Устройство для катодной защиты кузова автомобиля

Антикоррозийная – катодная защита авто

Большинству автолюбителей известно, что появление даже небольшой царапины может привести к стремительному распространению ржавчины по кузову. И борьба с этой проблемой заключает в себе массу сложностей. Всевозможные виды покрытий, антикоров, мастик – чем только не пытаются защитить машину автомобилисты.

Вот только для качественной обработки всех мест, наиболее подверженных поражениям ржавчиной, автомобиль иногда приходится разбирать почти полностью. На это дело может уйти масса времени.

Помимо этого, во время эксплуатации автомобиля все покрытия постепенно разрушаются. Вибрация в движении приводит к появлению микротрещин, а удары песчинок и камней появляются сколы на краске. И всё это делает вполне понятным желание каждого автомобилиста найти волшебный прибор, в который придётся вложиться один раз и потом забыть о проблеме ржавчины на кузове навсегда.

Применение прибора в различных сферах

Уже на протяжении долгого времени самые разнообразные объекты защищаются от коррозии катодным методом. К примеру, на судах практикуется установка специальных протекторов, растворение которых в морской воде обеспечивает защищенность всего корпуса судна. А если говорить о подземных коммуникациях – трубы до укладки обрабатываются антикорами, а затем обматываются лентами из специального материала.

На некотором удалении от труб в землю укладывается анод (электрод) – металлическая болванка, на которую накинут «плюс» от постоянного тока. На саму трубу накидывается «минус». Разность потенциалов защищаемого металла и электрода в цепи электролита проходит ток. На аноде высвобождаются электроны (окислительная реакция) и за счет этого прекращается саморастворение катода (1,2)

Принцип катодной защиты

Необходимо, чтобы в процессе катодной поляризации металлу сообщался отрицательный потенциал, делающий термодинамически маловероятным его окисление. Потенциал в 0,1 – 0,2 В даёт железу и его сплавам полную защиту от коррозии.

Любой сдвиг потенциала может отразиться на степени защиты. По плотности защитный ток должен быть в районе от 10 до 30 мА/м 2 . Помимо этого, с течением времени из-за концентрационной поляризации (по кислороду) на металле потенциал смещается дополнительно в минус. Это даёт возможность время от времени отключать прибор (зарядка аккумулятора, ремонт автомобиля и т. д.). (3)

Прибор, защищающий кузов от коррозии включает в себя электронный блок и защитные электроды. На корпусе блока размещается световая индикация процесс работы. Устройство обеспечивает поддержку значения потенциала на влажных участках поверхности на том уровне, который необходим для полного прекращения процессов коррозии.

Это происходит за счет того, что защитные электроды разрушаются.В качестве анодов (защитных электродов) могут использоваться материалы и разрушающиеся (алюминий, нерж. Сталь) и неразрушающиеся. Если говорить о неразрушающихся – это могут быть магнетит, платина, графит, карбоксил. По виду электроды изготавливаются как прямоугольные или круглые пластины с площадью от 4 до 9 см 2 .

Рисунок показывает схему довольно простого устройства для антикоррозийной защиты, которое отлично справится с проблемой. Конечно, самый примитивный вариант подобного устройства может содержать в себе только провода, подключаемые к «плюсу» аккумулятора и защитные электроды. Но в таком случае будет отсутствовать возможность контроля возникновений коротких замыканий электродов и кузова автомобиля, и слежения за работой самого устройства.

Поэтому здесь в цепи делителя напряжения (R1, R2 и R3) встроен светодиод (VD1), ровно светящийся в рабочем режиме. От аккумулятора ток он потребляет в незначительном количестве, всего где-то 2мА. В случае, если происходит замыкание одного из электродов на кузов машины, диод погасает. Тогда вам нужно обнаружить и устранить проблему. Светодиод может немного изменяться в свечении, если влажность кузова повышена – так работает катодная защита. Стоит отметить, что прибор надежен, потому что во время короткого замыкания выхода на кузов даёт ток перегрузки не больше, чем 25-30 мА.

Что необходимо помнить при монтаже и сборке устройства

• Один электрод способен обеспечить защиту площади, радиус которой равен примерно 0,25-0,35 м.
• Устанавливать электроды можно только на участки, которые защищены лакокрасочным покрытием.
• Может использоваться шпаклевка на основе эпоксидного клея или сам клей.
• Наружная сторона электродов не должна покрываться электроизоляционными покрытиями (краски, клеи, мастики и т. д.).
• Установка электронного блока осуществляется в любом удобном месте автомобиля, подсоединять его нужно в общую схему электрооборудования.
• Электронный блок должен постоянно находиться во включенном состоянии, даже если отключено всё электрооборудование автомобиля.

Затрачивание ресурсов батареи прибором не превышает того, что потребляется автомобильными часами. Даже если аккумулятор будет сильно разряжен, работа прибора будет по-прежнему эффективной.

Еще один вид электрической схемы несложного устройства приведен на рис. 2

Здесь содержится делитель напряжения, выполненный с двумя резисторами, сопротивлениекоторыхR1 и R2. Вывод от резистора R1 (верхний на схеме) соединяется с плюсовым выводом аккумулятора. Вывод отR2 (нижний на схеме) соединяется с «минусом» аккумулятора. Такое соединение резисторов на точке Б даёт на металл кузова потенциал V1, определяемый в выражении U = ExR2 (R1 + R2), где Е – это напряжение аккумулятора (12 В).

Необходимо, чтобы потенциал U равнялся потенциалу защитному, во время которого останавливаются коррозийные процессы. Последовательное соединение резисторов обеспечивает течение тока, равного I = E/(R1 + R2). Сила тока (это от 01 до 100 мА)определяется тем условием, что обычная влажность даёт одному аноду возможность надежной защиты около 4-10 дм 2 поверхности. R2 = V/I; R1 = (E/I) – R2.

В случае необходимости внесения изменений в значения потенциала (защитного) и в силу тока, значения для сопротивлений резисторов можно определить исходя из соотношений, приведённых выше. К точке делителя №1 припаиваются изолированные провода, с противоположного конца которых должны быть припаяны стальные пластины анодов.

Анод – это пластина, сделанная из стали с низким содержанием углерода, размером 2х2 см. В качестве защиты могут использоваться аноды и внешние, это будет описано ниже. Применение прибора заставляет корпус автомобиля брать на себя функцию катода, восстанавливающегося во время эксплуатации из-за окисления анодов. Конструкция может быть произвольной.

Вот так будет выглядеть в собранном виде с использованием заглушки кнопки

Рис. 3. Электроды, установленные в этих точках будут наиболее эффективны:

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

Источник статьи: http://xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai/katodnaya-antikorrozijnaya-zashhita-avtomobilya

Зачем нужна и как работает катодная защита для автомобилей

Вряд ли стоит спорить с утверждением о том, что главной проблемой и самым распространённым заболеванием практически каждого автомобиля выступает именно коррозия или ржавчина.

Первые признаки процесса коррозии проявляются на всех автомобилях. Разница только во времени. Более дешёвые машины начинают ржаветь раньше, а качественные и дорогостоящие образцы способны выдержать несколько дольше. Эксперты считают наиболее защищёнными от воздействия коррозии современные японские модели.

Но всё равно они постепенно будут покрываться этими неприятными и опасными пятнами оранжевого цвета. Чтобы избавиться от рыжих участков, требуется потратить много времени и денег.

Против коррозии разработано достаточно большое количество различных средств, способом и методов. Одним из самых эффективных решений считается катодная защита. Только не все понимают, что это такое и как работает. Если вас беспокоит проблема коррозии, которая в ближайшее время может затронуть ваш автомобиль, в особенностях катодной защиты лучше начать разбираться уже сейчас, и в самые кротчайшие сроки установить её. Причём сделать это можно самостоятельно, не обращаясь за помощью в автосервисы.

Как это работает

Первым делом необходимо разобраться в принципе действия катодной защиты для автомобилей от коррозии. Это позволит понять степень эффективности решения и ответит на главный вопрос, который касается того, стоит ли вообще пробовать нечто подобное на своей машине.

Рассматриваемый метод катодной защиты является активным. Он основывается на известных электрохимических законах. Изначально подобную работу по защите металла применяли в трубопроводах и различных массивных металлических конструкциях. Принцип работы катода дал наглядно понять, что метод работает. А потому его успешно переняли представители других сфер производства, и начали активно использовать в автомобилестроении.

Защита основывается на окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают на кузове автотранспортного средства. Чтобы обезопасить металл машины, на металлическую поверхность устанавливается специальный элемент с отрицательно заряженным зарядом. Дополнительно применяется так называемый сдвиг потенциала. Его реализуют одним из 2 способов. А именно:

• за счёт применения внешнего тока,
• путём использования протекторного анода.

Во втором случае катод соединяют с защитным анодом. При этом его конструкция предусматривает применение металла, который отличается более высоким показателем электроотрицательности, нежели металл кузова самого автотранспортного средства.

Принцип работы базируется на слабом электрическом токе, проходящем через увлажнённый воздух от машины к окружающим её предметам. Это позволяет кузову, который имеет низкую электроотрицательность, восстанавливаться за счёт процесс окисления металла, имеющего более высокую электроотрицательность.

Отсюда становится понятным обозначение защитных пластин, которые автомобилисты часто называют жертвенными анодами. Процесс образования ржавчины перетекает с кузова на закреплённый защитный элемент. Это можно считать эффектом самопожертвования, когда пластина разрушается, принимая на себя коррозийный удар, изначально направленный на саму машину. Аноды разрушаются, что позволяет кузову автомобиля восстанавливаться.

Чтобы организовать подобную защиту и обеспечить высокий уровень эффективности, требуется внимательно подходить к этому вопросу, детально изучать теоретическую часть, а также в строгой последовательности выполнять работу по установке. Современному автомобилисту лезть в учебники по химии и физике вовсе не обязательно. Производители сделали основную часть работы. Потому автовладельцу остаётся только правильно установить элемент. Сделать это не так уж и сложно.

Но важно понимать, что создание слишком большого сдвига потенциала может привести к абсолютно обратному эффекту. То есть коррозия ускорится, и ситуация значительно усугубится. В итоге кузов быстро покроется ржавчиной, на удаление и восстановление которых потребуется внушительная сумма денег.

Если сдвиг потенциала оказывается выше необходимых значений, активизируется процесс выделения водорода. Параллельно меняется состав слоя электрода, начинается деградация покрытия транспортного средства и образуются столь нелюбимые всеми следы ржавчины. Они охватывают солидную площадь кузова, что ведёт в итоге к большим затратам.

Компоненты защиты

Далее следует рассказать о составных частях катодной защиты автомобильного кузова от коррозии. Это те элементы, без которых ничего работать попросту не будет.

Если детально понять устройство катодной защиты от коррозии, которая применяется для кузова автомобиля, это позволит автомобилистам правильно её использовать и устанавливать на собственное транспортное средство.

В итоге защита состоит из:

Каждый из компонентов выполняет свою особенную роль.

Аноды и катоды

В действительности какого-то специального отдельного катода в составе схемы электрохимической защиты нет, поскольку его роль выполняет непосредственно сам кузов автотранспортного средства. Именно автомобиль является катодом и позиционируется в схеме как минус.

Что же касается анода, то тут применяют различные конструкции и элементы на основе металла. Что используются пластины, металлические изделия и прочие поверхности, главной отличительной чертой которых является способность проводить электроток. Теоретически сюда можно отнести даже промокший от дождя асфальт.

Если на автомобиле будет отсутствовать один из этих элементов электрохимической защиты, ничего не сможет функционировать. А потому предотвратить возникновение и распространение коррозии по кузову автомобиля не удастся.

Особое внимание стоит уделить вопросу разности потенциалов. У различных специалистов есть своё мнение на этот счёт. Они говорят о разности потенциалов и степени защиты, которая непосредственно зависит и определяется этим параметров.

Металл кузова якобы защищается полноценно от ржавчины в тех ситуациях, когда величина потенциалов составляет порядка 0,1-0,2 В. Но это условное значение, которое нельзя считать абсолютно справедливым и единственно верным.

На практике расстояние между катодом и анодом может составлять от нескольких сантиметров вплоть до нескольких метров. Но чем больше указанное расстояние между двумя электродами, тем выше параметры разница потенциалов должны быть. Плюс воздух не сможет проводить ток с небольшим показателем напряжения, что требует иметь разницу потенциалов на уровне 1 киловольта.

А вот что действительно важно в этом вопросе влияния на эффективность антикоррозийной защиты автомобиля, так это площадь, которую имеет установленный анод. Чем большую площадь получит этот составной элемент схемы, тем активнее сможет проявлять себя в работе катодная защита. Потому эксперты рекомендуют выбирать более внушительные аноды, монтируемые на авто, чтобы реально обезопасить машину от образования ржавчины и её активного распространения по всему кузову.

Также в схеме защиты особую роль отводят электрическому току. Тут важно понимать, что для эффективной работы катодного протектора не требуется наличие тока непосредственно между электродами, то есть катодом и анодом. Даже когда определённая сила электротока будет возникать, её стоит воспринимать исключительно как побочный эффект.

Подобный ток между элементами защиты порой образуется в результате намокания анода, колёс автомобиля и пр. И проявляется электроток на аккумуляторе, что позволяет батарее разряжаться с большей скоростью, нежели это происходит обычно.

Чтобы монтаж катодной защиты на автотранспортное средство не наносил никакого вреда для самого авто, а только обеспечивалась надёжная протекция против коррозии, нужно в обязательном порядке соединить анод и бортовую систему. Делается это с помощью такого простого и дешёвого приспособления как добавочный резистор.

Используя этот резистор, удастся ограничить эффект быстрого разряжения аккумуляторной батареи в ситуациях, когда анод окажется замкнутым на катоде, то есть кузове машины. Обычно подобные ситуации возникают по причине того, что схему собрали неправильно. Это ведёт к быстрому износу анода и потере его эффективности. Вплоть до полного окисления с последующим разложением.

Если вы не уверены в собственных силах и возможностях, а также плохо разбираетесь в теории электрохимических процессов, вопрос установки лучше доверить квалифицированным специалистам. Или хотя бы проконсультируйтесь с ними, дабы не допустить ошибок.

Рекомендации по выбору анода

Поскольку катод выбирать нет необходимости, то основное внимание автомобилистов уделяют именно покупке подходящего анода.

Чтобы создать качественную, эффективную и безопасную электрохимическую защиту, требуется соответствующий анод. Всего есть несколько вариантов реализации схемы, каждый из которых обладает своими определёнными нюансами.

Потому стоит отдельно рассмотреть наиболее распространённые аноды и рекомендации по их использованию.

Гаражи из металла

Считается достаточно простым, доступным, из-за чего и очень распространённым вариантом для получения эффективного анода.

Суть заключается в использовании металлического бокса, где будет храниться транспортное средство. Не обязательно, чтобы пол был полностью железным. Порой достаточно наличия открытой металлической арматуры, которой хватает для создания условий качественной антикоррозийной защиты. Летом эффективность протекции повышается, что объясняется активно протекающим парниковым эффектом.

Чтобы организовать защиту с помощью подобного анода, автовладельцу потребуется металлическое сооружение. Его металл соединяют с плюсом аккумуляторной батареи. При этом батарею следует устанавливать на машину через резистор или монтажный провод. В качестве плюса также подойдёт прикуриватель. Но такое возможно лишь при условии, что после отключения зажигания в прикуривателе останется напряжение.

Контур для заземления

Также можно применять контур заземления. При его выборе действия со стороны автовладельца будут фактически аналогичными тем, которые применяются при использовании металлического корпуса гаража.

Но тут важно понимать, что основная антикоррозийная протекция будет направлена именно на днище, в то время как остальные компоненты автомобиля окажутся менее защищёнными.

Чтобы это исправить, можно провести определённые доработки схему. В землю по периметру стоящего автомобиля вбивается 4 стержня из металла. Их объединяют между собой, используя обычную проволоку из металла. Далее выполняется аналогичный способ подключения, как и в случае с использованием металлического гаража.

Специальный хвост

Их вы можете довольно часто встретить на разных автомобилях. Причём применяются эти металлизированные хвосты на основе резины достаточно давно. Они отличаются наличием эффекта заземления, что и позволяет создавать соответствующую протекцию.

В плане организации катодной защиты установка хвоста считается наиболее простым вариантом. При этом эффективность метода ничуть не меньше, чем у альтернативных способов протекции от коррозии. Хвосты способствуют эффективной антикоррозийной защите в процессе эксплуатации транспортного средства.

Когда наблюдается повышенный уровень влажности воздуха, образуется разность потенциалов между самим транспортным средством и непосредственно дорожным покрытием. В теории при такой ситуации коррозия начинает ещё интенсивнее воздействовать на кузов, постепенно разрушая металлические элементы.

Но тут большую роль играет именно наличие металлизированного хвоста. С его помощью удаётся повысить эффективность воздействия катодной защиты, то есть наблюдается обратный результат, и машина оказывается под надёжной защитой во время движения.

При этом хвост обязательно монтируется только в задней части автотранспортного средства. Тут необходимо, чтобы на хвостовик из резины с металлическими вставками и эффектом заземления попадала влага от брызг, возникающих при вращении задних автомобильных колёс.

Не стоит забывать о дополнительных функциях металлизированного хвоста. Такое довольно простое приспособление также выполняет роль антистатического компонента.

Крайне важно правильно установить хвост на своём автомобиле. Если по переменному току, то хвост закорачивают на корпус, а если по постоянному, тогда в изолированном положении относительно автомобильного корпуса. Для подключения используют RC цепочку. Она служит как элементарный частотный фильтр.

Проекторы-электроды

В качестве отдельно рассматриваемого анода выступает специальный электрод с протекторными функциями. Фактически это обычные металлические пластины определённой формы и размеров, которые монтируются на автомобиль.

Чтобы установить такие пластины или электроды-протекторы, требуется выбирать наиболее уязвимые и подверженные возможному воздействию коррозии участки кузова автотранспортного средства. Потому чаще всего для таких целей применяются зоны крыльев, пороги и днище машины.

Если говорить про принцип действия, то никаких существенных отличий в этом плане от остальных рассмотренных ранее способов организации анода протекторы-электроды не имеют.

Но здесь есть один важный момент. Дело всё в том, что подобные протекторные металлические пластины осуществляют непрерывную работу, то есть они воздействуют на металл и защищают его от коррозии постоянно без каких-либо перерывов. Тут не имеет никакого значения, находится машина в движении или стоит на месте. Также не влияет на работоспособность текущие показатели влажности воздуха, что даёт электродам-протекторам неоспоримое преимущество перед всеми конкурирующими анодами.

Чтобы грамотно и правильно организовать качественную защиту кузова своего автомобиля от негативного и во многом пагубного воздействия коррозии с помощью электродов-протекторов, требуется затратить достаточно много времени и усилий. Действительно эффективная защита достигается путём установки минимум 15 пластин на разные участки. Но затраты по времени и силам себя оправдывают полностью. Это позволяет существенно продлить срок службы транспортного средства, и предотвратить сложные ремонтно-восстановительные работы, обусловленные разрушениями, которые были спровоцированы ржавчиной.

Планируя установку электродов-протекторов, стоит особое внимание уделить используемым материалам. В зависимости из сырья, на основе которого производятся элементы, их делят на 2 большие группы.

1. Разрушающиеся. Это электроды, выполненные в виде металлических пластин, и предназначенные для временного использования. С течением времени материал будет разрушаться, что потребует от автовладельца замены протекторов. Достаточно качественные разрушающиеся электроды могут прослужить 4-5 лет. В качестве сырья для их изготовления обычно используется нержавеющая сталь или металл. Их характеристики и ограниченный срок службы позволяет сделать такие электроды-протекторы финансово более доступными. Если не смотреть на срок службы, элементы работают качественно и справляются с поставленными задачами.
2. Неразрушающиеся. Подобные протекторы служат значительно дольше. Но за увеличенный интервал эксплуатации приходится платить. По цене они превосходят разрушающиеся аналоги электродов-протекторов в несколько раз. Объяснить это можно не только сроком службы, но и используемыми материалами. Тут сырьём для производства протекторов не разрушающегося типа применяют платину, графит, карбоксил, магнетит и прочие дорогостоящие материалы.

Стоит ли переплачивать за материал и срок службы, каждый решает сам. Но поскольку сама процедура достаточно длительная и сложная в плане исполнения, порой действительно есть смысл переплатить, но установить на весь срок службы автомобиля именно не разрушающиеся протекторы.

Рекомендации по установке

Поскольку теперь схема работы катодной антикоррозийной защиты для автомобиля вам понятна, и все прекрасно понимают её функции и задачи, стоит задуматься над вопросом установки.

Чтобы эффективно и своевременно бороться со ржавчиной или против коррозии, образующейся на машинах, требуется качественная катодная защита для вашего автомобиля. При этом её вполне реально установить своими руками.

Для реализации поставленной задачи нужно придерживаться нескольких простых правил.

1. Для установки выбирают наиболее слабые места автомобиля, которые начинают первыми страдать от образования коррозии. Вне зависимости от модели и марки транспортного средства, эти уязвимые участки у всех машин примерно одинаковые. К ним относят крылья, колёсные арки, днище, пороги и пр. То есть концентрировать основное внимание нужно на слабо защищённых местах, но при этом не забывать устанавливать протекторы на другие элементы кузова.
2. Выбирайте пластины круглой или прямоугольной формы. При этом рекомендуется придерживаться определённых ограничений в плане размеров. Площадь пластины не должна быть меньше 4 квадратных сантиметров. Но и покупать элементы размером более 10 квадратных сантиметров также не имеет особого смысла. Для них сложнее будет отыскать подходящее место при монтаже.
3. Приобретайте необходимое количество защитных пластин. Тут важно учитывать, что один протектор указанных размеров защищает площадь около 35 квадратных сантиметров. Это объясняет, почему на автомобили устанавливается не менее 15 протекторов.
4. Устанавливать элементы следует на лакокрасочное покрытие, используя специальный эпоксидный клей. При этом допускать прямого контакта между лакокрасочным слоем и пластиной нельзя. Эпоксидная смола должна как бы разделять их между собой.
5. Пластины монтируются таким образом, чтобы они были направлены лицевой часть навстречу водяным брызгам и агрессивной среде, которая способствует возникновению коррозии.

В остальном же никаких особых трудностей с установкой определённого количества протекторов возникать не должно.

Не лишним будет изучить рекомендации специалистов, проконсультироваться с экспертами в области антикоррозийной защиты и даже немного полистать учебники, где описываются электрохимические процессы.

Если вы сомневаетесь в выборе подходящих протекторов и не уверены в возможности самостоятельно установить пластины, обратитесь к профессионалам. Услуга не самая дорогая, но сохранивший свою целостность кузов полностью оправдывает вложенные средства.

Как утверждают опытные автомобилисты, потраченные силы, время и деньги со временем компенсируются длительным сроком службы автомобиля. Кто-то применяет только один метод протекции, другие используют одновременно несколько мер по защите от ржавчины. Действуйте на своё усмотрение. Зачастую лучше установить нужное число качественных электродов-протекторов в правильные места, нежели вместе применять альтернативные методы.

Практика показывает, что в настоящее время именно протекторы в виде пластин из специальных материалов эффективнее всего справляются с антикоррозийной защитой. Вопрос лишь в правильной установке элементов.

Источник статьи: http://dorpex.ru/avtomobilnyie-sovetyi/osnovyi-i-znaniya/zachem-nuzhna-i-kak-rabotaet-katodnaya-zashhita-dlya-avtomobiley