Что такое катодная защита автомобиля и как она действует

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:

катода;
анода;
тока.

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.

Ток

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.

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.
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.