicolo molti piccoli protettori o meno elettrodi protettivi più grandi. In ogni caso, è necessario utilizzare questi elementi nelle zone più vulnerabili alla corrosione, rivolte verso l'esterno, poiché il ruolo dell'elettrolita in questo caso è svolto dall'aria.

Dopo aver installato questo tipo di protezione elettrochimica, la carrozzeria dell'auto non subirà urti, poiché crea elettricità di una forza molto piccola. Anche se una persona tocca l'elettrodo protettivo, non riceverà un colpo. Ciò è spiegato dal fatto che nella protezione anticorrosione elettrochimica viene utilizzata una corrente continua a bassa potenza, che crea un campo elettrico debole. Inoltre, esiste una teoria alternativa, secondo la quale il campo magnetico esiste solo tra la superficie del corpo e il luogo in cui sono installati gli elettrodi di protezione. Pertanto, il campo elettromagnetico generato dalla protezione elettrochimica è oltre 100 volte più debole del campo elettromagnetico di un telefono cellulare.