Ржавление металлического кузова автомобиля

Теория коррозии металлов. Почему ржавеют автомобили?

Коррозия металлов, как известно, приносит много бед. Уж не вам ли, уважаемые автовладельцы, объяснять, чем она грозит: дай ей волю, так от машины одни покрышки останутся. Поэтому, чем раньше начнется борьба с этим бедствием, тем дольше проживет автомобильный кузов.

Чтобы быть успешными в борьбе с коррозией, необходимо выяснить, что же это за «зверь» и понять причины ее возникновения.

Есть ли надежда?

Ущерб, наносимый человечеству коррозией, колоссален. По разным данным коррозия «съедает» от 10 до 25% мировой добычи железа. Превращаясь в бурый порошок, оно безвозвратно рассеивается по белу свету, в результате чего не только мы, но и наши потомки остаемся без этого ценнейшего материала.

Но беда не только в том, что теряется металл как таковой, нет — разрушаются мосты, машины, крыши, памятники архитектуры. Коррозия не щадит ничего.

Неизлечимо больна та же Эйфелева башня — символ Парижа. Изготовленная из обычной стали, она неизбежно ржавеет и разрушается. Башню приходится красить каждые 7 лет, отчего ее масса каждый раз увеличивается на 60-70 тонн.

К сожалению, полностью предотвратить коррозию металлов невозможно. Ну, разве что полностью изолировать металл от окружающей среды, например поместить в вакуум. 🙂 Но какой смысл от таких «консервированных» деталей? Металл должен работать. Поэтому единственным способом защиты от коррозии является поиск путей ее замедления.

В незапамятные времена для этого применяли жир, масла, позднее начали покрывать железо другими металлами. Прежде всего, легкоплавким оловом. В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) и римского ученого Плиния-старшего уже есть упоминания о применении олова для защиты железа от коррозии.

Интересный случай произошел в 1965 году на Международном симпозиуме по борьбе с коррозией. Некий индийский ученый рассказал об обществе по борьбе с коррозией, которое существует около 1600 лет и членом которого он является. Так вот, полторы тысячи лет назад это общество принимало участие в постройке храмов Солнца на побережье у Конарака. И несмотря на то, что эти храмы некоторое время были затоплены морем, железные балки прекрасно сохранились. Так что и в те далекие времена люди знали толк в борьбе с коррозией. Может быть, не все так безнадежно?

Что такое коррозия?

Слово «коррозия» происходит от латинского «corrodo – грызу». Встречаются ссылки и на позднелатинское «corrosio – разъедание». Но так или иначе:

Коррозия – это процесс разрушения металла в результате химического и электрохимического взаимодействия с окружающей средой.

Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, ей также подвергаются бетон, камень, керамика, дерево, пластмассы. Применительно к полимерным материалам, правда, чаще используется термин деструкция или старение.

Коррозия и ржавчина — не одно и то же

В определении коррозии абзацем выше не зря выделено слово «процесс». Дело в том, коррозию частенько приравнивают к термину «ржавчина». Однако это не синонимы. Коррозия — это именно процесс, в то время как ржавчина — один из результатов этого процесса.

Также стоит отметить, что ржавчина — продукт коррозии исключительно железа и его сплавов (таких как сталь или чугун). Поэтому, когда говорим «ржавеет сталь», то подразумеваем, что ржавеет железо в ее составе.

Если ржавчина относится только к железу, значит другие металлы не ржавеют? Не ржавеют, но это не значит, что они не корродируют. Просто продукты коррозии у них другие.

Например, медь, корродируя, покрывается красивым по цвету зеленоватым налетом (патиной). Серебро на воздухе тускнеет — это на его поверхности образуется налет сульфида, чья тонкая пленка придает металлу характерную розоватую окраску.

Патина — продукт коррозии меди и ее сплавов

Механизм протекания коррозионных процессов

Разнообразие условий и сред, в которых протекают коррозионные процессы, очень широко, поэтому сложно дать единую классификацию встречающихся случаев коррозии. Но, несмотря на это, все коррозионные процессы имеют не только общий результат — разрушение металла, но и единую химическую сущность — окисление.

Упрощенно окисление можно назвать процессом обмена веществ электронами. Когда одно вещество окисляется (отдает электроны), другое, наоборот, восстанавливается (получает электроны).

Например, в реакции…

… атом цинка теряет два электрона (окисляется), а молекула хлора присоединяет их (восстанавливается).

Частицы, которые отдают электроны и окисляются, называются восстановителями, а частицы, которые принимают электроны и восстанавливаются, называются окислителями. Два этих процесса (окисление и восстановление) взаимосвязаны и всегда протекают одновременно.

Такие вот реакции, которые в химии называются окислительно-восстановительными, лежат в основе любого коррозионного процесса.

Склонность к окислению у разных металлов неодинакова. Чтобы понять, у каких она больше, а у каких меньше, вспомним школьный курс химии. Было там такое понятие как электрохимический ряд напряжений (активности) металлов, в котором все металлы расположены слева направо в порядке повышения «благородности».

Так вот, металлы, расположенные в ряду левее, более склонны к отдаче электронов (а значит и к окислению), чем металлы, стоящие правее. Например, железо (Fe) больше подвержено окислению, чем более благородная медь (Cu). Отдельные металлы (например, золото), могут отдавать электроны только при определенных экстремальных условиях.

К ряду активности вернемся немного позже, а сейчас поговорим об основных видах коррозии.

Виды коррозии

Как уже говорилось, критериев классификация коррозионных процессов существует множество. Так, различают коррозию по виду распространения (сплошная, местная), по типу коррозионной среды (газовая, атмосферная, жидкостная, почвенная), по характеру механических воздействий (коррозионное растрескивание, явление Фреттинга, кавитационная коррозия) и так далее.

Но основным способом классификации коррозии, позволяющим наиболее полно объяснить все тонкости этого процесса, является классификация по механизму протекания.

По этому критерию различают два вида коррозии:

Химическая коррозия

Химическая коррозия отличается от электрохимической тем, что протекает в средах, не проводящих электрический ток. Поэтому при такой коррозии разрушение металла не сопровождается возникновением электрического тока в системе. Это обычное окислительно-восстановительное взаимодействие металла с окружающей средой.

Наиболее типичным примером химической коррозии является газовая коррозия. Газовую коррозию еще называют высокотемпературной, поскольку обычно она протекает при повышенных температурах, когда возможность конденсации влаги на поверхности металла полностью исключена. К такому виду коррозии можно отнести, например, коррозию элементов электронагревателей или сопел ракетных двигателей.

Скорость химической коррозии зависит от температуры — при ее повышении коррозия ускоряется. Из-за этого, например, в процессе производства металлического проката, во все стороны от раскаленной массы разлетаются огненные брызги. Это с поверхности металла скалываются частички окалины.

Окалина — типичный продукт химической коррозии, — оксид, возникающий в результате взаимодействия раскаленного металла с кислородом воздуха.

Помимо кислорода и другие газы могут обладать сильными агрессивными свойствами по отношению к металлам. К таким газам относятся диоксид серы, фтор, хлор, сероводород. Так, например, алюминий и его сплавы, а также стали с высоким содержанием хрома (нержавеющие стали) устойчивы в атмосфере, которая содержит в качестве основного агрессивного агента кислород. Но картина кардинально меняется, если в атмосфере присутствует хлор.

В документации к некоторым антикоррозионным препаратам химическую коррозию иногда называют «сухой», а электрохимическую — «мокрой». Однако химическая коррозия может протекать и в жидкостях. Только в отличие от электрохимической коррозии эти жидкости — неэлектролиты (т.е. не проводящие электрический ток, например спирт, бензол, бензин, керосин).

Примером такой коррозии является коррозия железных деталей двигателя автомобиля. Присутствующая в бензине в качестве примесей сера взаимодействует с поверхностью детали, образуя сульфид железа. Сульфид железа очень хрупок и легко отслаивается, освобождая свежую поверхность для дальнейшего взаимодействия с серой. И так, слой за слоем, деталь постепенно разрушается.

Электрохимическая коррозия

Если химическая коррозия представляет собой не что иное, как простое окисление металла, то электрохимическая — это разрушение за счет гальванических процессов.

В отличие от химической, электрохимическая коррозия протекает в средах с хорошей электропроводностью и сопровождается возникновением тока. Для «запуска» электрохимической коррозии необходимы два условия: гальваническая пара и электролит.

В роли электролита выступает влага на поверхности металла (конденсат, дождевая вода и т.д.). Что такое гальваническая пара? Чтобы понять это, вернемся к ряду активности металлов.

Смотрим. Cлева расположены более активные металлы, справа — менее активные.

Если в контакт вступают два металла с различной активностью, они образуют гальваническую пару, и в присутствии электролита между ними возникает поток электронов, перетекающих от анодных участков к катодным. При этом более активный металл, являющийся анодом гальванопары, начинает корродировать, в то время как менее активный коррозии не подвергается.

Схема гальванического элемента

Для наглядности рассмотрим несколько простых примеров.

Допустим, стальной болт закреплен медной гайкой. Что будет корродировать, железо или медь? Смотрим в ряд активности. Железо более активно (стоит левее), а значит именно оно будет разрушаться в месте соединения.

Стальной болт — медная гайка (корродирует сталь)

А если гайка алюминиевая? Снова смотрим в ряд активности. Здесь картина меняется: уже алюминий (Al), как более активный металл, будет терять электроны и разрушаться.

Таким образом, контакт более активного «левого» металла с менее активным «правым» усиливает коррозию первого.

В качестве примера электрохимической коррозии можно привести случаи разрушения и затопления кораблей, железная обшивка которых была скреплена медными заклепками. Также примечателен случай, который произошел в декабре 1967 года с норвежским рудовозом «Анатина», следовавшим из Кипра в Осаку. В Тихом океане на судно налетел тайфун и трюмы заполнились соленой водой, в результате чего возникла большая гальваническая пара: медный концентрат + стальной корпус судна. Через некоторое время стальной корпус судна начал размягчаться и оно вскоре подало сигнал бедствия. К счастью, экипаж был спасен подоспевшим немецким судном, а сама «Анатина» кое-как добралась до порта.

Олово и цинк. «Опасные» и «безопасные покрытия

Возьмем еще пример. Допустим, кузовная панель покрыта оловом. Олово — очень стойкий к коррозии металл, кроме того, оно создает пассивный защитный слой, ограждая железо от взаимодействия с внешней средой. Значит, железо под слоем олова находится в целости и сохранности? Да, но только до тех пор, пока слой олова не получит повреждение.

А когда такое случается, между оловом и железом тут же возникает гальваническая пара, и железо, являющееся более активным металлом, под воздействием гальванического тока начнет корродировать.

Кстати, в народе до сих пор ходят легенды о якобы «вечных» луженых кузовах «Победы». Корни этой легенды таковы: ремонтируя аварийные машины, мастера использовали паяльные лампы для нагрева. И вдруг, ни с того ни с сего, из-под пламени горелки начинает «рекой» литься олово! Отсюда и пошла молва, что кузов «Победы» был полностью облужен.

На самом деле все гораздо прозаичнее. Штамповая оснастка тех лет была несовершенной, поэтому поверхности деталей получались неровными. Вдобавок тогдашние стали не годились для глубокой вытяжки, и образование морщин при штамповке стало обычным делом. Сваренный, но еще не окрашенный кузов приходилось долго готовить. Выпуклости сглаживали наждачными кругами, а вмятины заполняли оловяным припоем, особенно много которого было вблизи рамки ветрового стекла. Только и всего.

Ну, а так ли «вечен» луженый кузов, вы уже знаете: он вечен до первого хорошего удара острым камешком. А их на наших дорогах более чем достаточно.

А вот с цинком картина совсем другая. Здесь, можно сказать, мы бьем электрохимическую коррозию ее же оружием. Защищающий металл (цинк) в ряду напряжений стоит левее железа. А значит при повреждении будет разрушаться уже не сталь, а цинк. И только после того, как прокорродирует весь цинк, начнет разрушаться железо. Но, к счастью, корродирует он очень и очень медленно, сохраняя сталь на долгие годы.

а) Коррозия луженой стали: при повреждении покрытия разрушается сталь. б) Коррозия оцинкованной стали: при повреждении покрытия разрушается цинк, защищая от коррозии сталь.

Покрытия, выполненные из более активных металлов называются «безопасными«, а из менее активных — «опасными«. Безопасные покрытия, в частности оцинковка, давно и успешно применяются как способ защиты от коррозии автомобильных кузовов.

Почему именно цинк? Ведь помимо цинка в ряду активности относительно железа более активными являются еще несколько элементов. Здесь подвох вот в чем: чем дальше в ряду активности находятся друг от друга два металла, тем быстрее разрушение более активного (менее благородного) . А это, соответственно, сокращает долговечность антикоррозионной защиты. Так что для автомобильных кузовов, где помимо хорошей защиты металла важно достичь и продолжительного срока действия этой защиты, оцинковка подходит как нельзя лучше. Тем более, что цинк доступен и недорог.

Кстати, а что будет, если покрыть кузов, например, золотом? Во-первых, будет ох как дорого! 🙂 Но даже если золото стало бы самым дешевым металлом, такого делать нельзя, поскольку оно окажет нашей «железке» плохую услугу.

Золото ведь стоит очень далеко от железа в ряду активности (дальше всего), и при малейшей царапине железо вскоре превратится в груду ржавчины, покрытую золотой пленкой.

Автомобильный кузов подвергается воздействию как химической, так электрохимической коррозии. Но главная роль все же отводится электрохимическим процессам.

Ведь, чего греха таить, гальванических пар в автомобильном кузове много: это и сварные швы, и контакты разнородных металлов, и посторонние включения в листовом прокате. Не хватает только электролита, чтобы «включить» эти гальванические элементы.

А электролит тоже найти легко — хотя бы влага, содержащаяся в атмосфере.

Кроме того, в реальных условиях эксплуатации оба вида коррозии усиливаются множеством других факторов. Поговорим о главных из них поподробнее.

Факторы, влияющие на коррозию автомобильного кузова

Металл: химический состав и структура

Конечно, если бы автомобильные кузова изготавливались из технически чистого железа, их коррозионная стойкость была бы безупречной. Но к сожалению, а может быть и к счастью, это невозможно. Во-первых, такое железо для автомобиля слишком дорого, во-вторых (что важнее) — недостаточно прочно.

Но не будем о высоких идеалах, а вернемся к тому, что имеем. Возьмем, к примеру, сталь марки 08КП, широко применяемую в России для штамповки кузовных деталей. При изучении под микроскопом эта сталь представляет собой следующее: мелкие зерна чистого железа перемешаны с зернами карбида железа и другими включениями.

Как вы уже догадались, подобная структура порождает множество микрогальванических элементов, и как только в системе появится электролит, коррозия потихоньку начнет свою разрушительную деятельность.

Интересно, что процесс коррозии железа ускоряется под действием серосодержащих примесей. Обычно она попадает в железо из каменного угля при доменной выплавке из руд. Кстати, в далеком прошлом для этой цели использовался не каменный, а древесный уголь, практически не содержащий серы.

В том числе и по этой причине некоторые металлические предметы древности за свою многовековую историю практически не пострадали от коррозии. Взгляните, к примеру, на эту железную колонну, которая находится во дворе минарета Кутуб-Минар в Дели.

Она стоит уже 1600 (!) лет и хоть бы что. Наряду с низкой влажностью воздуха в Дели, одной из причин такой поразительной коррозионной стойкости индийского железа является, как раз-таки, низкое содержание в металле серы.

Так что в рассуждениях по типу «раньше металл был чище и кузов долго не ржавел», все же есть доля правды, и немалая.

Кстати, почему же тогда не ржавеют нержавеющие стали? А потому, что хром и никель, используемые в качестве легирующих компонентов этих сталей, стоят в электрохимическом ряду напряжений рядом с железом. Кроме того, при контакте с агрессивной средой они образуют на поверхности прочную оксидную пленку, предохраняющую сталь от дальнейшего корродирования.

Хромоникелевая сталь — наиболее типичная нержавейка, но кроме нее есть и другие марки нержавеющих сталей. Например, легкие нержавеющие сплавы могут включать алюминий или титан. Если вы были во Всероссийском выставочном центре, вы наверняка видели перед входом обелиск «Покорителям космоса». Он облицован пластинками из титанового сплава и на его блестящей поверхности нет ни единого пятнышка ржавчины.

Заводские кузовные технологии

Толщина листовой стали, из которой изготавливаются кузовные детали современного легкового автомобиля, составляет, как правило, менее 1 мм. А в некоторых местах кузова эта толщина — и того меньше.

Особенностью процесса штамповки кузовных элементов, да и вообще, любой пластической деформации металла, является возникновение в ходе деформации нежелательных остаточных напряжений. Эти напряжения незначительны, если шпамповочное оборудование не изношено, и скорости деформирования настроены правильно.

В противном случае в кузовную панель закладывается своеобразная «часовая бомба»: порядок расположения атомов в кристаллических зернах меняется, поэтому металл в состоянии механического напряжения корродирует интенсивнее, чем в нормальном состоянии. И, что характерно, разрушение металла происходит именно на деформированных участках (изгибах, отверстиях), играющих роль анода.

Кроме того, при сварке и сборке кузова на заводе в нем образуется множество щелей, нахлестов и полостей, в которых скапливается грязь и влага. Не говоря уже о сварных швах, образующих с основным металлом все те же гальванические пары.

Влияние окружающей среды при эксплуатации

Среда, в которой эксплуатируются металлические конструкции, в том числе и автомобили, с каждым годом становится все более агрессивной. В последние десятилетия в атмосфере повысилось содержание сернистого газа, оксидов азота и углерода. А значит, автомобили омываются уже не просто водичкой, а кислотными дождями.

Коль уж зашла речь о кислотных дождях, вернемся еще раз к электрохимическому ряду напряжений. Наблюдательный читатель подметил, что в него включен также и водород. Резонный вопрос: зачем? А вот зачем: его положение показывает, какие металлы вытесняют водород из растворов кислот, а какие — нет. Например, железо расположено левее водорода, а значит вытесняет его из растворов кислот, в то время как медь, стоящая правее, на подобный подвиг уже не способна.

Отсюда следует, что кислотные дожди для железа опасны, а для чистой меди — нет. А вот о бронзе и других сплавах на основе меди этого сказать нельзя: они содержат алюминий, олово и другие металлы, находящиеся в ряду левее водорода.

Замечено и доказано, что в условиях большого города кузова живут меньше. В этой связи показательны данные Шведского института коррозии (ШИК), установившего, что:

• в сельской местности Швеции скорость разрушения стали составляет 8 мкм в год, цинка — 0,8 мкм в год;
• для города эти цифры составляют 30 и 5 мкм в год соответственно.

Немаловажны и климатические условия, в которых эксплуатируется автомобиль. Так, в условиях морского климата коррозия активизируется примерно в два раза.

Влажность и температура

Насколько велико влияние влажности на коррозию мы можем понять на примере ранее упомянутой железной колонны в Дели (вспомним сухость воздуха, как одну из причин ее коррозионной стойкости).

Поговаривают, что один иностранец решил раскрыть тайну этого нержавеющего железа и каким-то образом отколол небольшой кусочек от колонны. Каково же было его удивление, когда еще на корабле по пути из Индии этот кусочек покрылся ржавчиной. Оказывается, на влажном морском воздухе нержавеющее индийское железо оказалось не таким уж и нержавеющим. Кроме того, аналогичную колонну из Конарака, расположенного поблизости моря, коррозия поразила очень сильно.

Скорость коррозии при относительной влажности до 65% сравнительно невелика, но когда влажность возрастает выше указанного значения — коррозия резко ускоряется, поскольку при такой влажности на металлической поверхности образуется слой влаги. И чем дольше поверхность остается влажной, тем быстрее распространяется коррозия.

Вот почему основные очаги коррозии всегда обнаруживаются в скрытых полостях кузова: cохнут-то они гораздо медленнее открытых частей. Как результат — в них образуются застойные зоны, — настоящий рай для коррозии.

Кстати, применение химических реагентов для борьбы с гололедом коррозии тоже на руку. Вперемешку с подтаявшими снегом и льдом антигололедные соли образуют очень сильный электролит, способный проникнуть куда угодно, в том числе и в скрытые полости.

Что касается температуры, то мы уже знаем, что ее повышение активизирует коррозию. По этой причине вблизи выхлопной системы следов коррозии всегда будет больше.

Доступ воздуха

Интересная все-таки вещь эта коррозия. К примеру, не удивляйтесь, что блестящий стальной трос, с виду абсолютно не тронутый коррозией, внутри может оказаться проржавевшим. Так происходит из-за неравномерного доступа воздуха: в тех местах, где он затруднен, угроза коррозии больше. В теории коррозии это явление называется дифференциальной аэрацией.

Принцип дифференциальной аэрации: неравномерный доступ воздуха к разным участкам металлической поверхности приводит к образованию гальванического элемента. При этом участок, интенсивно снабжаемый кислородом, остается невредимым, а участок хуже снабжаемый им, корродирует.

Яркий пример: капля воды, попавшая на поверхность металла. Участок, находящийся под каплей и потому хуже снабжаемый кислородом, играет роль анода. Металл на этом участке окисляется, а роль катода выполняют края капли, более доступные влиянию кислорода. В результате на краях капли начинает осаждаться гидроксид железа — продукт взаимодействия железа, кислорода и влаги.

Кстати, гидроксид железа (Fe₂O₃·nH₂O) и является тем, что мы называем ржавчиной. Поверхность ржавчины, в отличие от патины на медной поверхности или оксидной пленки алюминия, не защищает железо от дальнейшего корродирования. Изначально ржавчина имеет структуру геля, но затем постепенно происходит ее кристаллизация.

Кристаллизация начинается внутри слоя ржавчины, при этом внешняя оболочка геля, который в сухом состоянии очень рыхлый и хрупкий, отслаивается, и воздействию подвергается следующий слой железа. И так до тех пор, пока все железо не будет уничтожено или в системе не закончится весь кислород с водой.

Вспоминая принцип дифференциальной аэрации, можно представить, сколько существует возможностей для развития коррозии в скрытых, плохо проветриваемых участках кузова.

Ржавеют… все!

Выше в статье упоминался такой известный центр борьбы с коррозией, как Шведский институт коррозии (ШИК) — одна из наиболее авторитетных организаций в данной области.

Раз в несколько лет ученые института проводят интересное исследование: берут кузова хорошо потрудившихся автомобилей, вырезают из них наиболее подверженные коррозии «фрагменты» (участки порогов, колесных арок, кромок дверей и т.д.) и оценивают степень их коррозионного поражения.

Важно отметить, что среди исследуемых кузовов есть как защищенные (оцинковкой и/или антикором), так и кузова без какой либо дополнительной антикоррозионной защиты (просто окрашенные детали).

Так вот, ШИК утверждает, что наилучшей защитой автомобильного кузова является лишь сочетание «цинк плюс антикор». А вот все остальные варианты, включая «просто оцинковку» или «просто антикор», по словам ученых — плохи.

Оцинковка — не панацея

Сторонники отказа от дополнительной антикоррозионной обработки часто ссылаются на заводскую оцинковку: с ней, мол, никакая коррозия автомобилю не грозит. Но, как показали шведские ученые, это не совсем так.

Действительно, цинк может служить в качестве самостоятельной защиты, но только на ровных и плавных поверхностях, к тому же не подверженных механическим атакам. А на кромках, краях, стыках, а также местах, регулярно подвергающихся «обстрелу» песком и камнями, оцинковка перед коррозией пасует.

К тому же, далеко не у всех автомобилей кузова оцинкованы полностью. Чаще всего цинком покрыто лишь несколько панелей.

Ну и не нужно забывать, что цинк хоть и защищает сталь, но в процессе защиты неизбежно расходуется сам. Поэтому толщина цинкового «щита» со временем будет постепенно снижаться.

Так что легенды о долгожительстве оцинкованных кузовов правдивы лишь в тех случаях, когда цинк становится частью общей защиты, дополнением к регулярной дополнительной антикоррозионной обработке кузова.

Пора заканчивать, но на этом тема коррозии далеко не исчерпана. О борьбе с ней мы продолжим говорить в следующих статьях рубрики «Антикоррозионная защита».

Источник статьи: http://artmalyar.ru/antikor/korroziya.html

Коррозия металла: почему ржавеет кузов и как с этим бороться

Что такое кузов? Конструкция из тонкого листового металла, причем разных сплавов и со множеством сварных соединений. И еще не нужно забывать о том, что кузов используется как «минус» для бортовой сети, то есть постоянно проводит ток. Да он просто обязан ржаветь! Попробуем разобраться, что же происходит с кузовом машины и как с этим бороться.

Что такое ржавчина?

Коррозия железа или стали — процесс окисления металла кислородом в присутствии воды. На выходе получается гидратированный оксид железа — рыхлый порошок, который мы все называем ржавчиной.

Разрушения автомобильного кузова относят к классическим примерам электрохимической коррозии. Но вода и воздух — это лишь часть проблемы. Помимо обычных химических процессов важную роль в нем играют гальванические пары, возникающие между электрохимически неоднородными парами поверхностей.

Уже вижу, как на лицах читателей-гуманитариев возникает скучающее выражение. Не пугайтесь термина «гальваническая пара» — мы не на лекции по химии и сложных формул приводить не будем. Эта самая пара в частном случае — всего лишь соединение двух металлов.

Металлы, они почти как люди. Не любят, когда к ним прижимается кто-то чужой. Представьте себя в автобусе. К вам прижался помятый мужчина, вчера отмечавший с друзьями какой-нибудь День монтажника-высотника. Вот это в химии называется недопустимой гальванической парой. Алюминий и медь, никель и серебро, магний и сталь. Это «заклятые враги», которые в тесном электрическом соединении очень быстро «сожрут» друг друга.

Вообще-то, ни один металл долго не выдерживает близкого контакта с чужаком. Сами подумайте: даже если к вам прижалась фигуристая блондинка (или стройная шатенка, по вкусу), то первое время будет приятно. Но не будешь же так стоять всю жизнь. Особенно под дождем. Причем тут дождь? Сейчас все станет понятно.

В автомобиле очень много мест, где образуются гальванические пары. Не недопустимые, а «обычные». Точки сварки, кузовные панели из разного металла, различные крепежные элементы и агрегаты, даже разные точки одной пластины с разной механической обработкой поверхности. Между ними всеми постоянно есть разность потенциалов, а значит, в присутствии электролита будет и коррозия.

Стоп, а что такое электролит? Пытливый автомобилист вспомнит, что это некая едкая жидкость, которую заливают в аккумуляторы. И будет прав лишь отчасти. Электролит — это вообще любая субстанция, проводящая ток. В аккумулятор заливают слабый раствор кислоты, но не обязательно поливать машину кислотой, чтобы ускорить коррозию. С функциями электролита прекрасно справляется обычная вода. В чистом (дистиллированном) виде она электролитом не является, но в природе чистой воды не встречается.

Таким образом, в каждой образовавшейся гальванической паре под воздействием воды начинается разрушение металла на стороне анода — положительно заряженной стороны. Как победить этот процесс? Запретить металлам корродировать друг от друга мы не можем, но зато можем исключить из этой системы электролит. Без него «допустимые» гальванические пары могут существовать долго. Дольше, чем служит автомобиль.

Как с ржавчиной борются производители?

Самый простой способ защиты — покрыть поверхность металла пленкой, через которую электролит не проникнет. А если еще и металл будет хорошим, с низким содержанием примесей, способствующим коррозии (например серы), то результат получится вполне достойным.

Но не воспринимайте слова буквально. Пленка — это необязательно полиэтилен. Самый распространенный вид защитной пленки — краска и грунт. Также ее можно создать из фосфатов металла, обработав поверхность фосфатирующим раствором. Входящие в его состав фосфоросодержащие кислоты окислят верхний слой металла, создав очень прочную и тонкую пленку.

Прикрыв фосфатную пленку слоями грунта и краски можно защитить кузов машины на долгие годы, именно по такому «рецепту» готовили кузова на протяжении десятков лет, и, как видите, довольно успешно — многие машины производства пятидесятых-шестидесятых годов смогли сохраниться до наших времен.

Но далеко не все, ведь со временем краска склонна к растрескиванию. Сначала не выдерживают внешние слои, потом трещины добираются до металла и фосфатной пленки. А при авариях и последующем ремонте покрытия часто наносят, не соблюдая абсолютной чистоты поверхности, оставляя на ней маленькие точки коррозии, которые всегда содержат в себе немного влаги. И под пленкой краски начинает появляться новый очаг разрушения.

Источник статьи: http://www.kolesa.ru/article/korrozija-metalla-pochemu-rzhaveet-kuzov-i-kak-s-jetim-borotsja-2014-10-21

Коррозия и ржавчина на кузове автомобиля. Причины, профилактика, способы и средства для борьбы

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной коррозией и ржавчиной, что способствует развитию этого опасного явления относительно деталей из металла, а также, какие бывают разновидности процесса. Расскажем про то, чем отличается коррозия от ржавчины, какие существуют способы борьбы с этой проблемой и почему так важно знать каждому автовладельцу профилактические меры ухода за металлическими деталями кузова своей машины. В заключении поговорим о том, насколько эффективно в борьбе с коррозионным налетом, средство под названием преобразователь ржавчины и можно ли проблемное место без обработки сразу покрывать краской или необходимо перед этим грунтовать и шпаклевать.

Перед тем, как переходить к определению коррозии и ржавчины, необходимо понимать, в каком месте они появляются. А появляются эти проблемы в подавляющем большинстве на кузове, как несущем элементе транспортного средства и его деталях (крылья, капот, крышка багажника, крыша и прочее). Что же такое автомобильный кузов? Кузовом называется несущая конструкция автомобиля, изготовленная из тонкого листового металла, причем разных сплавов и с большим количеством сварных соединительных швов.

Кроме того, стоит помнить, что кузов машины используется, как «минус» для бортовой сети, таким образом, он постоянно проводит через себя ток. Поэтому этот элемент просто обязан коррозировать и ржаветь. В материале мы попробуем разобраться, что происходит с кузовом и его деталями в процессе эксплуатации автомобиля, а также, как бороться с коррозионным налетом и ржавчиной.

Любой ржавчине всегда предшествует коррозия. Коррозия стали или железа является процессом окисления металла под воздействием кислорода в сочетании с водой. После соединения воды с металлом образуется гидратированный оксид железа, который напоминает рыхлый порошок, вот он и называется ржавчиной. Таким образом, коррозия — это начальная стадия ржавчины и если она своевременно обнаружена, то легко поддается устранению.

Сам по себе процесс разрушения кузова — это яркий пример электрохимической коррозии. Однако вода и воздух всего лишь небольшая часть проблемы. Кроме простых химических воздействий, главную роль в процессе играют гальванические вещества, которые проявляются между электрохимически неоднородными парами поверхности.

Таким образом, появление ржавчины или оксида железа появляется в последствии окисления металла после контакта с водой и воздухом. Главной причиной ржавчины является именно вода, которая проникает в поры металла, затем высыхает и на поверхности образуется рыхлый порошок. Если вовремя не начать бороться с проблемой и не выявить все очаги ржавчины сразу, то такая процедура будет просто бесконечной. Справочно заметим, что ржаветь способно только железо и его сплавы. Цвет ржавчины, как правило, носит оранжевый или красно-коричневый оттенки.

1. Причины появления ржавчины

Теперь мы знаем, что ржаветь способно только железо, которое под воздействием процесса окисления после соединения с водой и воздухом образует на своей поверхности порошок рыхлого вида. Однако, как установили специалисты по обслуживанию автомобилей, коррозия металла довольно часто также образовывается при выделении кузовом машины электронов, которые через электролит (вода с солями) попадают на катод (металлические элементы кузова), который, как магнит притягивает частицы. Результатом процесса, как и в ранее рассмотренном явлении является появление оксида железа — источника любой ржавчины.

Как видим природа возникновения коррозии имеет электрохимическую основу, поэтому разные стыки (особенно возле лобового стекла) и сколы краски до «голого» металла на элементах кузова являются потенциальными местами для поражения ржавчиной. Как только на поврежденных местах появляется вода, а еще хуже с солью, то процесс ржавления довольно быстро начнет выполнять свою работу по превращению металла в оранжевый порошок.

Когда мы понимаем, как устроен процесс коррозии металла, то это дает нам возможность и инструменты для борьбы с ней. В связи с тем, что кузов любой современной машины изготовлен из металла, а точнее железа, то анод и катод, о которых мы сказали ранее, в нашей жизни найдутся всегда. Однако электролит, то есть вода с примесями, который появляется в процессе может быть нами нивелирован до минимума. Справочно заметим, что порой не так страшна чистая вода, как те примеси, которые идут вместе с ней. Как правило, примеси сильно насыщенны разными солями химических реагентов, которые применяются коммунальными службами в зимнее время года, вот они-то и ускоряют процесс ржавления металла.

2. Методы борьбы с коррозией. Профилактика коррозионного налета

На сегодняшний день существует определенный методы, которые обеспечивают защиту металлических деталей от коррозии. Данные барьеры заключаются в том, чтобы не допустить физического контакта металла с внешней средой. К таким способам защиты специалисты по обслуживанию и ремонту автомобилей относят специальные лаки, а также краски, которые оберегают поверхностный слой элемента от воздействия атмосферы.

Данный метод защиты называется протекторный. Его принцип действия заключается в том, что специальные средства окисляют ржавый металл, к примеру цинк, который находится в прямом контакте со сталью. В результате протекающей электрохимической реакции, цинк берет на себя коррозию, а железо тем временем находится под защитой. Защитное покрытие такого типа довольно эффективное, даже при наличии механических дефектов на поверхности. Причем, чем толще слой того же цинка, тем дольше работает защита. Ярким примером долгоживущих кузовов с цинковым покрытием и хорошей стойкостью к коррозии можно отнести несущие элементы всем известных машин 90-х: Audi 80 («Бочка») и Audi 100 («Сигара»), которые даже сегодня находятся в прекрасном состоянии, особенно их металл.

Итак, какие же существуют методы борьбы с коррозией и ржавчиной? На сегодняшний день таких методов существует 3 : пассивный, активный и электрохимический.

— Пассивный метод : используется в случае необходимости покрытия металла кузова специальным изолирующим покрытием. Таким образом, данный метод обязывает автовладельца загрунтовать, а затем покрасить нужный участок. Метод является наиболее эффективным в случае предупреждения появления или начальной стадии образования коррозии. После обработки участка, необходимо на систематической основе следить за целостностью нанесенного защитного покрытия и проверять его на появление мелких сколов или трещин, которые могут образовываться в процессе эксплуатации автомобиля.

Кроме того, после обработки участка или всего кузова машины, необходимо проводить определенные профилактические мероприятия связанные с чистотой кузова, например регулярно посещать автомойку и периодически обрабатывать поверхность машины воском. Благодаря воску, вода не задерживается на деталях кузова, она просто скатывается большими каплями на землю.

— Активный метод : борьбы с коррозией основывается на использовании разного рода защитных покрытий на металлические элементы кузова. Для этого процесса применяются специальные герметики, мастики и антикоррозионные средства. Автохимические средства для такого процесса применяются на основе специальных формул. Как правило, препараты такого вида используются для защиты участков, которые наиболее подвержены коррозионному процессу, например, такими местами у автомобиля являются днище, арки и пороги. Дополнительная защита такого рода будет эффективно оберегать участки кузова только в том случае, если нанесение препаратов производилось на сухую и чистую поверхность, в противном случае под покрытием может оставаться вода, которая будет создавать коррозионный налет.

— Электрохимический метод : борьбы с коррозией автовладельцами используется значительно реже, чем остальные, так как стоимость проведения такой процедуры очень высокая. Кроме высокой стоимости, в автомобиле нужно постоянно перевозить специальное электронное устройство, которое уберегает кузов от образования коррозионного налета. Суть электрохимического метода заключается в том, что благодаря изменению электродного потенциала, процессы коррозии в машине могут проходить только в определенных участках на кузове.

Таким образом, автовладелец, в какой степени начинает управлять коррозией, так как катодом уже являются не элементы кузова транспортного средства, а специальный электрод, который принимает на себя весь удар ржавчины.

3. Способы и средства для удаления ржавчины

В том случае, если коррозионный налет вовремя не удалось обнаружить и устранить, в следствие чего образовалась ржавчина на том или ином элементе кузова автомобиля, то не нужно волноваться, еще не все потеряно, ее просто нужно удалить. Чтобы это осуществить, необходимо использовать слабый раствор щелочной кислоты на примере ортофосфорной, которой обрабатывается проблемный участок, а затем он при помощи механических воздействий удаляется. Для механического удаления, как правило, применяются металлические щетки и наждачная бумага. При покупке щелочной или ортофосфорной кислоты, нужно очень внимательно изучить инструкцию, а затем при работе ее четко соблюдать, так как данный препарат по своим свойствам является агрессивным веществом. Принцип действия препарата основан на разъедании ржавчины изнутри. Щелочная кислота является очень эффективным препаратом по борьбе с ржавчиной.

Кроме того, не будем забывать, что сегодня в автомагазинах можно найти специальные преобразователи или модификаторы ржавчины. Данные средства в процессе химической реакции не разъедают, а наоборот преобразуют оксид в таннат железа, который выступает в роли стабильного вещества. Дорогие и более качественные преобразователи в своем составе могут содержать дополнительные вещества, такие как полимеры, которые выступают в качестве грунтовки. Однако преобразователи и модификаторы обладают определенными минусами. Заключаются они в том, что если оксид металла не сможет обработаться в полном объеме и останется на обрабатываемом участке, то дальнейший процесс коррозии продолжится, причем в ускоренном темпе.

Что же такое преобразователь ржавчины? Это специальное средство, предназначенное для химического преобразования ржавчины на поверхности металлического элемента кузова, который предотвращает дальнейшую наружную коррозию слоя фосфатов и хроматов цинка с железом. Также такое вещество рекомендуется применять в профилактических целях для обработки еще не тронутого коррозией металла перед нанесением грунтовки. Кроме того, преобразователи применяются для увеличения сцепления поверхности металла с лакокрасочным покрытием.

Преобразователи ржавчины всегда есть в наличии в магазинах, причем существует большое множество видов этого полезного средства. Что касается цены, то она совсем не высока и в среднем колеблется от 2 до 5 долларов США в эквиваленте. Использовать такие препараты довольно просто, первоначально необходимо зашкурить проблемный участок до чистого металла, а затем при помощи губки или пульверизатора нанести преобразователь на поверхность. После нанесения вещества, примерно 12-24 часа дают средству, на то чтобы оно впиталось в металл. После высыхания и впитывания, обработанный участок будет выглядеть зеленым цветом. Это говорит о том, что наш модификатор преобразовал ржавчину.

После того, как участок обработан и имеет зеленоватый оттенок, можно переходить шпаклевке, грунтовке и дальнейшей покраске. На распространенный вопрос многих автолюбителей: «Можно ли не шпаклевать и не грунтовать обработанный участок после нанесения преобразователя?», ответ специалистов по обслуживанию и ремонту транспортных средств однозначен, чтобы элемент кузова был надежно защищен, шпаклевать, а также грунтовать поверхность металла нужно в обязательном порядке. По завершению всех работ на поврежденном участке, рекомендуется провести антикоррозионную обработку всего автомобиля.

В заключении отметим, что все методы и способы защиты от коррозии с ржавчиной, которые мы перечислили в нашей статье отлично взаимодополняют друг друга. Однако случается такое, что порой из-за незначительной ошибки в процессе обработки по истечению определенного времени, снова появляется ржавчина с буро-рыжим оттенком. В таком случае, не стоит волноваться, просто нужно действовать крайне быстро, так как запускать этот процесс не в коем случае нельзя, в связи с тем, что устранить проблему будет потом очень сложно и может потребоваться даже замена того или иного элемента кузова, если он не играет несущей функции, как кузов.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/autoblogcar/korroziia-i-rjavchina-na-kuzove-avtomobilia-prichiny-profilaktika-sposoby-i-sredstva-dlia-borby-5e9aaeaf92055a0c646eb590