Катодная защита автомобиля от коррозии своими руками

Возникновение коррозии — одна из самых распространённых причин выхода автомобиля из строя. Под действием ржавчины поверхность кузова машины очень быстро приходит в негодность и разрушается. Поэтому защита кузова от коррозии — одна из самых важных и обязательных задач, стоящих перед каждым владельцем автомобиля. Перед тем как говорить о том, каким образом может быть организована защита кузова автомобиля от ржавчины, давайте рассмотрим, что собой представляет процесс коррозии и каковы причины его возникновения.

Коррозия капота автомобиля

По сути, процесс коррозии — это окисление металла, которое ведёт к дальнейшему его разрушению. От появления ржавчины большую часть кузова автомобиля защищает лакокрасочное покрытие. Нарушение этого покрытия создаёт незащищённые участки на поверхности кузова автомобиля. Туда попадает влага с различными химически активными добавками. Слой грязи способствует тому, что влага задерживается в трещинках и микроповреждениях лакокрасочного слоя, что приводит к появлению ржавчины.

Можно выделить следующие участки автомобиля, где повышена опасность возникновения очагов коррозии:

• элементы, расположенные в непосредственной близости к поверхности дороги;
• швы после неграмотно выполненной сварки после ремонта автомобиля;
• незащищённые участки с плохой вентиляцией, где проблематично быстрое высыхание влаги.

Очень важно помнить, что своевременное удаление ржавчины — необходимый пункт автомобильного сервиса. Периодически осматривайте свою машину и в случае обнаружения очагов окисления обеспечьте их немедленное удаление. Игнорирование очагов ржавчины или несвоевременное устранение приведут к разрушению структуры металла.

Катодная (электрохимическая) защита: принцип функционирования

Защита кузова автомобиля от коррозии может осуществляться разными путями. Одним из интересных вариантов решения проблемы является катодная (электрохимическая) защита, носящая название «нержавейка».

Это активный способ защиты, он препятствует возникновению причин для развития коррозии. Он использует особенности окислительно-восстановительных химических реакций. Мы при помощи отрицательного электрического заряда воздействуем на тот участок, которому требуется защита от ржавчины.

Потенциал на аноде

Принцип этого метода заключается в том, что между металлом кузова и средой вокруг машины проходит электрический ток, вызванный разницей потенциалов. При этом более активный материал окисляется, а менее активный — восстанавливается.

Поэтому пластины из негативно заряженных металлов принято называть жертвенными анодами. Однако здесь нужно соблюдать определённую осторожность: если сдвиг потенциала слишком велик, может выделяться водород, меняться структура при электродного слоя, наблюдаться «деградация» материала, а не его защита. Катодом в данной схеме выступает поверхность кузова, а положительным зарядом назначаются любые объекты из окружающей среды. Это могут быть части автомобиля, влажная поверхность дороги и т.п.

Следует помнить, что для анода нужен активный материал: магний, алюминий, цинк или хром. Эффективность работы такой схемы напрямую зависит от размера анода.

Катодная защита от коррозии своими руками для авто в гараже

Для автомобиля, который неподвижно хранится в гараже, организовать своими руками электрохимический заслон очень просто. Как уже говорилось выше, в качестве катода выступает сама машина. Анодом может быть назначено само здание гаража, если он сделан из металла. Либо это может быть заземляющий контур, если гараж неметаллический, или машина стоит на стоянке.

Металлический пол или открытые участки из металла снизу будут препятствовать появлению ржавчины на днище машины.

Заземляющий контур создаётся таким образом — вокруг машины забиваем в землю 4 металлических штыря. Их длина должна быть не менее 1 метра. Натягиваем вокруг этих штырей металлическую проволоку. Контур готов — в отличие от металлического здания он будет взаимодействовать только с днищем вашего авто.

Подключение контура или гаража выполняем через резистор — коммутируем его с положительным разъёмом автомобильного аккумулятора.

Катодная защита от коррозии для движущегося автомобиля

Теперь давайте разберём, как своими руками защитить таким способом от коррозии движущуюся машину. Как и в описанном выше способе, авто выступает в роли катода. В качестве анода мы можем использовать заземляющийся«хвост» из резины или защитные электроды.

«Хвост» — это самый простой метод профилактики возникновения ржавчины. Это полоска резины с прикреплёнными металлизированными элементами. Он крепится на задней части транспортного средства таким образом, чтобы свисать и создавать разницу потенциалов между машиной и мокрым покрытием дороги.

С увеличением влажности автоматически возрастает эффективность защиты от окисления. На него попадают брызги из-под колёс машины, что служит на пользу для протекания электрохимического процесса. Дополнительным плюсом «хвоста» является удаление статического напряжения. Например, транспорт с огнеопасным грузом использует даже такое средство, как металлические цепи, которые волочатся по дороге — таким образом происходит удаление статического заряда, по причине которого может возникнуть искра и спровоцировать возгорание.

Заземляющий «хвост» из резины

Использование защитных электродов годится как для движущихся машин, так и для неподвижного транспорта. Для создания эффективной системы нужно поставить на авто около 15—20 элементов. Это круглые или квадратные пластинки размером от 4 до 10 квадратных сантиметров. Для их изготовления годятся алюминий, нержавейка, магнетит, графит, платина. Алюминий и нержавейка со временем разрушаются — их нужно будет менять через каждые 4 года.

Такие элементы имеют следующие свойства:

• действуют в радиусе до 0,35 м;
• ставятся лишь на окрашенные участки машины;
• крепятся при помощи эпоксидного клея или шпатлёвки;
• перед монтажом необходима зачистка;
• наружная сторона не покрывается никакими изолирующими материалами;
• необходима изоляция электродов от отрицательно заряженного кузова авто

Заключение

Каждый владелец авто должен уделять должное внимание профилактике возникновения коррозии на кузове авто. Для этого следует периодически проводить осмотр и удаление очагов ржавчины, контролировать целостность лакокрасочного покрытия и пользоваться антикоррозионными мастиками для незащищённых участков.

Очень эффективным средством профилактики процессов окисления является катодная защита кузова машины. Такая схема выглядит довольно несложно и может быть реализована без особых проблем своими руками.

Чтобы такая система работала эффективно, хорошо изучите принцип действия электрохимического метода и придерживайтесь всех рекомендаций в процессе работы. Если вы будете точно следовать всем пунктам инструкции, ваше авто получит надёжный щит, который будет препятствовать возникновению ржавчины на любых участках.

Нашел я статью в сети, про катодную защиту она меня очень заинтриговала …чуть ниже привожу ее …

. Автомобиль, проехавший по дороге, посыпанной реагентом, становится жертвой коррозии. И чем больше автомобиль будет забрызган грязью с дорожного полотна, тем активнее будет коррозия кузова. Реагент, находящийся на поверхности кузова, даже в сухом гараже притягивает к себе молекулы воды из воздуха, как любая соль. И чем выше влажность воздуха, тем активнее пагубное воздействие реагента.Соль делает своё коварное дело в любых условиях, разница лишь в скорости коррозии металла. Хорошо, если металл окрашен, а если имеется хотя бы небольшая царапина, то ржавчина сразу туда проникает. И не везде помогут антикоррозийные покрытия, или мастики. Ведь мелкую царапину изначально трудно заметить, а когда она превратится в сквозную коррозию, будет уже поздно. Да и необходимо постоянно следить за кузовом, чтобы своевременно закрасить краской, или замазать антикорозийкой появившийся скол краски от удара камня.

Думаю Вы замечали, отечественные автомобили ржавеют очень быстро, европейские немного медленнее, а японские автомобили – наиболее стойкие к коррозии. Для уменьшения коррозии, ещё на этапе производства автомобиля применяют различные способы защиты кузова. Например, японцы, живущие на островах, в условиях влажного морского климата применяют специальную обработку кузова автомобиля высокими частотами. Один из способов защиты от коррозии – оцинковка поверхности металла. Замечено, что после ремонта автомобиля, сварные швы наиболее подвержены коррозии. Ускорение коррозии происходит из-за высокотемпературного «ослабления» металла.
Наиболее простым и действенным способом защиты кузова автомобиля от коррозии является – катодная защита. Это вид активной – электрохимической защиты.
Изучая эту тему в Интернете, я столкнулся с тем, что она описывается не совсем «специалистами». Статьи либо пишутся автолюбителями, мало соображающими в электронике, либо электронщиками, мало понимающими в электрохимических процессах и плохо представляющими принцип катодной защиты на автомобилях. Поэтому, в основном у них получается экспериментальный, не оптимальный и малоэффективный вариант устройств защиты. В этой статье, мы рассмотрим принцип и способы реализации катодной защиты от коррозии и разработаем оптимальный её вариант.
Принцип действия катодной защиты состоит в следующем:
В качестве катода (минуса) используется корпус автомобиля, а в качестве анода (плюса) – металлические сооружения, различные пластины и другие окружающие поверхности, проводящие ток, в том числе и влажное дорожное покрытие. Из-за разности потенциалов между защищаемой поверхностью металла и поверхностью «анода» по цепи, образующейся через влажный воздух, проходит слабый ток. На аноде происходит реакция окисления — освобождение электронов. Анод, постепенно окисляясь, разрушается, а разрушение катода наоборот прекращается.
В некоторых статьях Интернета по теме катодной защиты приводится разность потенциалов между катодом и анодом: Для железа и его сплавов полная защита от коррозии достигается при потенциале 0,1…0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала в сторону увеличения мало влияет на степень защиты. Плотность защитного тока должна быть в пределах 10…30 мА/м2.
На самом деле эти цифры кем-то «надуманы» для тех, кто не знает, что такое электрический ток. Но мы то с Вами знаем. Анод и катод можно расположить на расстоянии одного сантиметра друг от друга, а можно и на расстоянии нескольких сантиметров и даже метров. По законам электрохимии, для эффективности, чем дальше электроды находятся друг от друга, тем больше должна быть разница потенциалов. Поэтому говорить о конкретном значении в 0,1…0,2 вольта – неправильно. Кроме того, воздух, который используется в качестве электролита, проводит электрический ток только с большой разницей потенциалов – порядка киловольт, а маленькое напряжение ему «как слону дробина». Поэтому, по закону Ома, о наличии защитного тока, как и о его плотности в пределах 10…30 мА/м2 говорить также нелепо. Этого тока просто не будет!
Другое дело, если мы будем рассуждать не об электрическом токе, а о разности зарядов (или потенциалов). Тогда можно будет говорить о концентрационной поляризации по кислороду, при котором молекулы воды, попадая на поверхность металла, ориентируются на поверхностях электродов так, что на аноде происходит освобождение электронов — реакция окисления, а на катоде наоборот, окисление прекращается. Так как электрический ток отсутствует, то освобождение электронов происходит очень медленно. Этот процесс безопасен и не заметен для глаз. Учитывая эффект поляризации молекул воды, наблюдается дополнительное смещение потенциала кузова автомобиля в отрицательную сторону, что позволяет периодически выключать устройство защиты от коррозии (при ремонте автомобиля, зарядке аккумулятора и т.п.). Особо необходимо отметить важный момент, чем больше площадь анода (анодов), тем эффективнее защита.
В качестве защищаемого катода, как было описано ранее, используется корпус автомобиля. Нам необходимо выбрать, что мы будем использовать в качестве анода.
Ещё раз повторюсь, для работы схемы защиты нам не требуется ток, протекающий между электродами. Если он будет, то это будет «побочный» ток, который может возникнуть в результате намокания анодов, колёс автомобиля и т.д. Это ток разряжающий аккумулятор и не более того. Поэтому автомобильную бортовую сеть + 12 вольт достаточно подключить к аноду (нескольким анодам) через добавочный резистор. Основное назначение резистора – ограничение тока разряда аккумуляторной батареи в случае замыкания анода на катод, которое может произойти по причинам «неудачной установки», повреждения анода, его химического разложения в результате окисления и т.д.
Варианты анодов, применяемых на автомобиле, находящемся на стоянке (гараже): металлическое сооружение, находящееся в непосредственной близости от автомобиля, например металлический гараж, в котором хранится автомобиль; контур заземления, используемый при отсутствии металлического гаража, в том числе на открытой стоянке. Другие варианты анодов, применяемых на движущемся, или находящемся на стоянке (гараже) автомобиле: металлизированный резиновый заземляющий «хвост»; защитные электроды (протекторы) на кузове автомобиля.
Рассмотрим все перечисленные варианты
1. Использование металлического гаража в качестве анода является наиболее простым способом защиты главным образом внешних металлических поверхностей облицовки автомобиля. Если пол в гараже также железный, или содержит открытые участки металлической арматуры, то тогда защищается и поверхность днища автомобиля. Летом, как правило, в металлическом гараже – парниковый эффект, который при катодной защите не разрушает, а наоборот сохраняет и очищает кузов автомобиля от коррозии. Для создания такой защиты достаточно корпус гаража подключить к плюсу аккумуляторной батареи, установленной в автомобиле через обыкновенный добавочный резистор и монтажный провод. В качестве плюса, можно использовать прикуриватель, при условии, что в нём есть напряжение в режиме стоянки при отключенном замке зажигания (не у всех автомобилей при отключенном зажигании работает прикуриватель).
2. Использование контура заземления в качестве анода подобно использованию металлического гаража. Разница состоит лишь в том, что главным образом от коррозии защищается днище автомобиля. Для создания лучшего контура заземления, по периметру автомобиля необходимо забить в грунт четыре металлических кола (стержня) длиной не менее одного метра. Колы, электрически соединяются друг с другом с помощью проволоки. Контур подключается к автомобилю точно так же, как и корпус гаража – через добавочный резистор.
3. Металлизированный резиновый заземляющий «хвост» — простой и эффективный способ защиты движущегося автомобиля. В условиях влажного воздуха – дождя, мокрого дорожного покрытия, создается разность потенциалов между кузовом автомобиля и дорожным покрытием. Влажный воздух и мокрое дорожное полотно усиливает коррозию кузова автомобиля, но в данном случае наблюдается обратное — чем больше влажность, тем эффективнее антикоррозийная работа заземляющего хвоста. Хвост устанавливается сзади автомобиля так, чтобы в сырую погоду, при движении автомобиля, на хвост летели брызги воды от заднего колеса. Это улучшает эффективность антикоррозийной защиты.
Вторая функция заземляющего хвоста – он выполняет функцию антистатического приспособления. Я думаю, вы замечали, на бензовозах всегда волочится и гремит металлическая цепь, предназначенная для исключения накопления статического заряда на корпусе автомобиля и как следствие – исключения возникновения электрической искры, опасной для перевозимого груза. В некоторых статьях Интернета пишут, что цепь, волочащаяся за бензовозом – это антикоррозийное приспособление. К таким наблюдениям можно отнестись только с улыбкой.
Хвост должен быть изолирован от корпуса автомобиля по постоянному току и наоборот «закорочен» на корпус по переменному току. Достигается это RC-цепочкой, представляющей собой элементарный частотный фильтр.
4. Использование в качестве анодов защитных электродов — протекторов, практически отдельная тема. Элементарные металлические пластинки — «защитные протекторы» прикрепляются в наиболее уязвимых для коррозии местах — под крыльями, на днище кузова, на порогах. Они отвлекают на себя ржавчину за счёт того же эффекта, что и все предыдущие варианты анодов. Достоинство такого способа – постоянное наличие анода, стоит машина или едет. Такая локальная защита, говорят, дает хорошие результаты. Правда, анодов надо установить штук 15-20. Это трудоемко, но думаю «овчинка выделки стоит».
В качестве защитных электродов (анодов) могут использоваться как разрушающиеся материалы (нержавеющая сталь, алюминий), требующие замены через 4…5 лет, так и неразрушающиеся. В качестве неразрушающихся электродов можно применять карбоксил, магнетит, графит или платину. Защитные электроды выполняются в виде прямоугольных либо круглых пластин площадью 4…10 см2.
При установке и монтаже электродов следует помнить, что:
— один защитный электрод защищает площадь с радиусом около 0,25…0,35 м;
— защитные электроды устанавливаются только на места, защищенные лакокрасочным покрытием;
— для крепления электродов рекомендуется использовать только эпоксидный клей или шпатлевку на его основе, предварительно зачистив глянец (эпоксидный клей на глянец не прилипает), но думаю, что это не догма;
— наружную сторону защитных электродов (где нет пайки) нельзя покрывать мастикой, краской, клеем или другим электроизоляционным покрытием.
Пластины-протекторы — это положительные пластины конденсатора, которые должны быть изолированы от отрицательной пластины — кузова автомобиля. Но расстояние между пластинами должно быть небольшим, чтобы ёмкость этого конденсатора была достаточной — на большом расстоянии между пластинами электрическое поле будет стремиться к нулю. Лакокрасочное покрытие автомобиля и эпоксидный клей, находящиеся в промежутке между кузовом и пластинами — это диэлектрическая прокладка конденсатора.

Установка электродов в этих точках наиболее эффективна:
1 — коробчатые усилители брызговиков; 2 — места крепления фар и подфарников; 3 — нижняя часть передней панели; 4 — полости за щитками-усилителями передних крыльев; 5 — внутренние поверхности дверей и порогов; 6, 7 — передняя нижняя часть заднего крыла и арка колеса по стыку с крылом; 8 — фартук задней панели.

Провода к протекторным пластинам подключаются через проколы в резиновых заглушках, закрывающих отверстия в днище автомобиля, которые предусмотрены его конструкцией.
Другой вариант использования меньшего количества электродов, но с большей площадью самих пластин:

Выглядит вполне логично, зачем устанавливать много электродов малой площади, если можно установить мало электродов, но большего размера. Главное, установить их в местах наиболее подверженных коррозии, или вблизи этих мест. Кроме того, в связи с тем, что в качестве «электролита» выступает влажный воздух, пластины должны располагаться обращёнными не внутрь (внутри короба, куда не проникает влага), а наружу – навстречу агрессивной среде, например брызгам от колеса.
Кузов автомобиля током бить не может, так как токи антикоррозийной защиты очень слабые. Даже если вы положите голую пластину под обнажённое «седалище», вы почувствуете только твёрдый металл этой пластины, не более. В антикоррозийной защите используется слабый постоянный ток, который создает слабое электрическое поле, а по альтернативной теории электрического тока — магнитное поле, только в промежутках между кузовом и местом установки протекторов. Поэтому электромагнитное поле обыкновенного сотового телефона более, чем в 100 раз сильнее, поля создаваемого катодной защитой.
Думаю, что элементарных теоретических понятий достаточно, поэтому перейдём к разработке устройства антикоррозийной защиты.
Учитывая особенности и специфику использования различных вариантов анодов, конечно лучшим вариантом является одновременное использование всех перечисленных ранее способов.
Схема устройства простейшая. Самое сложное – изготовление «заземляющего хвоста» и установка «протекторных пластин».
Изучая вопрос протекторной защиты в Интернете, я не встретил ни одной схемы, которая оптимально выполняет задачу защиты от ржавчины. Вернёмся к тому, что в некоторых статьях пишут, что полная защита от коррозии достигается при потенциале 0,1…0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала в сторону увеличения мало влияет на степень защиты. Мы не будем оспаривать этого предлагаемого значения. Защитного тока фактически не существует, он возникает только в случае «появления» проводника, образующегося за счёт проводимости воды, попадающей на пластины протекторов, или на покрышки колёс. Исходя из этого, можно сделать вывод: Если мы будем стремиться к значению 0,1…0,2 вольта, тогда придется ставить делитель напряжения, а это — лишний – паразитный разряд аккумулятора впустую. Если увеличение потенциала, не ухудшает степень защиты, тогда проще подать на аноды все 12 вольт, которые будут сами по себе «падать» в зависимости от влажности пластин. Достигается это обыкновенным добавочным резистором. Необходимо рассчитать его на такой ток, при котором в случае замыкания протекторных пластин на корпус автомобиля, происходит «безопасный» разряд аккумуляторной батареи. Абсолютно все, встречающиеся в Интернете схемы катодной защиты либо имеют фиксировано малую разницу потенциалов между анодом и катодом (до 1,8 вольта), либо имеют большую разницу потенциалов (до 8…11 вольт), но авторы этих схем описывают их, как «выдающие» 0,1…0,2 вольта. Разница этих схем – в максимальном токе, определяемом добавочным резистором. Непонятно, они или сами не умеют рассчитать простейший делитель напряжения, или пытаются обмануть Вас?
Из руководства по эксплуатации автомобиля, автомобилисты знают, что устойчивый пуск двигателя с помощью стартера возможен, если емкость аккумулятора составляет не менее 60% номинальной. Если использовать одно из устройств, публикуемых авторами разных статей с током потребления 5 мА, то время, в течение которого аккумулятор можно не подзаряжать составит 40 дней. С учетом саморазряда аккумулятора это время будет еще меньше. При постоянном использовании автомобиля это не опасно, но если Вы собрались в отпуск, или длительную командировку, то такое устройство следует отключить от аккумулятора автомобиля.
Приведу популярную схему катодной защиты, даже с рисунками протекторов:

На рисунке, вывод «Вых.» подсоединяется на пластины-протекторы. Против таких протекторов я ничего не имею, поскольку их геометрия мало влияет на степень защиты (можете вырезать хоть звездочку), а влияет лишь площадь пластин.
Определим, какое же напряжение подается на пластины, и какой ток потребляет устройство?
На кристалле светодиода HL1 типа АЛ307БМ падение постоянного прямого напряжения равно 2 В (из справочника).
Остальные 10 В падают на резисторах.
Общее сопротивление R1+R2+R3 будет равно 4855 Ом (R1+R2 в параллель и R3 последовательно).
Ток делителя будет равен Iдел = U / Rобщ. = 10/4855 = 2,1 mA.
Отсюда: Напряжение на выходе Uвых = Iдел * R3 + UHL1 = 2,26 * 4300 + 1 = 10,8 B.
Где же заявляемые 0,1…0,2 вольта? Мало того, в этой схеме, проходящий через светодиод ток 2,1 mA его толком и не зажжёт, у светодиода номинальный ток 10 mA.
Кроме того, на лицо «паразитный» ток разряда аккумуляторной батареи – через делитель. Вывод: схема придумана малограмотным экспериментатором.
Подобная схема с «паразитным» разрядом аккумуляторной батареи приводится в схеме с заземляющим хвостом:

О катодной защите кузова ранее писалось в здесь>>> но в этот раз немного дополним эту статью.

Ржавчина — враг номер один почти любого металла. «Рыжая чума», с завидным упорством и постоянством превращающая сотни тонн сверкающей высокосортной, легированной стали в груды коричневого порошка. Болезнь, для которой не существует преград. Но существуют лекарства и от нее: гальванические покрытия, лаки и краски, битумы и мастики — все они в принципе должны защитить металл. Но на деле все не так просто.

Очень остро проблема защиты от коррозии стоит, к примеру, перед автомобилистами. Общеизвестно, что если не принимать определенных мер, то кузов автомобиля в течение четырех-пяти лет может превратиться буквально в ржавое решето. Зачастую не помогают ни лакокрасочные покрытия, ни мастики, поскольку кузов имеет немало закрытых полостей, пазух, карманов, коробов, в которых дорожная грязь и сырость, замешанные на поваренной соли, создают великолепные условия для электрохимической коррозии. А при современной толщине автомобильного стального листа это приводит к весьма быстрому его выходу из строя.

Но от коррозии можно не только защищаться броней из лака или хрома, ее можно и обмануть, подсунув в виде приманки такой лакомый кусочек, как металл с более высоким электродным потенциалом.
Электродный потенциал? А какое он, собственно, имеет отношение к коррозии металлов? Оказывается, самое непосредственное.

Если опустить в сосуд с электролитом два электрически связанных между собой металлических электрода, то один из них начнет растворяться, другой же останется в неприкосновенности. Так вот, оказывается, растворяется металл, электродный потенциал которого выше. Это свойство гальванической пары и дало возможность использовать эффект сохранения катода для предохранения от электрохимической коррозии кузова автомобиля.

Судостроители давно уже используют этот принцип предохранения внутренней части трюма от коррозии — они размещают внутри корпуса специальные металлические аноды (из металла с более высоким электродным потенциалом, чем у металла корпуса). Этот способ недавно взяли на вооружение и автомобилисты.

Для анодной защиты применяют оребренные (для увеличения поверхности) куски цинка С помощью вделанных в них постоянных магнитов они прикрепляются в наиболее труднодоступных и загрязняемых местах кузова. Электрическая связь осуществляется многожильным проводом: с помощью винтов цинковый анод подсоединяется к кузову.

На его ребрах собирается дорожная грязь, влага, поваренная соль и комплект «цинк — сталь» начинает работать так, как работает всем известный гальванический элемент. При работе такой «батареи» происходит растворение цинкового анода, катод в данном случае не расходуется.

Рис. 1. Комплект для анодной защиты кузова автомобиля:
1 — оребренный цинковый электрод, 2 — соединительный провод.

Процесс коррозии напоминает работу гальванического элемента, поскольку сталь представляет собой, в основном, сплав железа и углерода, то есть веществ с различными электродными потенциалами. При попадании на поверхность такого сплава электролита между молекулами железа и углерода начинает идти электрохимическая реакция, сопровождающаяся растворением анода (железа) и переходом его в гидраты, а затем и в окислы.

Рис. 2. Установка электрода в колесной нише.

Присутствие же электрически связанного с основным металлом цинкового электрода в корне меняет картину. По отношению, как к железу, так и к углероду цинк представляет собой металл с более высоким электродным потенциалом, то есть выступает в роли анода. Поэтому при наличии электропроводной среды, которая практически всегда присутствует на поверхностях автомобильного кузова, электрохимическая реакция идет с растворением анода (цинка), при сохранении катода, то есть металла кузова.

Рис. 3. Установка электродов в этих точках наиболее эффективна:

1 — коробчатые усилители брызговиков, 2 — места крепления корпусов фар и подфарников, 3 — нижняя часть передней панели, 4 — полости за щитками-усилителями передних крыльев, 5 — внутренние поверхности дверей, 6, 7 — передняя нижняя часть заднего крыла и арка колеса по стыку с крылом, 8 — фартук задней панели.

Как показали эксперименты, цинкового электрода величиной со спичечную коробку хватает на 3-5 лет.

Обманите «рыжую чуму». Подсуньте ей приманку — кусочек металла с электродным потенциалом выше, чем у стали. Коррозия охотно вцепится в него, забыв про кузов вашего автомобиля как минимум на три год.

Электрохимическая защита автомобиля от коррозии: катодный, анодный методы борьбы с ржавчиной

Коррозия – наиболее распространенная причина разрушения металлических поверхностей вашего автомобиля. Продукт коррозионного процесса – это ржавчина – оксид железа. Коррозия металла не останавливается ни на секунду – она начинается в момент рождения автомобиля и распространяется по кузову, днищу, что неизменно приведет в негодность автомобиль, если ничего с этим не делать. Электрохимическая защита автомобиля от коррозии – один из лучших вариантов уберечь свою машину от ржавения.

Как защитить автомобиль

Есть три эффективных способа электрохимической защиты от коррозии:

1. Пассивные методы борьбы. Принцип базируется на изоляции автомобиля от губительного воздействия агрессивной среды.
2. Метод активной защиты. Это комплекс работ по защите металлических поверхностей автомобиля.
3. Преобразующий метод. Направлен на борьбу с уже возникшей ржавчиной: удаление, выжигание, модификация ржавчины.

Наиболее действенный способ – активный, а самой перспективной считают электрохимическую защиту кузова от коррозии. Методов защиты от электрохимической коррозии есть два:

• катодный метод,
• анодный метод.

Катодная электрохимическая защита

Самым популярным методом является катодная защита – это метод подразумевает сдвиг потенциала корпуса в отрицательную сторону.

Принцип катодной защиты заключается в прохождении тока, вызванного разницей потенциалов между металлом кузовных деталей машины и средой вокруг нее. Более активный материал при этом окисляется, менее активный — восстанавливается.

Электрозащита выполняется с помощью прибора, подключенного к источнику постоянного тока, – этот тип принято называть электронной защитой.

Для этого нужен электронный модуль, который можно приобрести либо изготовить самостоятельно. Он монтируется в салоне автомобиля и подсоединяется к бортовой сети.

Защитный прибор временами следует отключать, так как слишком сильное смещение потенциала может спровоцировать растрескивание металла – этот нюанс можно назвать единственным недостатком катодной защиты от коррозии.

Гаражное хранение – отличный способ защиты

Обезопасить автомашины от ржавения, которые находятся в неподвижном состоянии, можно в гараже, поскольку он предохраняет автомобиль от негативного воздействия. Достаточно подключить кузов к одной из металлических стен. Использование металлического гаража в качестве анода – самый простой и доступный метод электрохимической защиты. Если гаража нет, можно также использовать контур заземления на открытой стоянке.

Читайте также: Как помыть и высушить фары изнутри при этом не разбирая их

Если в гараже пол выполнен из металла или есть открытые участки с железной арматурой, то днище машины тоже будет защищено. Летом металлические гаражи создают парниковый эффект, но если выполнить электрохимическую защиту, то он не будет разрушать металлические поверхности, а, наоборот, будет защищать кузов от коррозии.

Есть смысл обеспечить оградить свою технику от коррозии, чтобы не подвергать ее действиям ржавчины и в будущем не плакать над изможденным кузовом.

Для эффективной работы любой из систем, изучите принцип действия электрохимической защиты, придерживайтесь рекомендаций, следуйте инструкциям и тогда ваш автомобиль получит хороший щит, который обеспечит внешний вид машине и отличное настроение ее владельцу.

Катодная защита от коррозии для движущегося автомобиля

Как своими руками защитить движущуюся машину? Автомобиль в этом случае выступает в качестве катода, а в роли анода водители используют заземление, как защиту автомобиля – резиновый «хвост» или защитные электроды.

«Хвост» — простейший метод профилактики коррозии. С виду это резиновая полоска с вставленными металлизированными элементами. Как правило, ее крепят к задней части машины таким образом, чтобы она свисала и создавала разницу потенциалов между кузовом автомобиля и покрытием дороги.

Огромный плюс «хвоста» — контроль над статическим напряжением. К примеру, на транспортных средствах, перевозящих огнеопасные грузы, применяют в качестве анодов-«хвостов» металлические цепи, которые контактируют с дорогой – так удаляется статика, по причине которой может возникнуть возгорание.

Применение анодной методики

Принцип анодной защиты от коррозии – это принцип некой жертвенности. Пластины, выполненные из цинка, алюминия или меди, устанавливаются в местах, где коррозионные процессы наиболее активны, и перетягивают губительный процесс окисления на себя – в данном случае корпус автомобиля является анодом. Протекторы зачастую устанавливают в зоне крепления брызговиков, на внутренних поверхностях порожков и т.п.

Читайте также: 7 секретов и особенностей полировки автомобильного кузова

Защитить кузов автомобиля от коррозии можно своими руками, изготовив подобные защитные протекторы. Металл, из которого выполнены защитные электроды, может быть разным. Существует два варианта:

Разрушающиеся протекторы. Такие электроды недолговечны – их нужно менять раз в четыре года. Это алюминиевые протекторы, магниевые протекторы, нержавейка, цинковые протекторы.
Неразрушающиеся. Служат намного дольше, однако, и стоимость их гораздо выше. Платина, графит, магнетит – все эти металлы используют в качестве протекторов.
Необходимо знать правила инсталляции таких анодов:

• форма протектора прямоугольная или круглая. Площадь колеблется от 4 до 10 кв. см.,
• один элемент способен обезопасить до 35 см площади автомобиля,
• устанавливать электрод можно на лакокрасочное покрытие при помощи эпоксидного клея, но в некоторых случаях пластины нужно присверливать к корпусу – это уже определенный недостаток, которым располагает протекторная защита автомобиля,
• пластину следует устанавливать навстречу брызгам.

Оцинковка кузова

Оцинковку кузова выполняет завод-изготовитель. Как правило, кузовные элементы будущей машины погружаются в емкость с расплавленным цинком. Толщина металла, который осядет на поверхности, не больше 2 мкм. Здесь действует принцип, основанный на электрохимических процессах, а именно цинк отбирает окислительные процессы на себя.

Вообще, оцинковка может выполняться тремя способами:

1. Термический, о котором говорилось выше.
2. Гальванический способ. Деталь погружают в электролит и цинк налипает на деталь.
3. Холодный способ. Деталь окрашивают цинкосодержащим составом.

Цинковое покрытие имеет один недостаток – все дело в микропорах, которые есть в цинке.

Буквально через год оцинковка перестает работать должным образом. Большую эффективность предоставляет современный метод катафорез, который предусматривает нанесение 7-9 мкм. цинка. Таким образом срок эксплуатации покрытия возрастает до 10 лет.

Защита машины – процесс обязательный и автовладелец должен это понимать. Все перечисленные способы хороши и действенны, но катодный способ все же намного лучше остальных.

Загрузка…

Катодная защита автомобиля от коррозии » Полезные самоделки

Метод катодной защиты от коррозии уже давно применяется на самых разнообразных объектах. Например, на кораблях устанавливают специальные протекторы, которые, растворяясь в морской воде, обеспечивают защиту корпуса судна. Подземные трубопроводы перед укладкой обрабатывают антикоррозийными составами и обматывают специальной лентой. На определенном расстоянии от трубопровода закапывают анод (электрод) — металлическую болванку, к которой подключают «плюс» источника постоянного тока, а к самой трубе — «минус». Благодаря разности потенциалов между электродом и защищаемым металлом в цепи образующегося электролита (влага, соль и т.п.) проходит ток. На аноде происходит освобождение электронов — реакция окисления, и саморастворение катода прекращается [1, 2].

При катодной поляризации металлу нужно сообщить такой отрицательный потенциал, при котором его окисление становится термодинамически маловероятным.Для железа и его сплавов полная защита от коррозии достигается при потенциале 0,1…0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала мало влияет на степень защиты. Плотность защитного тока должна быть в пределах 10…30 мА/м2.
Кроме того, со временем на металле за счет концентрационной поляризации по кислороду наблюдается дополнительное смещение потенциала в отрицательную сторону, что позволяет периодически выключать устройство (при ремонте автомобиля, зарядке аккумулятора и т.п.)[3].

Устройство защиты от коррозии состоит из электронного блока и защитных электродов. На корпусе электронного блока размещают световую индикацию работы устройства.

Устройство позволяет поддерживать значение потенциала влажных участков поверхности кузова на уровне, необходимом для полной остановки и прекращения коррозийных процессов за счет разрушения защитных электродов.

В качестве защитных электродов (анодов) могут использоваться как разрушающиеся материалы (нержавеющая сталь, алюминий), требующие замены через 4…5 лет, так и неразрушающиеся. В качестве неразрушающихся электродов можно применять карбоксил, магнетит, графит или платину. Защитные электроды выполняются в виде прямоугольных либо круглых пластин площадью 4…9 см2.

 

На рисунке приведена схема простого антикоррозийного устройства, которое может успешно справляться с явлениями коррозии. Конечно, в простейшем виде устройство катодной защиты может состоять из защитных электродов и проводов, подключаемых непосредственно на «плюсовую» клемму аккумулятора. Однако здесь трудно контролировать возможное короткое замыкание электродов с кузовом автомобиля и его работу в целом. Для этого в устройстве в цепь делителя напряжения R1, R2, R3 включен светодиод VD1, который в рабочем режиме светится ровным светом, потребляя незначительный ток от аккумулятора (около 2 мА).
Если вдруг один из защитных электродов замыкается на кузов автомобиля, светодиод VD1 прекращает светиться. В этом случае необходимо найти-и устранить замыкание. При повышенной влажности кузова светодиод VD1 может в небольших пределах изменять свое свечение, что указывает на работу катодной защиты. Кроме того, данное устройство имеет высокую надежность, поскольку дает при коротком замыкании выхода с кузовом ток перегрузки не более 25…30мА. 

При установке и монтаже устройства следует помнить, что: 

— один защитный электрод защищает площадь с радиусом около 0,25…0,35 м;
— защитные электроды устанавливаются только на места, защищенные лакокрасочным покрытием;
— использовать можно только эпоксидный клей или шпатлевку на его основе;
— наружную сторону защитных электродов (где нет пайки) нельзя покрывать мастикой, краской, клеем или другим электроизоляционным покрытием.
Электронный блок устанавливается в любом месте автомобиля и присоединяется к общей схеме электрооборудования автомобиля. При этом необходимо, чтобы электронный блок оставался включенным даже при отключенном общем электрооборудовании автомобиля.

В целом устройство потребляет не больше чем часы автомобиля и гарантирует длительную эффективную работу даже при сильно разряженном аккумуляторе.

Еще одна Электрическая схема простейшего устройства приведена на рис. 2

 

Устройство содержит делитель напряжения, выполненный на двух резисторах сопротивлением R1 и R2 соответственно. Верхний по схеме вывод резистора R1 соединен с положительным выводом аккумулятора, нижний по схеме вывод резистора R2 соединен с отрицательным выводом. При таком соединении резисторов в точке Б относительно метала кузова автомобиля будет потенциал V1, который определяется из выражения
U = Е х R2/(R1 + R2)
где Е -напряжение аккумулятора 12 В.

Потенциал U должен быть равен защитному потенциалу, при котором прекращается процесс коррозии. При последовательном соединении резисторов через них течет ток, равный I = E/(R1 + R2)
Сила тока (01-100 мА) выбирается из условия, что при обычной влажности один анод надежно защищает примерно 4-10 дм2 площади. R2 = V/I; R1 = (E/I) — R2

Если по каким-либо причинам необходимо изменить значения защитного потенциала или силу тока, соответствующие значения сопротивлений резисторов могут быть определены из приведенных соотношений. К точке 1 делителя необходимо припаять длинные провода (в изоляции), к другим концам которых припаять стальные пластины — аноды.

Каждый анод представляет собой пластину из низкоуглеродистой стали прямоугольной формы размерами примерно 2х2 см. Для защиты можно использовать и внешние аноды, о чем будет сказано далее. Предлагаемое устройство превращает корпус автомобиля в катод, который в процессе эксплуатации будет восстанавливаться за счет окисления анодов. Конструкция устройства произвольная.

 

А вот так вот устройство реализовано в реале, использлована заглушка кнопки.

 

Рис. 3. Установка электродов в этих точках наиболее эффективна:

1 — коробчатые усилители брызговиков, 2 — места крепления фар и подфарников, 3 — нижняя часть передней панели, 4 — полости за щитками усилителями передних крыльев, 5 — внутренние поверхности дверей и порогов, 6, 7 — передняя нижняя часть заднего крыла и арка колеса по стыку с крылом, 8 — фартук задней панели.

Радиосхемы. — Защита кузова от коррозии

категория
Электроника для автолюбителя
материалы в категории

Моделист-конструктор 2001 №1

Коварство коррозии общеизвестно: достаточно появиться небольшой царапине, скажем, на кузове автомобиля, как ржавчина тут же начинает поглощать металл. А как страдают от коррозии обычные водопроводные трубы, другие упрятанные в землю стальные конструкции!

Бороться с коррозией трудно. Взять, к примеру, защитные лакокрасочные и полимерные покрытия. Чтобы качественно обработать ими наиболее поражаемые места, иной раз приходится разбирать саму машину.

К тому же любые покрытия, увы, не вечны. Срок их службы сокращает не только агрессивное воздействие окружающей среды. Из-за вибрации тут и там появляются микротрещины, откалывается само защитное покрытие. У автотракторной техники и других сельхозмашин этот разрушительный процесс усиливается под абразивным воздействием почвы, ударами камней. Поэтому понятно желание автовладельцев и хозяев подворий один раз потратиться — и навсегда защитить свою технику от ржавчины.

Многие останавливают свой выбор на так называемой катодной защите. В числе лидеров здесь — строители и эксплуатационники магистральных трубопроводов. Перед укладкой готового участка плеть трубопровода обрабатывается антикоррозийными составами и обматывается защитной лентой. На некотором расстоянии от трассы закапывается анод (электрод)- металлическая болванка, к которой потом подключается «плюс» источника постоянного тока, а к трубопроводу — «минус». Благодаря разности потенциалов между электродом и защищаемым металлом через электролит, образующийся из влаги, соли и других химических веществ, содержащихся в фунте, проходит ток. Реакция окисления, то есть освобождение электронов, происходит на аноде, саморастворение же катода прекращается и его сохранность гарантируется.

При катодной поляризации металлу нужно сообщить такой отрицательный потенциал, при котором окисление становится термодинамически маловероятным. Для железа и его сплавов полная защита от коррозии достигается при 0,1-0,2 В. Дальнейший сдвиг потенциала мало влияет на степень защиты. Плотность же тока должна быть в пределах 10-30 мА/м².

Конечно, автомобили, а также тракторы, мотоблоки и другие сельхозмашины — не магистральный трубопровод. Катодная защита этих мобильных средств имеет свои особенности хотя бы потому, что у них уже есть и источник тока, и бортовая сеть проводов, и антикоррозийное покрытие, усиленное специальными составами. К тому же предостаточно вибрации и динамических нагрузок плюс непомерно агрессивная дорожная среда.

Предлагаемое самодельное устройство позволяет поддерживать значение потенциала влажных участков поверхности кузова или корпуса машины на уровне, необходимом для полной остановки и прекращения коррозийных процессов за счет разрушения защитных электродов (анодов). В их качестве могут использоваться как разрушающиеся материалы (нержавеющая сталь, алюминий), требующие замены через 4-5 лет, так и стойкие (например, карбоксил, магнетит, графит) в форме прямоугольных или круглых пластин площадью 4-9 см².

Прямоугольный и круглый электроды, а также принципиальная электрическая схема блока для антикоррозийной катодной защиты техники.

Конечно, в простейшем виде катодная защита может состоять лишь из металлических электродов, подключаемых к «плюсу» аккумулятора. Но тогда трудно контролировать возможное короткое замыкание электродов на кузов автомобиля и работу устройства в целом. Вот почему нужен несложный электронный блок, потребляющий от аккумулятора мизерный ток (около 2 мА).

Если один из защитных электродов начнёт вдруг замыкать на кузов автомобиля (корпус сельхозмашины), индикатор HL1 прекращает светиться. Следует немедленно отсоединить источник электропитания и приступить к поиску и устранению замыкания.

Среагирует полупроводниковый индикатор HL1 и на повышенную влажность кузова автомашины-снижением яркости свечения, указывая на усиленную работу катодной защиты.

При использовании этой защиты от коррозии следует помнить, что одним электродом обеспечивается катодная сохранность 0,2-0,4 м² металлической поверхности. Устанавливаются такие электроды только на места, защищённые лакокрасочным покрытием. А закрепляются эпоксидным клеем или шпатлёвкой на его основе, причём наружная сторона электродов должна оставаться свободной от какой бы то ни было электроизоляции.

Электронный блок размещается в любом месте автомобиля (мотоблока, трактора и т.д.) и присоединяется к бортовой сети так, чтобы он оставался постоянно включённым (кроме аварийных ситуаций, когда его необходимо срочно обесточить).

Потребляя тока не больше, чем электромеханические часы в салоне автомобиля, катодная защита гарантирует длительную эффективную работу даже при сильно разряженном аккумуляторе.

П.БЕЛЯЦКИЙ, г. Бердск, Новосибирская обл.

Литература
Красноярский В.В., Зобов Е.В. Электрохимическая защита сооружений и оборудования от коррозии. — Новосибирск, 1981.
Люблинский Е.Я. Электрохимическая защита от коррозии. — М.: Машиностроение, 1987.