Материал: Защита автомобилей от коррозии

Введение

Проблема защиты автомобилей от коррозии приобретает в настоящее время особую актуальность, что связано с ростом парка эксплуатируемых автомобилей, а также с увеличением общего агрессивного воздействия окружающей среды на автомобиль. Коррозия является достаточно сложным процессом. Этот процесс происходит в обязательном присутствии двух компонентов - воды и кислорода. Очевидно, что оба эти вещества в избытке находятся в атмосфере и полностью изолировать металл от их воздействия практически невозможно. Воду (вместе с растворенными в ней различными элементами) часто называют электролитом.

На скорость протекания коррозии могут влиять и другие обстоятельства. К примеру, соль, а вернее, ионы хлора, равно как и примеси промышленных выбросов, является мощным ускорителем коррозии. А если учесть, что в зимний период дороги крупных городов нашей страны регулярно обрабатываются теми или иными реагентами на основе различных солей, то можно понять, почему в России так актуальна проблема антикоррозионной защиты автомобилей.

Но не только присутствие тех или иных химических элементов влияет на скорость протекания коррозии. К примеру, она увеличивается при росте влажности или температуры, что накладывает ограничения на функционирование выхлопной системы, моторного отсека и плохо вентилируемых скрытых полостей.

Коррозия автомобилей в процессе эксплуатации

При эксплуатации автомобиля происходит интенсивное изменение свойств лакокрасочных и противокоррозионных покрытий, нанесенных в процессе производства или ремонта. Вследствие этого при пользовании автомобилем, особенно в холодное время года, необходимо тщательно следить за состоянием защитных покрытий и своевременно устранять появляющиеся дефекты.

Коррозия - это разрушение металлов вследствие химического или электрохимическою взаимодействия их с окружающей средой.

Химическая коррозия металлов протекает в сухих газах и жидких неэлектролитах, т..е., в тех средах, которые не проводят электрический ток. Примером химической коррозии является газовая коррозия выпускного тракта автомобильного двигателя при взаимодействии металла с отработавшими газами в зоне высоких температур.

Механизм газовой коррозии

Чистая металлическая поверхность легко подвергается химическому воздействию среды. Однако, если в процессе начавшейся коррозии продукты ее образуют связанную с металлом пленку, изолирующую поверхность от коррозионной среды, то металл приобретает пассивность к ней. Процесс искусственного образования тонких окисных пленок на поверхности металла для защиты его от коррозии и придания изделию лучшего вида называют пассивированием. Способностью к пассивированию обладают железо, никель, хром, алюминий и другие металлы.

Химической (газовой) коррозии подвержены в большей или меньшей степени цилиндры ДВС и выпускные клапаны. Среди процессов газовой коррозии наиболее часто встречается окисление металла при высоких температурах за счет кислорода воздуха или СО2 и О2 в продуктах сгорания топлива.

На поверхности углеродистой стали газовая коррозия проявляется в виде пленок окислов уже при 200 - 300о С. С повышением температуры примерно до 600о С, в связи с образованием под действием внутренних напряжений трещин в защитной пленке, скорость коррозии возрастает, оставаясь все же довольно низкой. При дальнейшем подъеме температуры скорость коррозии резко увеличивается, и образуется окалина.

Опыты с образованием окислов на чугунах в различных газовах средах показали, что скорость коррозии при возрастании температуры от 500 до 800о С увеличивается в сухих газах в 11 - 13 раз и во влажных в 20 раз. Скорость окисления в среде СО2 не только выше, чем в воздухе (сухом и влажном), но и выше чем в О2.

На алюминии и его сплавах защитная пленка быстро достигает наибольшей толщины при температуре 300 - 600о С, прекращая процесс газовой коррозии.

У железоуглеродистах сплавов при газовой коррозии наблюдается обезуглероживание поверхностных слоев металла, что снижает его механические характеристики, сопротивление усталости и поверхностную твердость.

Вывод: Газовая коррозия, как и электрохимическая, не является видом изнашивания. Коррозия может проявляться при кавитационном разрушении и фреттинг - коррозии, во многих случаях протекает параллельно с эрозией, всегда облегчает ее и сопровождает процесс трения, в особенности без смазочного материала.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия протекает при соприкосновении металла с электролитом. При электрохимической коррозии возникает электрический ток, который протекает как в металле, так и в растворе электролита, образующих замкнутую цепь, подобно короткозамкнутому гальваническому элементу.

Электрохимическая коррозия охватывает все виды коррозионного разрушения автомобиля, среди которых наибольшее распространение имеет атмосферная коррозия. Незащищенная поверхность металла адсорбирует из окружающей среды окислительные компоненты - молекулы кислорода, оксидов углерода и серы, хлора и другие. Образуется оксидная пленка, которая на воздухе всегда содержит конденсированную влагу. Толщина пленки может быть различной в зависимости от температуры, влажности воздуха и других атмосферных условий. В условиях сухой атмосферы происходит химическое взаимодействие металла с кислородом и другими газообразными реагентами из воздуха. Как правило, сухая атмосферная коррозии приводит к потускнению поверхности металла, не вызывая его разрушении. Железо и сталь в сухой атмосфере не корродируют даже при наличии агрессивных газов.

При увеличении влажности атмосферы толщина пленки влаги увеличивается, омическое сопротивление пленки уменьшается, и при некотором минимальном его значении начинается коррозия, протекающая по электрохимическому механизму.

Под пленкой влаги на поверхности металла, как правило, образуются анодные и катодные участки, так как практически любая металлическая поверхность электрохимически неоднородна. Причинами электрохимической неоднородности могут быть микро- и макровключения, структурная неоднородность металла, наличие неравномерных пленок адсорбированных веществ, неравномерность деформации металла и внутренние напряжения, различие в температуре отдельных участков поверхности и многие другие. Таким образом, поверхность корродирующего металла представляет собой множество постоянно работающих гальванических, элементов, при этом разрушаются анодные участки поверхности.

Одним из основных факторов, определяющих скорость атмосферной коррозии, является влажность воздуха. Критическая влажность, при которой сухая атмосферная коррозии переходит во влажную, протекающую по электрохимическому механизму, зависит от состояния поверхности металла и от наличия загрязнений в воздухе. Так, для чистой поверхности железа в условиях отсутствия загрязнений воздуха критическая влажность равна примерно 70 %. При наличии на поверхности пыли и грязи она снижается д.о 50%. Это объясняется тем, что мелкие твердые частицы служат центрами конденсации влаги, а крупные - сами адсорбируют влагу.

Дальнейшее увеличение влажности воздуха, а также повышение температуры приводят к возрастанию скорости атмосферной коррозии. Поэтому теплый гараж для невыпущенного автомобиля представляет собой «влажную камеру», благоприятствующую коррозии. В обогреваемых и плохо вентилируемых гаражах автомобиль ржавеет быстрее, чем в необогреваемых и хорошо вентилируемых. При температурах ниже точки замерзания влаги процесс электрохимической коррозии тормозится.

Большое значение имеют колебания температуры во времени в связи с конденсацией и повторным испарением влаги на поверхности металла. Так, даже при небольших суточных перепадах температуры в закрытых профилях автомобиля конденсируется влага. Конденсат практически не высыхает из-за недостаточной аэрации.

Атмосферная коррозия значительно усиливается различными примесями которыми почти всегда загрязнен воздух. Источники загрязнения воздуха могут быть как естественными, так и искусственными. Естественные это продукты выветривания горных пород, солончаков, почвы, растений, испарения водоемов. К искусственным относятся отходы промышленных предприятий, топок, двигателей внутреннего сгорания, транспортных средств и другие.

За последние десятилетия в 2-2,5 раза возросло количество сжигаемого топлива, в 10-15 раз - производство различных химических материалов, таких как минеральные удобрения, серная кислота, искусственные волокна, при котором образуется большое количество агрессивных газов, паров и сточных вод. Положение усугубляется все увеличивающимся количеством выхлопных газов, автомобилей.

В промышленных районах дождевая вода имеет, как правило кислую реакцию. Это связано с тем, что находящиеся в промышленной атмосфере газообразные примеси растворяются в дождевой воде и подкисляют ее. Из промышленных загрязнений воздуха наиболее заметную роль играет диоксид серы (сернистый газ). Даже при содержании его в воздухе менее 0,0001 % наблюдается ускорение коррозии металлов. При повышении содержания диоксида серы увеличивается и скорость коррозии. Аналогичное влияние на скорость коррозии оказывает хлор, аммиак, оксид азота и другие газообразующие примеси в атмосфере.

Из естественных загрязнений воздуха самым распространенным является тонкодисперсный аэрозоль хлорида натрия в атмосфере приморских районов. Корродирующее действие соли не пропорционально ее концентрации в электролите. Резкое возрастание коррозии наблюдается при малых содержаниях ( до 1%). Из этого следует, что даже небольшое содержание соли в пленке электролита на поверхности металла может быть причиной значительной коррозии.