Рыжая вражина

Железо является одним из самых распространенных на нашей планете металлов, но в природе оно встречается в виде руды — устойчивых химических соединений с кислородом, серой, кремнием. А чистое железо, добытое металлургами из этих соединений, нестабильно и стремится вернуться к первозданному состоянию. Вот в этом-то и вся проблема.

Процесс возвращения железа из искусственного в исходное природное состояние — это и есть коррозия. Одолеть коррозию невозможно даже теоретически. В нашей климатической зоне стальной лист, применяющий при изготовлении кузова, способен ржаветь со скоростью до 0,2 мм в год. Если учесть, что толщина этого листа составляет 0,8-1,0 мм, то увидеть сквозную коррозию ничем незащищенного кузова есть все шансы через 4-5 лет эксплуатации. Поэтому вопрос защиты автомобилей от злейшего врага металла никогда не станет достоянием истории. Другое дело, что если защищаться грамотно, понимая, с каким противником имеешь дело, то скорость коррозии можно замедлить до такой степени, что кузов, оставаясь в сохранности, пока не выработают свой ресурс остальные узлы и агрегаты, не будет определять срок службы автомобиля.

Стратегия защиты

Для химической коррозии обязательно присутствие кислорода. Чтобы инициировать другую разновидность коррозии — электрохимическую, от которой в основном и страдают автомобили, требуется еще электролит. Вода с растворенной в ней солью подходит на эту роль — лучше не придумаешь.

Автомобиль не ржавеет весь сразу. Разные его части во время эксплуатации находятся в различных условиях, соответственно, к наиболее неблагополучным относятся наружные поверхности кузова, расположенные снизу и по этой причине подверженные активному абразивному воздействию и механическим повреждениям. Из этого же числа внутренние полости порогов, лонжеронов, стоек и дверей, в которые влага проникает и надолго задерживается по причине плохой вентиляции. Есть у коррозии и любимые места — острые кромки, места перегибов и завальцовки, сварные швы.

Отсюда первое, что обязаны сделать конструкторы еще на стадии проектирования — предусмотреть минимум сварных швов и обеспечить эффективную вентиляцию закрытых объемов. А дальше все зависит от технологов.

Если изолировать поверхность от кислорода и влаги, то механизм коррозии даст сбой. На этом принципе строятся все разновидности так называемой барьерной защиты. На ее создание направлены финишные операции изготовления кузовов. Эффективность любого из рубежей барьерной защиты зависит от степени непроницаемости, химической стойкости, сцепления с защищаемой поверхностью и от стойкости покрытия к появлению микротрещин.

Фосфатный барьер

При фосфатировании на поверхности кузова образуется пленка, состоящая из фосфорнокислых солей железа, а также марганца, входящего в состав используемых реактивов. Мнения об антикоррозийных способностях фосфатных покрытий расходятся. Одни специалисты считают, что поскольку фосфатная пленка пориста, то обеспечиваемая ею коррозийная защита не столь высока, как это нередко преподносится. Другие уверяют, что этот недостаток искупается тем, что если в каком-то месте фосфатной пленки кислород проникнет к металлу, то образующаяся ржавчина вступает в химическую реакцию с веществами защитного слоя. В результате появляются вторичные фосфаты, «цементирующие» прореху. В чем единодушны и первые, и вторые — фосфатное покрытие как нельзя лучше подходит на роль основы для последующего нанесения лакокрасочных материалов, так как в 2-3 раза увеличивает сцепление краски с поверхностью.

Эшелонированная окраска

Сейчас для лакокрасочного грунтования практически всех автомобилей серийного производства используется метод электрофореза, поскольку только он обеспечивает формирование более-менее равномерных грунтов на деталях со сложной конфигурацией при высоком коэффициенте полезного использования материала. При этом методе грунтовка осаживается на поверхность кузова с помощью электрического тока, для чего кузов, помещенный в ванну с краской, превращают в электрод.

Если кузов становится анодом, то грунтование называют анафорезным. Одно время эта технология обрела большую популярность, но недостатки, связанные с недостаточной коррозионной стойкостью и неудовлетворительной ударопрочностью анафорезных покрытий, привели к тому, что с середины 1970-х годов она уступила место катафорезному методу, при котором кузов является катодом.

У катафорезных грунтов хуже адгезия (сцепление с основой). Однако защитные свойства катафорезного грунта выше, а насколько — можно судить по следующим цифрам. При лабораторных исследованиях в солевом тумане стойкость анафорезных образцов не превышает 300 часов, в то время как «катафорезы» способны продержаться 600 часов. Поэтому полученное катафорезным методом покрытие при толщине в 15 мкм демонстрирует такую же защиту от коррозии, что и анафорезная грунтовка толщиной 20-22 мкм.

Поверх катафорезного на кузов наносится еще один слой грунта. Он защищает катафорезную грунтовку от механических повреждений, однако его главное назначение — выровнять поверхности под покраску. Последняя операция — окраска. Лакокрасочное покрытие может быть однослойным или многослойным, и выполняя прежде всего декоративные функции, разумеется, тоже участвует в общей системе антикоррозийной защиты. Суммарная же толщина всех покрытий составляет от 90 до 130 мкм.

Тем не менее в любом кузове найдутся труднодоступные для окраски периферийные зоны, где даже свойства электрофорезной технологии притягивать грунт на поверхности кузова нельзя реализовать полностью. Как назло, именно в этих местах при эксплуатации часто скапливается конденсат.

Оцинковка

Если разобраться, то указанные выше мероприятия от коррозии защищают все-таки лишь попутно, в процессе решения главной задачи — придания автомобилю надлежащего товарного вида. А вот цинковым покрытием детали автомобильной «кузовщины» обзаводятся исключительно в целях борьбы с ржавлением. В случае с оцинковкой надо говорить не о барьерной, а о протекторной защите, хотя в определенной степени слой цинка тоже изолирует поверхность основного металла кузова.

В протекторной защите используется свойство двух металлов, погруженных в электролит, создавать гальваническую пару. Другими словами, речь идет об электрохимической коррозии, разрушительное действие которой направлено на анод, в то время как катод не только остается в сохранности, но и восстанавливается за счет осаждаемых на нем ионов, переходящих с анода.

Какому из металлов в гальванической паре быть катодом, а какому — анодом, предопределено их электродным потенциалом. Железо при контакте с медью становится разрушаемым анодом, чем, например, еще по наитию пользовались во времена парусного флота, когда от морской воды приходилось спасать медную обшивку судов. А в паре с алюминием, кадмием, хромом, магнием и цинком железо всегда превращается в катод, становясь защищаемым металлом. Цинк наиболее технологичен, что и предопределило его повсеместное использование.

Цинковое покрытие на кузовных деталях имеет толщину 7-10 мкм. При такой толщине на двухстороннее покрытие кузовных деталей суммарной площадью 70-75 кв. м, что, к слову, соответствует оцинкованной поверхности компактного VW Lupo, расходуется примерно 5 кг цинка. Однако защитный слой приходится ограничивать не только из-за увеличения веса автомобиля, но и по причине, что цинк недешев. Поэтому же оцинковка может быть только односторонней, а некоторые благополучные элементы вроде кузовных стоек и крыши — не цинковаться вовсе.

Скорость, с которой цинк, защищая железо, окисляется и превращается в гидроксид, составляет 1-2 мкм в год в зависимости от того, с какой нагрузкой приходится работать гальванической паре. В щадящих условиях защитного свойства слоя цинка хватает, чтобы в сочетании с барьерными способами, обеспечить кузов заводской гарантией от сквозного ржавления на 10-12 лет эксплуатации. Правда, при оцинковке теряет смысл фосфатирование железа, но этой же процедуре можно подвергать и цинк. Цели, естественно, преследуются те же, однако сам по себе это более сложный, и поэтому не всегда используемый процесс.

Антикоры

Уязвимые для коррозии поверхности кузова еще на заводе могут подвергаться дополнительной обработке специальными препаратами. При этом внутренние полости обрабатываются легкотекучими, имеющими высокую проникающую способность жидкостями, при высыхании образующими подобный на воск слой. А днище и колесные арки покрывают мастиками, устойчивыми к механическому износу.

К сожалению, от этой процедуры, безусловно необходимой для наших условий эксплуатации, многие производители, желая снизить себестоимость изготовления автомобилей и уповая на защитные свойства цинка, отказываются. По данным Шведского института коррозии не менее 80% новых автомобилей, поступающих на рынок Скандинавии, не имеют дополнительной обработки скрытых полостей. Как антикорами защищены автомобили в регионах с более мягким климатом, догадаться нетрудно. Тем временем и западные владельцы, разбалованные 12-летней гарантией, также перестали заниматься дополнительной обработкой своих машин антикоррозийными материалами — а зачем, если за границей в течение такого срока на одной машине все равно никто не ездит.

Вердикт «АБw»

Все автомобильные компании являются клиентами нескольких крупных металлургических предприятий. Почему при использовании одного и того же проката автомобили разных марок при прочих равных условиях ржавеют по-разному? В немалой степени это зависит от сочетания и качественного исполнения способов антикоррозийной защиты, выбранных каждым из автопроизводителей.

Сергей БОЯРСКИХ.
Фото автора

Газета «АВТОБИЗНЕС»

Метки: коррозия

Похожие

Яндекс.Метрика