3.2. Виды коррозии кузовов

Коррозионные процессы, происходящие в кузовах автомобилей, подразделяются как по условиям протекания, так и по характеру коррозионного разрушения.

По условиям протекания различают атмосферную, щелевую, питтинговую, контактную и кавитационную коррозию.

Атмосферная коррозия — разновидность электрохимической коррозии, которая происходит при непосредственном воздействии атмосферы на металл.

Она подразделяется на сухую, влажную и мокрую. При сухой атмосферной коррозии процесс протекает очень медленно, и если в атмосфере нет агрессивных примесей, то существенного разрушения металла не происходит. Влажная атмосферная коррозия развивается при влажности менее 100 %. Коррозия этого вида характеризуется язвенным и точечным разрушениями. Мокрая атмосферная коррозия развивается при влажности, близкой к 100 %. Наличие в атмосфере примесей оксида серы и частиц хлористого натрия интенсифицирует процесс атмосферной коррозии.

Щелевая коррозия происходит в местах неплотного соединения элементов кузова, что обусловливает большое количество щелей. Щелевая коррозия развивается в местах установки болтов, заклепок и самонарезающих винтов. Природа щелевой коррозии электрохимическая. Развивается она интенсивно при определенном размере щели (для кузовных сталей — 0,25. 0,75 мм).

Питтинговая коррозия начинается в местах повреждения лакокрасочного покрытия щебнем, не связанным в покрытии дороги. Язвы питтинговой коррозии имеют небольшую площадь, но часто значительную глубину, что приводит к образованию сквозных повреждений. Такая коррозия часто наблюдается в декоративных хромоникелевых покрытиях бамперов, молдингов, дверных ручек.

Контактная коррозия происходит в результате соприкосновения деталей из разных и даже однородных материалов. Например, если алюминий соприкасается с другим металлом, который в электрохимическом ряду напряжений металлов обладает большим электрическим потенциалом по сравнению с алюминием, и если присутствует электролит, например соленая вода, то начинается контактная коррозия (рис. 3.2). Коррозионный эффект тем сильнее, чем больше разность потенциалов.

Рис. 3.2. Контактная коррозия

К контактной коррозии относят также коррозию трения, при которой разрушаются поверхности деталей, подверженных вибрации или совершающих незначительные возвратнопоступательные перемещения относительно друг друга. При этом процесс поверхностного разрушения металла сопровождается уменьшением прочности на 40 %.

Кавитационной коррозии подвергаются те детали кузова, которые оказываются под воздействием воды, например днище кузова. Капли влаги, попадая на днище, вызывают замыкание кавитационных пузырьков, вследствие чего происходит гидравлический удар.

По типу коррозионного разрушения различают общую и местную коррозию.

Общая коррозия происходит в кузове под воздействием окружающей среды при эксплуатации автомобиля в загрязненной промышленной атмосфере и характеризуется образованием на поверхности металла сплошного налета продуктов коррозии. Она разрушает такие участки кузова, как надколесные дуги, в местах, где отсутствует защитный слой противокоррозионного материала.

Местная коррозия развивается с большой скоростью на ограниченных участках поверхности и приводит к образованию в короткие сроки сквозных отверстий и трещин. Самыми распространенными видами местной коррозии в кузовах являются щелевая и питтинговая коррозия и коррозионно-усталостные процессы.

Наиболее типичные места разрушений: нижняя часть пола кузова и крылья; скрытые полости порогов дверей, крыльев, крышки багажника, капота двигателя и других элементов кузова (общая и щелевая коррозия); сварные стыки панелей кузова (щелевая коррозия); кронштейны пружин и опор, воспринимающие нагрузки (коррозионно-усталостные процессы и щелевая коррозия); бамперы (питтинговая коррозия).

В ряде случаев процессы коррозии комбинируются с действием механических факторов — трением, ударом, растягиванием и переменными напряжениями. Соответственно различают процессы коррозионного истирания, коррозионной кавитации, коррозионного растрескивания, коррозионной усталости.

Коррозионное поражение металлов и сплавов всегда начинается с поверхности и является, как правило, следствием разнообразных окислительно-восстановительных реакций, протекающих на границе металл — среда.

Разрушение металла вследствие коррозии имеет различный характер и может сопровождаться покрытием поверхности сплошным ровным слоем ржавчины без глубоких местных разъеданий (общая коррозия).

Местная коррозия проявляется в виде пятен, покрывающих значительные участки поверхности на небольшую глубину (коррозия пятнами), или в виде точечных повреждений — от небольших ямок до сквозного поражения металла (точечная коррозия).

Наиболее опасной формой разрушения является межкристал-литная коррозия, которая распространяется под поверхностным слоем металла по границам кристаллитов. В результате меж-кристаллитные связи нарушаются, коррозия распространяется в глубь металла, вследствие чего механические свойства его значительно ухудшаются. Развитию межкристаллитной коррозии способствуют силовые нагрузки, особенно динамические.

Но наибольший вред приносит электрохимическая коррозия, происходящая в жидких электролитах и при контакте с влажными газами.

Она имеет место в тех случаях, когда два различных металла при соединении образуют гальванический элемент, в котором более благородный металл (с более высоким электродным потенциалом) становиться катодом, а менее благородный — анодом.

С точки зрения развития коррозии металлы и их отлавы располагают в порядке убывания электродного потенциала (от наиболее благородного металла — к наименее благородному): платина — золото — графит — серебро — нержавеющая сталь — алюминий. Чем благороднее один металл по сравнению с другим, тем быстрее происходит коррозия соединения, составленного из этих металлов и оказавшегося в коррозионной среде. При изготовлении кузовов легковых автомобилей обычно используют металлы в следующих комбинациях: сталь — медь, сталь — алюминий.

Коррозия в электролите (например, коррозия внутренних поверхностей системы охлаждения двигателя) протекает без кислорода воздуха. Воздействию влажных газов (атмосферная коррозия) могут подвергаться днище кузова, внутренние поверхности крыльев и все неокрашенные или не покрытые защитной пленкой металлические детали. Факторы, влияющие на развитие коррозионных процессов, можно подразделить на три группы: окружающая среда, эксплуатация и производство (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Факторы, влияющие на развитие коррозионных процессов

При хранении автомобилей биологическая среда, особенно во влажном и жарком климате, вызывает грибковые образования (плесень). В результате воздействия грибков разрушаются детали из дерева, текстиля, пластмасс и некоторые лакокрасочные покрытия. Наличие плесени на поверхности материала способствует удержанию влаги и усиленному химическому разложению. На окрашенных поверхностях плесень вызывает обесцвечивание и разрушение слоя краски.

Автомобили, хранящиеся на открытых площадках, подвергаются воздействию прямых солнечных лучей. Действие солнечной радиации (тепловой эффект и высокое содержание ультрафиолетовых лучей) проявляется в химическом разложении пластмасс, резины, тканей, дерева и лакокрасочных покрытий.

Одним из наиболее сильнодействующих факторов внешней среды является температура (повышенная и пониженная), особенно на открытых площадках. При этом изменяются физические свойства материалов, линейные размеры деталей, сопряжений, структура материалов, происходит деформация деталей из неоднородных материалов. Для предотвращения коррозии необходимо, чтобы увлажненные детали быстро сохли. Этому способствует сушка автомобиля после мойки, перед постановкой на хранение, ТО и ремонт, а также вентиляция помещений для хранения автомобилей.

При колебаниях температуры в течение суток на поверхности деталей и внутри агрегатов конденсируется влага, которая проникает в зазоры, трещины, поры и замерзает в них, в результате чего происходит объемное расширение, вызывающее разрушение деталей, т.е. коррозия.

Процесс конденсации влаги в металле зависит от температуры окружающей среды, разницы температур воздуха и металла (ДТ), влажности воздуха. В табл. 3.1 приведены значения относительной влажности воздуха, при которой наступает конденсация влаги.

Таблица 3.1

Условия конденсации влаги на кузове

Из атмосферы на поверхность металла электролит может выпадать в виде сплошной пленки или отдельных капель. Многочисленные наблюдения и опыты показали, что конденсат в виде капель вызывает более интенсивную коррозию. Наибольшее количество конденсата образуется на так называемых неблагородных металлах — железе, магнии, алюминии, цинке и т.п. Конденсат в виде капель возникает не только на наружной поверхности облицовки кузова, но и в его закрытых полостях, вследствие чего там возникает коррозия в виде язв и точечная коррозия.

Высокая скорость выпадения конденсата или длительная ежесуточная конденсация способствует слиянию отдельных капель в сплошную пленку, в результате чего процесс коррозии несколько замедляется.

Периодическое смачивание конденсатом (электролитом) вызывает во много раз большее разрушение коррозией, чем непрерывное нахождение металла в электролите. При периодическом смачивании различные металлы и сплавы корродируют по-разному. Так, наиболее устойчивыми в этом случае являются сплавы алюминия, нестойкими — сплавы железа, а сплавы цинка совершенно не реагируют на периодическое смачивание.

Наличие в атмосфере паров кислот, щелочей и солей вызывает более интенсивное разрушение материалов. Увлажненная пыль, попадая на лакокрасочное покрытие, вызывает медленную химическую реакцию и его разрушение. Процесс атмосферной коррозии ускоряется при действии света и особенно при наличии пыли на поверхности металлических деталей.

Под действием указанных выше факторов, особенно тепла и света, происходит старение материалов органического происхождения. Лакокрасочное покрытие выцветает, растрескивается и теряет блеск; резиновые детали затвердевают, растрескиваются, теряют эластичность (в результате нарушается герметичность агрегатов и узлов автомобиля); деревянные детали растрескиваются и подвергаются гниению; стеклянные детали темнеют. Согласно результатам исследований влияние препаратов, применяемых для борьбы с обледенением дорог, в странах Центральной Европы за 9 месяцев без снежного покрова удельный вес коррозии автомобилей составляет 32 %, а за три месяца при снежном покрове — 68 % . В свою очередь эти 68 % распределены следующим образом: 43 % — коррозия по атмосферным причинам; 57 % — коррозия под влиянием противо-обледенительных средств.

Различают термическое и световое окисление. С повышением температуры и усилением ультрафиолетового освещения скорость реакции окисления значительно возрастает. При этом происходит дробление больших молекул высокомолекулярных химических соединений на меньшие соединения и возникновение в них добавочных внутренних связей. В результате таких изменений в структуре пластмасс, резинотехнических изделий, текстильных материалов и других органических соединений происходят изменения, которые вызывают коробление и образование трещин, потерю эластичности и упругости. Так, резинотехнические изделия, расположенные снаружи агрегатов автомобиля, начинают разрушаться через 3 года, а находящиеся внутри — через 5 лет. Физико-химические свойства неорганических материалов при воздействии внешней среды изменяются в меньшей степени, чем органических.

Современный автомобиль должен быть как можно легче, развивать большую скорость и иметь хорошие эксплуатационные свойства. Поэтому прочный массивный каркас уступил место тонким стальным листам, что приводит к недостаточной коррозионной стойкости кузова. Кроме того, в результате сварки получается много замкнутых полых пространств и щелей, скрытых от контроля, в которых создаются благоприятные условия для коррозии.

Следует учитывать, что интенсивность коррозии зависит от размеров зазора, щели. Наибольшая интенсивность коррозии наблюдается при зазоре 0,25. 0,70 мм, особенно если среда содержит раствор соли.

В нормальных температурных условиях протекает электрохимическая контактная коррозия. Одна из причин ее возникновения — контакт металлов в местах сварки, заклепочных и болтовых соединений.

Коррозия и ржавчина на кузове автомобиля. Причины, профилактика, способы и средства для борьбы

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильной коррозией и ржавчиной, что способствует развитию этого опасного явления относительно деталей из металла, а также, какие бывают разновидности процесса. Расскажем про то, чем отличается коррозия от ржавчины, какие существуют способы борьбы с этой проблемой и почему так важно знать каждому автовладельцу профилактические меры ухода за металлическими деталями кузова своей машины. В заключении поговорим о том, насколько эффективно в борьбе с коррозионным налетом, средство под названием преобразователь ржавчины и можно ли проблемное место без обработки сразу покрывать краской или необходимо перед этим грунтовать и шпаклевать.

Перед тем, как переходить к определению коррозии и ржавчины, необходимо понимать, в каком месте они появляются. А появляются эти проблемы в подавляющем большинстве на кузове, как несущем элементе транспортного средства и его деталях (крылья, капот, крышка багажника, крыша и прочее). Что же такое автомобильный кузов? Кузовом называется несущая конструкция автомобиля, изготовленная из тонкого листового металла, причем разных сплавов и с большим количеством сварных соединительных швов.

Кроме того, стоит помнить, что кузов машины используется, как «минус» для бортовой сети, таким образом, он постоянно проводит через себя ток. Поэтому этот элемент просто обязан коррозировать и ржаветь. В материале мы попробуем разобраться, что происходит с кузовом и его деталями в процессе эксплуатации автомобиля, а также, как бороться с коррозионным налетом и ржавчиной.

Любой ржавчине всегда предшествует коррозия. Коррозия стали или железа является процессом окисления металла под воздействием кислорода в сочетании с водой. После соединения воды с металлом образуется гидратированный оксид железа, который напоминает рыхлый порошок, вот он и называется ржавчиной. Таким образом, коррозия — это начальная стадия ржавчины и если она своевременно обнаружена, то легко поддается устранению.

Сам по себе процесс разрушения кузова — это яркий пример электрохимической коррозии. Однако вода и воздух всего лишь небольшая часть проблемы. Кроме простых химических воздействий, главную роль в процессе играют гальванические вещества, которые проявляются между электрохимически неоднородными парами поверхности.

Таким образом, появление ржавчины или оксида железа появляется в последствии окисления металла после контакта с водой и воздухом. Главной причиной ржавчины является именно вода, которая проникает в поры металла, затем высыхает и на поверхности образуется рыхлый порошок. Если вовремя не начать бороться с проблемой и не выявить все очаги ржавчины сразу, то такая процедура будет просто бесконечной. Справочно заметим, что ржаветь способно только железо и его сплавы. Цвет ржавчины, как правило, носит оранжевый или красно-коричневый оттенки.

1. Причины появления ржавчины

Теперь мы знаем, что ржаветь способно только железо, которое под воздействием процесса окисления после соединения с водой и воздухом образует на своей поверхности порошок рыхлого вида. Однако, как установили специалисты по обслуживанию автомобилей, коррозия металла довольно часто также образовывается при выделении кузовом машины электронов, которые через электролит (вода с солями) попадают на катод (металлические элементы кузова), который, как магнит притягивает частицы. Результатом процесса, как и в ранее рассмотренном явлении является появление оксида железа — источника любой ржавчины.

Как видим природа возникновения коррозии имеет электрохимическую основу, поэтому разные стыки (особенно возле лобового стекла) и сколы краски до «голого» металла на элементах кузова являются потенциальными местами для поражения ржавчиной. Как только на поврежденных местах появляется вода, а еще хуже с солью, то процесс ржавления довольно быстро начнет выполнять свою работу по превращению металла в оранжевый порошок.

Когда мы понимаем, как устроен процесс коррозии металла, то это дает нам возможность и инструменты для борьбы с ней. В связи с тем, что кузов любой современной машины изготовлен из металла, а точнее железа, то анод и катод, о которых мы сказали ранее, в нашей жизни найдутся всегда. Однако электролит, то есть вода с примесями, который появляется в процессе может быть нами нивелирован до минимума. Справочно заметим, что порой не так страшна чистая вода, как те примеси, которые идут вместе с ней. Как правило, примеси сильно насыщенны разными солями химических реагентов, которые применяются коммунальными службами в зимнее время года, вот они-то и ускоряют процесс ржавления металла.

2. Методы борьбы с коррозией. Профилактика коррозионного налета

На сегодняшний день существует определенный методы, которые обеспечивают защиту металлических деталей от коррозии. Данные барьеры заключаются в том, чтобы не допустить физического контакта металла с внешней средой. К таким способам защиты специалисты по обслуживанию и ремонту автомобилей относят специальные лаки, а также краски, которые оберегают поверхностный слой элемента от воздействия атмосферы.

Данный метод защиты называется протекторный. Его принцип действия заключается в том, что специальные средства окисляют ржавый металл, к примеру цинк, который находится в прямом контакте со сталью. В результате протекающей электрохимической реакции, цинк берет на себя коррозию, а железо тем временем находится под защитой. Защитное покрытие такого типа довольно эффективное, даже при наличии механических дефектов на поверхности. Причем, чем толще слой того же цинка, тем дольше работает защита. Ярким примером долгоживущих кузовов с цинковым покрытием и хорошей стойкостью к коррозии можно отнести несущие элементы всем известных машин 90-х: Audi 80 («Бочка») и Audi 100 («Сигара»), которые даже сегодня находятся в прекрасном состоянии, особенно их металл.

Итак, какие же существуют методы борьбы с коррозией и ржавчиной? На сегодняшний день таких методов существует 3 : пассивный, активный и электрохимический.

— Пассивный метод : используется в случае необходимости покрытия металла кузова специальным изолирующим покрытием. Таким образом, данный метод обязывает автовладельца загрунтовать, а затем покрасить нужный участок. Метод является наиболее эффективным в случае предупреждения появления или начальной стадии образования коррозии. После обработки участка, необходимо на систематической основе следить за целостностью нанесенного защитного покрытия и проверять его на появление мелких сколов или трещин, которые могут образовываться в процессе эксплуатации автомобиля.

Кроме того, после обработки участка или всего кузова машины, необходимо проводить определенные профилактические мероприятия связанные с чистотой кузова, например регулярно посещать автомойку и периодически обрабатывать поверхность машины воском. Благодаря воску, вода не задерживается на деталях кузова, она просто скатывается большими каплями на землю.

— Активный метод : борьбы с коррозией основывается на использовании разного рода защитных покрытий на металлические элементы кузова. Для этого процесса применяются специальные герметики, мастики и антикоррозионные средства. Автохимические средства для такого процесса применяются на основе специальных формул. Как правило, препараты такого вида используются для защиты участков, которые наиболее подвержены коррозионному процессу, например, такими местами у автомобиля являются днище, арки и пороги. Дополнительная защита такого рода будет эффективно оберегать участки кузова только в том случае, если нанесение препаратов производилось на сухую и чистую поверхность, в противном случае под покрытием может оставаться вода, которая будет создавать коррозионный налет.

— Электрохимический метод : борьбы с коррозией автовладельцами используется значительно реже, чем остальные, так как стоимость проведения такой процедуры очень высокая. Кроме высокой стоимости, в автомобиле нужно постоянно перевозить специальное электронное устройство, которое уберегает кузов от образования коррозионного налета. Суть электрохимического метода заключается в том, что благодаря изменению электродного потенциала, процессы коррозии в машине могут проходить только в определенных участках на кузове.

Таким образом, автовладелец, в какой степени начинает управлять коррозией, так как катодом уже являются не элементы кузова транспортного средства, а специальный электрод, который принимает на себя весь удар ржавчины.

3. Способы и средства для удаления ржавчины

В том случае, если коррозионный налет вовремя не удалось обнаружить и устранить, в следствие чего образовалась ржавчина на том или ином элементе кузова автомобиля, то не нужно волноваться, еще не все потеряно, ее просто нужно удалить. Чтобы это осуществить, необходимо использовать слабый раствор щелочной кислоты на примере ортофосфорной, которой обрабатывается проблемный участок, а затем он при помощи механических воздействий удаляется. Для механического удаления, как правило, применяются металлические щетки и наждачная бумага. При покупке щелочной или ортофосфорной кислоты, нужно очень внимательно изучить инструкцию, а затем при работе ее четко соблюдать, так как данный препарат по своим свойствам является агрессивным веществом. Принцип действия препарата основан на разъедании ржавчины изнутри. Щелочная кислота является очень эффективным препаратом по борьбе с ржавчиной.

Кроме того, не будем забывать, что сегодня в автомагазинах можно найти специальные преобразователи или модификаторы ржавчины. Данные средства в процессе химической реакции не разъедают, а наоборот преобразуют оксид в таннат железа, который выступает в роли стабильного вещества. Дорогие и более качественные преобразователи в своем составе могут содержать дополнительные вещества, такие как полимеры, которые выступают в качестве грунтовки. Однако преобразователи и модификаторы обладают определенными минусами. Заключаются они в том, что если оксид металла не сможет обработаться в полном объеме и останется на обрабатываемом участке, то дальнейший процесс коррозии продолжится, причем в ускоренном темпе.

Что же такое преобразователь ржавчины? Это специальное средство, предназначенное для химического преобразования ржавчины на поверхности металлического элемента кузова, который предотвращает дальнейшую наружную коррозию слоя фосфатов и хроматов цинка с железом. Также такое вещество рекомендуется применять в профилактических целях для обработки еще не тронутого коррозией металла перед нанесением грунтовки. Кроме того, преобразователи применяются для увеличения сцепления поверхности металла с лакокрасочным покрытием.

Преобразователи ржавчины всегда есть в наличии в магазинах, причем существует большое множество видов этого полезного средства. Что касается цены, то она совсем не высока и в среднем колеблется от 2 до 5 долларов США в эквиваленте. Использовать такие препараты довольно просто, первоначально необходимо зашкурить проблемный участок до чистого металла, а затем при помощи губки или пульверизатора нанести преобразователь на поверхность. После нанесения вещества, примерно 12-24 часа дают средству, на то чтобы оно впиталось в металл. После высыхания и впитывания, обработанный участок будет выглядеть зеленым цветом. Это говорит о том, что наш модификатор преобразовал ржавчину.

После того, как участок обработан и имеет зеленоватый оттенок, можно переходить шпаклевке, грунтовке и дальнейшей покраске. На распространенный вопрос многих автолюбителей: «Можно ли не шпаклевать и не грунтовать обработанный участок после нанесения преобразователя?», ответ специалистов по обслуживанию и ремонту транспортных средств однозначен, чтобы элемент кузова был надежно защищен, шпаклевать, а также грунтовать поверхность металла нужно в обязательном порядке. По завершению всех работ на поврежденном участке, рекомендуется провести антикоррозионную обработку всего автомобиля.

В заключении отметим, что все методы и способы защиты от коррозии с ржавчиной, которые мы перечислили в нашей статье отлично взаимодополняют друг друга. Однако случается такое, что порой из-за незначительной ошибки в процессе обработки по истечению определенного времени, снова появляется ржавчина с буро-рыжим оттенком. В таком случае, не стоит волноваться, просто нужно действовать крайне быстро, так как запускать этот процесс не в коем случае нельзя, в связи с тем, что устранить проблему будет потом очень сложно и может потребоваться даже замена того или иного элемента кузова, если он не играет несущей функции, как кузов.