Как самому сделать катодную защиту на автомобиль

Катодная защита кузова автомобиля от коррозии.

Даже небольшая царапина на лакокрасочном покрытии кузова автомобиля может положить начало разрушительному процессукоррозии. Причем, борьба скоррозией – дело не простое. Не смотря множество существующих методов, таких как применение различных мастик, антикоров и покрытий, нельзя сказать, что проблема решена. Немалую лепту в борьбу с ржавчиной внес метод, так называемой « катодной защиты ». Сущность катодной защиты кузова автомобиля состоит в том, что на защищаемую деталь подается отрицательный электрический потенциал. Такой метод применяется уже давно, в частности на флоте, для защиты корпуса судна от коррозии, а также для защиты подземных трубопроводов. Например, для защиты трубопровода, на некотором расстоянии от него закапывают анод, ролькоторого выполняет металлическая болванка. Кэтой болванке подключают «плюс» от источника постоянного тока, а к металлической трубе трубопровода, которую нужно защитить -«минус». В результате такого подключения, защищаемая поверхность становится эквипотенциальной, то есть, на защищаемой детали протекает только катодный процесс, и саморастворение катода непроисходит. Другими словами, корродирует не защищаемая деталь, а анод, который так и называют – «жертвенный электрод». Для защиты автомобиля от коррозии применяют тотже принцип, где роль катода выполняет кузов автомобиля. Реализации метода катодной защиты кузова автомобиля от ржавчины, могут быть самые различные, как в плане технического исполнения, электрических схем, так ив плане материала, из которого изготавливают«жертвенные электроды» иих количества. Но, главное, во всех схемах, то, чтобы металлу кузова сообщался отрицательный потенциал в 0,1…0,2 В. Больший потенциал практически не улучшает степени защиты, а даже наоборот, может стать причиной усиления коррозии. Как правило, устройство катодной защиты состоит из электронного блока со световой индикацией работы прибора, и защитных электродов, в виде прямоугольных или круглых пластин. Роль источника тока выполняет автомобильный аккумулятор. Обычно ток, потребляемый таким устройством катодной защиты небольшой, примерно такой же, какой потребляют часы в автомобиле, соответственно работать защита будет даже если аккумулятор в автомобиле сильно разряжен. Как показывает практика, правильное применение этого способа защиты от коррозии является довольно эффективным и простым в применении, однако, катодная защита вовсе не означает, что при её использовании можно отказаться от антикоррозионных покрытий кузова.

20 декабря 2012
Поделиться:

Комментарии 10

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.

Я езжу на Nissan Almera II (N16)

» Ввиду большого удельного ρ орган покрытия, на аноды нужно подавать порядка 100-200V при мизерном токе для безопасности.»

не слишком большое напряжение?

Я езжу на Mercedes-Benz C-class (W205)

Давно изучаю тему на RU/EN ресурсах.
ERPS действует по принципу : к электродам подается высокое положительное U от преобразователя, получается емкости : кузов заряжен отрицательно и удерживает электроны, НО только относительно электродов. Что мешает отдать электрон включению в металл или капле воды ?
Электрохимические :
-протекторная и -катодная защиты успешно применяются в промышленности
Один Mg анод защищает трубопровод протяжен. ~ 30км. Протекторы продают компании и частники. Нужен контакт анодов с кузовом
На авто П.или К. защита будет хорошо действовать при точке росы и в утренние часы, когда кузов покрыт пленкой влаги.
Устанавливать катодную есть смысл, если руководствоваться не только законом Ома, но 2 постулатами Киргофа.
Гасящий резистор нужен на КАЖДЫЙ электрод. Т.Е. ставится одно общее сопротивление ~ 300 ом от плюсовой клеммы, и далее ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ резистор 1-2 кОм на каждый анод. Учитывая побочные токи 5mA/M2-норма. Место установки резисторов- близ анодов, или близ клеммы -не имеет значения
Нужно найти время и установить не менее 15 анодов. Учитывая миз.ток-подойдет оч.тонкий провод.
Припаять резисторы, минутное дело для тех у кого в дом лаборатории есть BGA флюс RMA-218, или хорошая канифоль. Термоусадки можно найти в Леруа.
Из обозначений на рисунке, понятно что в ЛКП поры и кратеры, и оно покрыто пленкой влаги. В таких условиях, протекторная/катодная защиты успешно работают. Никакой магии.
Один анод, с большой поверхностью-НЕ подходит.
Влага испаряется неравномерно, потому и нужно большое кол-во анодов.
Использование заземление, или близнаходящихся предметов лишенно с мысла, если Вы НЕ подаете на анод килловольты.
Если кто работал нефтяником в Тих Океане замечали что надводные мачты усеяны протекторами, потому что в атмосферных условиях нет сплошной проводящей среды/пленки влаги.
ДРУГОЙ путь создание сплошной электропроводящей поверхности в т.ч. и в скрытых полостях. Общедоступный гель для энцело-фии не подходит, ввиду низкой стойкости.
Читаем Organic Electrochimestry, ищем подходящию субстанцию.
Тогда достаточно 4 электродов на внутрених полостях и 4 за бортом. Ввиду большого удельного ρ орган покрытия, на аноды нужно подавать порядка 100-200V при мизерном токе для безопасности.
Любой ШИМ преобразователь, но наиболее экономичны самоделки на 1-2 транзисторах.
Если Вы редко выезжаете,
для компенсации разряда АКБ, достаточно подключать поликристаллическую солнечную панель, оставляемую на сидении. Нормальная панель обеспечивает I кз ~200mA вдали от 100ватт лампы, т.е. на улице перекроет расходы в любую погоду. К панели с типичн.U-18V нужен пониж. DC-DC настроенный на 13.8-14.2 V
[Китайская платка]
С помощью ин-нет -установить может любой, для мастеров и тех кто OTP проца ЭБУ, эмулирует навесной микрухой, это просто примитивные задачи.

Как перехитрить ржавчину, используя электрохимические способы защиты?

Одним из наиболее распространенных и в то же время губительных факторов, воздействующих на автомобиль в процессе эксплуатации, выступает коррозия. Разработано несколько способов защиты кузова от нее, причем встречаются как меры, направленные именно против данного явления, так и комплексные технологии защиты автомобиля, предохраняющие его от различных факторов. В приведенной статье рассмотрена электрохимическая защита кузова.

Причины образования коррозии

Так как электрохимический способ защиты автомобиля направлен исключительно против коррозии, следует рассмотреть причины, вызывающие поражение ею кузова. Основными из них являются вода и дорожные реагенты, применяемые в холодный период. В сочетании друг с другом они образуют высококонцентрированный соленый раствор. К тому же осевшая на кузове грязь продолжительное время удерживает влагу в порах, а если она содержит дорожные реагенты, то еще и притягивает молекулы воды и из воздуха.

Ситуация усугубляется, если лакокрасочное покрытие автомобиля имеет дефекты, даже небольшого размера. В таком случае распространение коррозии будет происходить очень быстро, и даже сохранившиеся защитные покрытия в виде грунта и оцинковки могут не остановить этот процесс. Поэтому важно не только постоянно очищать автомобиль от грязи, но и следить за состоянием его лакокрасочного покрытия. В распространении коррозии также играют роль температурные колебания, а также вибрации.

Также следует отметить участки автомобиля, наиболее подверженные поражению коррозией. К ним относятся:

• детали, расположенные ближе всего к дорожному покрытию, то есть пороги, крылья и днище;
• сварные швы, оставшиеся после ремонта, особенно если он был неграмотно осуществлен. Это объясняется высокотемпературным «ослаблением» металла;
• кроме того, ржавчина часто поражает различные скрытые плохо вентилируемые полости, где скапливается влага и долго не высыхает.

Принцип действия электрохимической защиты

Рассматриваемый способ защиты кузова от ржавчины относят к активным методам. Разница между ними и пассивными способами состоит в том, что первые создают какие-либо защитные меры, не позволяющие вызывающим коррозию факторам воздействовать на автомобиль, в то время как вторые лишь изолируют кузов от воздействия атмосферного воздуха. Данная технология изначально применялась для защиты от ржавчины трубопроводов и металлоконструкций. Электрохимический метод считают одним из наиболее эффективных.

Данный способ защиты кузова, который также называют катодным, основан на особенностях протекания окислительно-восстановительных реакций. Суть состоит в том, что на защищаемую поверхность накладывают отрицательный заряд.

Сдвиг потенциала осуществляют с применением внешнего источника постоянного тока или путем соединения с протекторным анодом, состоящим из более электроотрицательного металла, чем защищаемый объект.

Принцип действия электрохимической защиты автомобиля состоит в том, что между поверхностью кузова и поверхностью окружающих объектов вследствие разности потенциалов между ними по цепи, представленной влажным воздухом, проходит слабый ток. В таких условиях окислению подвергается более активный металл, а другой, наоборот, восстанавливается. Именно поэтому используемые для автомобилей защитные пластины из электроотрицательных металлов называют жертвенными анодами. Однако при чрезмерном сдвиге потенциала в отрицательную сторону возможно выделение водорода, изменение состава приэлектродного слоя и прочие явления, которые приводят к деградации защитного покрытия и возникновению стресс-коррозии защищаемого объекта.

Рассматриваемая технология для автомобилей предполагает использование в качестве катода (отрицательно заряженного полюса) кузова, а анодами (положительно заряженными полюсами) служат различные окружающие объекты или установленные на автомобиле элементы, проводящие ток, например, металлические сооружения или влажное дорожное покрытие. При этом анод должен состоять из активного металла, такого как магний, цинк, хром, алюминий.

Во многих источниках приведена разность потенциалов между катодом и анодом. В соответствии с ними, чтобы создать полную защиту от коррозии для железа и его сплавов, необходимо достичь потенциал в 0,1-0,2 В. Большие значения слабо сказываются на степени защиты. При этом плотность защитного тока должна составлять от 10 до 30 мА/м².

Однако эти данные не совсем верны – в соответствии с законами электрохимии, расстояние между катодом и анодом прямо пропорционально определяет величину разницы потенциалов. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо достичь определенного значения разницы потенциалов. К тому же воздух, рассматриваемый при данном процессе в качестве электролита, способен проводить электрический ток, характеризующийся большой разницей потенциалов (примерно кВт), поэтому ток с плотностью 10-30 мА/м² не будет проводиться воздухом. Возможно возникновение лишь «побочного» тока в результате намокания анода.

Что касается разности потенциалов, наблюдается концентрационная поляризация по кислороду. При этом попавшие на поверхность электродов молекулы воды ориентируются на них таким образом, что происходит освобождение электронов, то есть реакция окисления. На катоде данная реакция, наоборот, прекращается. Вследствие отсутствия электрического тока освобождение электронов происходит медленно, поэтому процесс безопасен и незаметен. Благодаря эффекту поляризации, происходит дополнительное смещение потенциала кузова в отрицательную сторону, что дает возможность периодически выключать устройство защиты от коррозии. Нужно отметить, что площадь анода прямо пропорционально определяет эффективность электрохимической защиты.

Варианты создания

В любом случае роль катода будет выполнять кузов автомобиля. Пользователю необходимо выбрать предмет, который будет использован в качестве анода. Выбор осуществляют на основе условий эксплуатации автомобиля:

• Для автомобилей, находящихся в неподвижном состоянии, на роль катода подойдет расположенный вблизи металлический объект, например, гараж (при условии, что он построен из металла или имеет металлические элементы), контур заземления, который может быть установлен в отсутствии гаража на открытой стоянке.
• На движущемся автомобиле могут быть использованы такие приспособления, как резиновый металлизированный заземляющийся «хвост», протекторы (защитные электроды), монтируемые на кузов.

Ввиду отсутствия тока, протекающего между электродами, бортовую сеть автомобиля +12 вольт достаточно подключить к одному или нескольким анодам через добавочный резистор. Последнее устройство служит для ограничения тока разряда аккумулятора в случае замыкания анода на катод. Основными причинами замыкания являются неграмотно осуществленная установка оборудования, повреждение анода или его химическое разложение вследствие окисления. Далее рассмотрены особенности применения перечисленных ранее предметов в качестве анодов.

Использование гаража в качестве анода считают наиболее простым способом электрохимической защиты кузова стоящего автомобиля. Если помещение имеет металлический пол или напольное покрытие с открытыми участками железной арматуры, то также будет обеспечена и защита днища. В теплый период в металлических гаражах наблюдается парниковый эффект, однако в случае создания электрохимической защиты он не разрушает автомобиль, а наоборот направлен на защиту его кузова от коррозии.

Создать электрохимическую защиту при наличии металлического гаража весьма просто. Для этого достаточно подключить данный объект к положительному разъему аккумуляторной батареи автомобиля через добавочный резистор и монтажный провод.

В качестве положительного разъема можно использовать даже прикуриватель при условии наличия в нем напряжения при отключенном замке зажигания (не у всех автомобилей данное приспособление сохраняет работоспособность при отключенном двигателе).

Контур заземления при создании электрохимической защиты используют в качестве анода по тому же принципу, что рассмотренный выше металлический гараж. Различие состоит в том, что гараж защищает весь кузов автомобиля, в то время как этот способ — лишь его днище. Контур заземления создают путем забивания в грунт по периметру автомобиля четырех металлических стержней длиной не менее 1 м и натягивания между ними проволоки. Подключение контура к автомобилю, как и гаража, осуществляют через добавочный резистор.

Резиновый металлизированный заземляющий «хвост» является простейшим способом электрохимической защиты движущегося автомобиля от коррозии. Данное приспособление представляет собой резиновую полоску с металлическими элементами. Принцип его функционирования состоит в том, что в условиях высокой влажности между кузовом автомобиля и дорожным покрытием возникает разность потенциалов. Причем чем выше влажность, тем больше эффективность электрохимической защиты, создаваемой рассматриваемым элементом. Заземляющий «хвост» устанавливают в задней части автомобиля таким образом, чтобы на него попадали брызги воды, вылетающие при движении по мокрому дорожному покрытию из под заднего колеса, так как это повышает эффективность электрохимической защиты.

Достоинство заземляющего хвоста состоит в том, что, помимо функции электрохимической защиты, он избавляет кузов автомобиля от статического напряжения. Это особо актуально для транспорта, перевозящего топливо, так как электростатическая искра, являющаяся результатом накопления статического заряда в процессе движения, опасна для транспортируемого им груза. Поэтому приспособления в виде металлических цепей, волочащихся по дорожному покрытию, встречаются, например, на бензовозах.

В любом случае необходимо изолировать заземляющий хвост от кузова автомобиля по постоянному току и наоборот «закоротить» по переменному. Это достигают путем использования RC-цепочки, которая представляет собой элементарный частотный фильтр.

Защита автомобиля от коррозии электрохимическим способом с использованием в качестве анодов защитных электродов рассчитана также на эксплуатацию в движении. Протекторы устанавливают в наиболее уязвимых для коррозии местах кузова, представленных порогами, крыльями, днищем.

Защитные электроды, как и во всех рассмотренных ранее случаях, функционируют по принципу создания разницы потенциалов. Достоинство рассматриваемого способа состоит в постоянном наличии анодов вне зависимости от того, стоит ли автомобиль или движется. Поэтому данную технологию считают весьма эффективной, однако она наиболее сложна в создании. Это объясняется тем, что для обеспечения высокой эффективности защиты необходимо установить на кузове автомобиля 15-20 протекторов.

В качестве защитных электродов могут быть использованы элементы из таких материалов, как алюминий, нержавеющая сталь, магнетит, платина, карбоксил, графит. Первые два варианта относят к разрушающимся, то есть состоящие из них защитные электроды требуется менять с интервалом в 4-5 лет, в то время как остальные называют неразрушающимися, так как они характеризуются значительно большей долговечностью. В любом случае протекторы представляют собой пластины круглой или прямоугольной формы площадью 4-10 см².

В процессе создания такой защиты нужно учитывать некоторые особенности протекторов:

• радиус защитного действия распространяется на 0,25-0,35 м;
• электроды необходимо устанавливать лишь на участки, имеющие лакокрасочное покрытие;
• для закрепления рассматриваемых элементов следует использовать эпоксидный клей или шпатлевку;
• перед установкой рекомендуется зачистить глянец;
• наружную сторону протекторов недопустимо покрывать краской, мастикой, клеем и прочими электроизоляционными веществами;
• так как защитные электроды представляют собой положительно заряженные пластины конденсатора, они должны быть изолированы от отрицательно заряженной поверхности кузова автомобиля.

Роль диэлектрической прокладки конденсатора будет выполнять лакокрасочное покрытие и клей, расположенные между протекторами и кузовом автомобиля. Также нужно учитывать, что величина расстояния между протекторами прямо пропорционально определяет электрическое поле, поэтому их следует устанавливать на небольшом расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить достаточную емкость конденсатора.

Провода к защитным электродам подводят через проколы в закрывающих отверстия в днище автомобиля резиновых заглушках. Можно установить на автомобиль много протекторов маленького размера или меньшее количество защитных электродов большего размера. В любом случае необходимо использовать данные элементы на участках, наиболее уязвимых по отношению к коррозии, обращенными наружу, так как роль электролита в данном случае выполняет воздух.

Кузов автомобиля после установки электрохимической защиты такого типа не будет бить током, так как она создает электричество очень небольшой силы. Даже если человек прикоснется к защитному электроду, то не получит удар. Это объясняется тем, что в электрохимической антикоррозийной защите применяется постоянный ток малой силы, создающий слабое электрическое поле. К тому же существует альтернативная теория, согласно которой магнитное поле существует только между поверхностью кузова и местом установки защитных электродов. Поэтому электромагнитное поле, создаваемое электрохимической защитой, более чем в 100 раз слабее электромагнитного поля мобильного телефона.

Электрохимические способы защиты автомобиля от коррозии

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.

Причины коррозии

Зачастую виновниками появления коррозии выступают вода и дорожные реагенты, используемые дорожными службами в холодный период. Таким образом, железо в сочетании с соленым раствором, который создается в результате, подвергается разрушительному влиянию коррозии. Осевшая грязь выполняет роль губки, притягивая молекулы воды из воздуха. Колебания температуры, вибрация, состояние лакокрасочного покрытия – все это влияет на скорость коррозии.

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: Что делать, если пороги начали ржаветь

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: Все способы устранения неприятного запаха из салона

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.

Устройство катодной защиты кузова автомобиля от коррозии

. 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:

В соответствии с описанием этой схемы, на кузов автомобиля, относительно земли, подаётся отрицательный потенциал, напряжением около 1,9 вольт. При наличии в воздухе даже небольшой влажности поверхность колёс (за счёт наличия солей) становится электропроводящей и электрическая цепь замыкается.
В схеме существует важный недочёт — цепь уже и так замкнута по пути: «+» аккумуляторной батареи, резистор R1, стабистор V1, «-» аккумуляторной батареи.
Паразитный ток разряда аккумуляторной батареи, протекающий через стабистор приблизительно составляет: I = UR1 / R1 = 10,1 / 240 = 42 mA, это довольно много. Защитный ток, использующий влажность воздуха такой схемы будет на порядок меньше «паразитного». Получается, что эта схема ещё хуже предыдущей.
Встречались и другие статьи, в которых по плотности тока на протекторах вычислялись значения резисторов делителей напряжения – что является заблуждением.
________________________________________
Закончим критику, и приступим к делу. Как я и писал ранее, нет смысла стремиться к уменьшению разности напряжений между анодом и катодом. Все предлагаемые схемы катодной защиты, построенные на делителях напряжения способны принести не только пользу, но и вред. Особенно активно вы будете лить слёзы в случае осыпания пластин аккумуляторной батареи, когда произойдёт случайное замыкание протектора на корпус, а Вы этого не заметите. Если напряжение катодной защиты будет больше, то хуже от этого не будет, а даже наоборот – лучше. В то же время, ток ограниченный добавочным резистором делает такое напряжение безопасным.
Предлагаю оптимальное устройство катодной защиты, использующее все варианты анодов, которое фактически не разряжает аккумулятор, что особенно важно при длительном хранении автомобиля. Время использования может составлять до бесконечности, пока сам аккумулятор не умрёт своей смертью, даже если регулярно четвероногий друг будет мочиться на протекторы.
За шаблон, на котором мы изобразим схему, мы возьмём предыдущее схематичное изображение автомобиля, доработав его простой, но «толковой» схемой защиты.
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 которых выступают стенки металлического гаража, защитные протекторы. Кроме того, во время осадков в качестве защитного анода используется и мокрая поверхность дорожного полотна.

В схеме имеется три цепи защиты:
Первая цепь катодной защиты – цепь «стационарной» защиты с использованием контура заземления, или корпуса металлического гаража (ракушки). Является самым эффективным способом защиты автомобиля от коррозии в условиях «парника» металлического гаража. Применяется с дополнительным проводом, подключаемым одним концом в гнездо Гн1, другим соединяется с соответствующим анодом. Гнездо Гн1 можно расположить в любом удобном для Вас месте автомобиля. Удобнее всего – в салоне, у водительского места. В состав первой «стационарной» цепи защиты входят светодиод VD1, резистор R1, гнездо Гн1 и многожильный монтажный изолированный провод. Если у Вас нет условий для использования этого вида защиты, не переживайте, значит у Вас и нет металлического гаража, а так же есть остальные цепи защиты.
Вторая цепь катодной защиты – цепь «мобильной» защиты с использованием заземляющего «хвоста». Это наиболее эффективная защита от коррозии во время дождя, тумана, мокрого дорожного полотна. Электрод-хвост располагается сзади автомобиля, на одной линии с колесом, для того, чтобы брызги воды от колеса попадали на хвост. В состав второй «мобильной» цепи защиты входят светодиод VD2, резистор R2, изолятор (на рисунке — коричневый), заземляющий электрод — хвост Э1. Дополнительно в состав второй цепи входят элементы R3 и С1, которые совместно с Э1 выполняют функцию защиты кузова автомобиля от статического напряжения. Обратите внимание, что хвост прицепляется не непосредственно к металлическому кузову автомобиля, а через изоляционный материал. В качестве хвоста используйте тонкую металлизированную резиновую ленту. Как вариант, можно использовать тонкостенный резиновый шланг с продетым в него тонким металлическим тросиком, выглядывающим на конце.
Третья цепь катодной защиты – цепь «постоянной» защиты от коррозии с использованием протекторных пластин. Эта защита от коррозии действует постоянно, как на стоянке, так и в движении, как во время дождя, так и в сухую погоду. Её эффективность зависит от количества, размеров и мест расположения пластин-электродов. Чем суммарная площадь электродов больше, тем лучше. Но учтите, что электроды должны быть распределены по кузову автомобиля в наиболее уязвимых для коррозии местах. О самих протекторах было написано выше. Наиболее приемлемый не дорогой материал для протекторов – нержавеющая сталь. В состав третьей «постоянной» цепи защиты входят светодиод VD3, резистор R4 и протекторы (на рисунке — синие). Пластины крепят на клей, но думаю, что конструкция на болтах будет работать не хуже и при умелом соединении, безусловно, будет надёжнее.
Номиналы резисторов R1, R2, R4 схемы защиты выбраны такими, чтобы в случае замыкания протекторов, хвоста, или гаражной конструкции на кузов автомобиля максимальный ток был ограничен номинальным значением тока светодиодов – 10mA. Другими словами, в условиях сухого воздуха (сухого кузова автомобиля) светодиоды не должны гореть. Если в сырую погоду, светодиоды загораются, то это свидетельствует о работе катодной защиты. Чем больше влажности, тем ярче будут гореть светодиоды. Если один из светодиодов горит максимально ярко на «сухом» автомобиле, то это означает, что имеет место неисправность – замыкание элементов защиты от коррозии на корпус автомобиля. Тогда необходимо, не позднее чем в течение недели после загорания светодиода определить место замыкания и устранить его. Основное назначение светодиодов – контроль исправности цепей катодной защиты. В условиях минимального воздействия влаги они не должны ярко светиться. Слабое свечение допускается.
Проверку исправности цепей защиты на обрыв проводят приблизительно 1 раз в месяц путем замыкания на корпус автомобиля: первую цепь проверяют замыканием провода, который должен крепиться к стенке металлического гаража; вторую – замыканием заземляющего хвоста; третью – замыканием одного из протекторов. При замыкании, соответствующий светодиод должен загореться. Для удобства, можно использовать дополнительный монтажный провод. Неплохо, при проверке исправности схемы катодной защиты ещё и осмотреть защитные протекторы.
Само нехитрое устройство можно разместить в любом удобном для Вас месте. Нет необходимости размещать его на панели приборов, перед глазами водителя. Там оно будет только отвлекать. Устройство защиты, размещённое в моторном отсеке, не позволит своевременно отреагировать на замыкание анодов на корпус автомобиля, потому как многие не заглядывают под капот своего коня от одной, до другой смены масла в двигателе. Поэтому, по моему мнению, оптимальное место расположения устройства – под приборной панелью, в нише, на 10-20 сантиметров выше педалей управления. Перед выходом из машины, водитель обычно опускает глаза для изъятия ключа из замка зажигания, поэтому светодиоды устройства защиты окажутся в поле его зрения. А красный горящий светодиод обязательно привлечёт внимание.
Необходимо, чтобы устройство оставалось подключенным к аккумулятору даже при отключенном общем электрооборудовании автомобиля (выключенном зажигании). В простейшем случае устройство можно расположить на небольшой изоляционной пластине (гетинакс, текстолит, пластмасса). Лучший вариант, если устройство поместить в какую-либо изолированную коробочку, или залить эпоксидной смолой.
________________________________________
дальше я начал собирать устройство