Материал: Защита автомобилей от коррозии

Весьма вредным является скапливание в местах сгибов листа, так возникновению коррозии под слоем грунтовки. Сварочный шов должен обеспечивать после очистки и герметизация сплошное и прочное лакокрасочное покрытие. При эксплуатации автомобиля возникают вибрации кузова и напряжения в защитном покрытии или герметизирующей мастике.

Интенсивной коррозии, как правило, подвергаются резьбовые соединения. Частичную защиту от попадания влаги и грязи на резьбовое соединение обеспечивает, в частности, отгибка фланца. Защиту от коррозии клепаных соединений можно производить с помощью замазки. Увеличение объема продуктов коррозии в клепаных соединениях приводит к вспучиванию металла и разрыву заклепки. Особенно нестойкими являются соединения металлов образующих гальванические коррозионные пары.

Применение изолирующего слоя хроматной пасты для соединений алюминия со сталью или герметизирующих масс, в значительной степени снижает контактную коррозию. Существенным также является обеспечение стекания воды из закрытых полостей и желобов В случае, когда вентиляция закрытых полостей невозможна, целесообразно использовать открытые конструкции.

Ввиду серьезных трудностей в достижении эффективного предупреждения коррозии защитными покрытиями, были предприняты попытки использовать в кузовостроении более коррозионностойкие материалы и легированные стали. Однако высокая их стоимость и трудность выполнения соединений не позволили широко использовать чти материалы в легковом кузовостроении. Профилированные листы из коррозионностойкой стали толщиной 0,4- 0,8 мм применяются для обшивки кузовов грузовых автомобилей и иногда автобусов, эксплуатирующихся в городских условиях. Такие кузова можно легко и часто мыть на специальных установках.

Коррозионностойкие ферритные и аустенитные стали, легированные титаном и ниобием, при соединении сваркой с деталями из углеродистых сталей применяются для изготовления колпаков колес, буферов, стеклоочистителей, декоративных накладок и др. Наиболее широкое применение в кузовостроении получили низколегированные стали повышенной прочности, имеющие хорошую коррозионную стойкость к растворам солей. Из таких сталей производятся специальные профили, которыми усиливается основание кузова, изготавливаются буфера, дверные петли для автобусов и грузовых автомобилей, а также для легковых автомобилей повышенной безопасности.

Алюминиевые сплавы применяются при массовом производстве кузовов мало, так как имеют низкий модуль упругости, не обеспечивающий необходимую жесткость панелей. Часто алюминиевые листы применяются для обшивки автобусов и фургонов. Широко используются сплавы алюминия при производстве спортивных и гоночных автомобилей.

Полиэфирная смола, упрочненная стеклянным волокном, обладает высокой противокоррозионной стойкостью с достаточной прочностью и жесткостью. Недостатком этого матери-зла является хрупкость, особенно при низких температурах. Поэтому кузова, изготовленные из полиэфирных смол, не могут выполняться несущими и требуют применения металлического каркаса или рамы. Таким образом, проблема защиты металлического основания от коррозии сохраняется и для таких конструкций кузовов. Аналогично обстоит дело с кузовом автомобиля. Из синтетических смол широко изготавливаются отдельные элементы кузова, такие как брызговики, крышка багажника, капот и др.

Большое распространение в последние годы получили широкие цинковые ленты, покрытые с одной или двух сторон одинаковыми или разными защитными материалами. Такая лепта пригодна для обшивки автобусов, фургонов и прицепов. Промышленность выпускает листы с нанесенным покрытием, которые хорошо поддаются точечной сварке.

Основа листа «Цинкрометалл» - стальная лента с нанесенными водными растворами, содержащими соединения хрома и цинковую пыль. После высыхания на поверхности листа остается 2--3 мкм грунтовочного слоя, заменяющего фосфатное покрытие, которое, как известно, плохо осаждается на изгибах сложных деталей. После этого наносится второй слой смеси эпоксидного лака с цинковой пылью толщиной 10 мкм, который высыхает при температуре 260° С.

Таким образом, создается однородный слой толщиной 12 - 13 мкм, который может быть наложен с одной или с двух сторон листа. Такой металлический лист пригоден для штамповки (покрытие не повреждается), точечной сварки, обезжиривания струйным методом, а также для окраски. Эти листы применяются при производстве фургонов и сельскохозяйственных машин, для изготовления элементов кузовов легковых, грузовых автомобилей и автобусов (двери, крыша, капот, пороги). Выпуск таких листов непрерывно увеличивается.

Алюминиевый тонкий лист имеет толщину защитного покрытия несколько большую, чем оцинкованная сталь, и не содержит промежуточного хрупкого слоя, который получается у оцинкованной стали или листов, алюминированных конверсионным методом, обеспечивающим толщину металлического покрытия 100 мкм.

Листовая сталь, имеющая тонкие и эластичные покрытия цинком или алюминием (100 - 300 мг/м2), отличается хорошей штампуемостью и свариваемостью. Поэтому она нашла широкое применение при изготовлении рам, профилей, решеток и несущих элементов в фургонах, сельскохозяйственных машинах и автобусах. Кроме того, такая листовая сталь имеет хорошую коррозионную стойкость.

Алюминированная листовая сталь не имеет себе равных, как материал для глушителей и выхлопных труб. Благодаря хорошим декоративным качествам стальной лист, покрытый алюминием, применяется для изготовления кожухов, крышек и других частей сельскохозяйственных автомобилей, подверженных сильному коррозионному и механическому воздействию во время работы там, где лакокрасочные покрытия не выдерживают абразивного действия транспортируемого материала.

Декоративные детали из коррозионностойкой (хромоникелевой) стали часто применяются на европейских автомобилях, несмотря на то что требуется дорогостоящая обработка этих деталей для исключения царапин при штамповке. Стали с содержанием 17% хрома имеют плохую декоративность, хотя и применяются на французских и немецких автомобилях. Частицы соли и песка приводят к появлению на деталях язвенной коррозии.

Только хромовомолибденовые стали являются достаточно устойчивыми к коррозии. Однако обработка давлением таких сталей затруднительна. Все детали, изготовленные из коррозионностойкой стали, должны быть тщательно отполированы, так как при этом удаляются обедненные хромом поверхностные слои и деталь приобретает высокую коррозионную стойкость.

Атмосферная коррозия и наводороживание (дифундирование водорода в сталь)

При атмосферной коррозии происходит интенсивное наводороживание стальных деталей, которое зависит от влажности и загрязненности воздуха промышленными газами, такими как Н2S. У стали, насыщенной водородом, резко снижается сопротивление механическим нагрузкам и износостойкость. При работе подвижных деталей коррозионные процессы занимают большое место, особенно в процессе окислительного изнашивания и изнашивания при фреттинг-коррозии.

При таких видах изнашивания неизбежно произойдет наводороживание поверхности, образование микротрещин, резкое снижение сопротивления усталости и уменьшение сроков службы узлов трения. Пример: Московская область, Норильск, Батуми - содержание Н2 в мл/100 до испытания - 1,3, после - соответственно 32,2; 105 и 45,2.

Фреттинг-коррозия

Фреттинг-коррозия - это процесс разрушения плотно контактирующих поверхностей пар металл-металл или металл-металл в результате малых колебательных относительных перемещений.

Для возбуждения фреттинг-коррозии достаточны перемещения поверхностей с минимальной амплитудой 0,025 мм. Разрушение заключается в образовании на соприкасающихся поверхностях мелких язвин продуктов коррозии в виде налета, пятен и порошка. Этому виду подвержены не только углеродистые, но и коррозионностойкие стали в парах трения сталь-сталь, как одноименные, так и разноименные.

Вследствие малой амплитуды перемещения соприкасающихся поверхностей повреждения сосредотачиваются на небольших площадках действительного контакта. Продукты износа не могут выйти из зоны контакта, в результате возникает высокое давление и увеличивается их абразивное действие на основной металл.

При фреттинг-коррозии средняя относительная скорость движения соприкасающихся поверхностей может изменяться от 0,0055 до 2,5 мм/с. Если амплитуда поражения фреттинг-коррозией увеличивается, а картина изнашивания напоминает ту, которая происходит при однонаправленном скольжении. Все сказанное относится к несмазанным поверхностям.

Продукты фреттинг-коррозии стальных изделий в атмосфере воздуха цвет от светло-красно-коричневого до темно-коричневого в зависимости от марок материалов, давления,влажности и частоты циклов микросмещений.

Фреттинг-коррозия осуществляется также в вакууме, причем интенсивность изнашивания при фреттинг-коррозии в атмосфере воздуха выше,чем в вакууме. Если бы интенсивность изнашивания только силами трения, то она была бы выше в вакууме, чем на воздухе, поскольку силы трения в вакууме значительно больше. С учетом изложенного можно сделать вывод, что существенную роль в процессе фреттинг-коррозии играет окисление поверхностей трения или металлических продуктов разрушения. Вместе с тем на кинетику реакции окисления влияет и механический фактор. Таким образом, фреттинг-коррозия представляет собой вид разрушения металлов и их сплавов в мало и неагрессивных коррозийных средах под одновременным воздействием механических и химических факторов.

Язвины и продукты коррозии на сопряженных поверхностях валов и напресованных на них колес, муфт и колец подшипников качения, на запресованных в картерах вкладышах подшипников, на пригнанных поверхностях шпонок и их пазов, на центрирующих поверхностях шлицевых соединений, на опорных поверхностя пружин, на заклепках и в отверстиях,в заклепочных соединениях между листами, на болтах и т.п. - результат проявления фреттинг-коррозии.

Повреждения поверхностей вследствие фреттинг-коррозии служат концентратором напряжений и снижают предел выносливости. Пример: Фирма «Ролс-Ройс» более полувека назад столкнулась с фактами коррозиональных повреждений и последующих поломок листов рессор. Предполагая вначале, что коррозия является следствием проникновения влаги между листами, фирма тщательно обработала рабочие поверхности листов, но корродирование и разрушение продолжалось. Так и не установив причин этого явления, вышли из положения, введя кадмиевое покрытие листов. Фактически здесь имела место фреттинг-коррозия, которая в то время не была еще широко известна как особое явление.

Механизм фреттинг-коррозии. При фреттинг-коррозии протекают следующие процессы. Под действием их трения кристаллическая решетка поверхностных слоев расшатывается при циклических смещениях и разрушается. При этом происходит отрыв частиц металла, размеры которых сопоставимы с атомными, а процесс разрушения происходит без удаления продуктов износа, которые подвергаются быстрому окислению. Дополнительным источником повреждения поверхностей может явиться возникающее местами схватывание сопряженных металлов.

1 вариант.

В зависимости от условий протекания фреттинг-коррозии непосредственному разрушению поверхности может предшествовать ее окисление и образование на ней химических соединений в результате повышенной активности атомов пластически деформируемой кристаллической решетки.

2 вариант.

По другому варианту процесс в начальной фазе следующий: перемещение и деформация поверхностей под действием переменных касательных напряжений происходит разрушение окисных и других пленок, обнажение чистого металла и местами схватывание, разрушение очагов схватывания и адсорбция ( поглощение) кислорода на обнаженных участках.

Механизм изнашивания при фреттинг-коррозии в упрощенном виде следующий. Первоначальное контактирование происходит в отдельных точках поверхности металла. При вибрации окисные пленки в зоне фактического контакта разрушаются, образуя небольшие каверны, заполненные окисными пленками. Эти каверны постепенно увеличиваются в размерах и сливаются в одну большую каверну. В ней повышается давление окисленных частиц металла, т. к. окислению металла сопутствует увеличение его объема, а затем на поверхности образуются трещины. Некоторые трещины сливаются и происходит откалывание отдельных объемов металла. Окисленные частицы металла производит абразивное воздействие, в то же время, в результате повышенного давления и сил трения частиц окислов, повышается температура и происходит образование белых твердых нетравящихся структур в отколовшихся частицах и на поверхности каверн. Твердость окислов металлов, как правило, больше твердости чистых металлов.