Студенческая конференция
материал

Студенческая конференция «Наука, творчество, молодежь – успех будущего», проводимой в рамках IX всероссийского фестиваля науки «наука 0+»

Исследовательский проект на тему:

«Инновационные способы

защиты от коррозии автотранспорта»

Автор    Бондарчук Илья Игоревич

Обучающийся 31ТК группы.

 Специальность 23.02.03  Техническое обслуживание и  

ремонт  автомобильного транспорта.                   

Смоленское областное государственное

бюджетное профессиональное образовательное

 учреждение «Рославльский многопрофильный колледж»

Руководители:

Морщакина Т.Н., Ковалев В.А.-

преподаватели специальных дисциплин

Содержание

Введение

Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Начало практического использования человеком железа относят к 9 веку до нашей эры. Именно в этот период человечество перешло из бронзового века в век железный. Широкое внедрение металлов в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже 18-19 веков.

Еще и века не прошло с тех пор, как автомобиль, скромный, нерешительный и неловкий, как ребенок, медленно и стеснительно передвигался по улицам, а впереди бежал человек с красным флажком и громко оповещал встречных о его вторжении в конно-экипажный уличный переплет. Сегодня автомобиль стал неотъемлемой частью нашей современной жизни. С одной стороны, это и роскошь, и комфорт, с другой - суровая необходимость. Автомобиль облегчает труд человека. Без него не освоили бы Север, не осушали бы болота, не орошали бы засушливые земли. Но с его появлением  автомобиля образовались и новые проблемы, направленные на содержание и уход транспорта. В обычной жизни мы часто употребляем слова «ржавчина», «ржавление», видя коричнево-рыжий налёт на изделиях из железа и его сплавов. Ржавление — это коррозия железа. Наши машины подвергаются коррозии.

Актуальность проекта:

В сегодняшнем мире коррозия металлов и предохранение от нее является одной из основных и значительных научно-технических и экономических проблем.

Технический прогресс в современном машиностроении тормозиться из-за нерешенности ряда коррозионных проблем. Эта проблема приобрела большую актуальность в промышленно развитых странах с большим автомобильным фондом, и особенно в последние годы в связи более широким использованием в промышленности высокопрочных материалов, особо агрессивных сред, вызываемых опасными формами коррозии, такими как: коррозионное растрескивание, межкристаллитная коррозия, питтинг и т.п.

Колоссальны и экономические потери от коррозии металлов. Например в США по последним данным NACE (доклад на Всемирном конгрессе по коррозии в Пекине) ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составили 3,1% от ВВП.

Разработка и практическое использование инновационных эффективных средств противокоррозионной защиты позволяет уменьшить потери металла и средств, снизить металлоемкость конструкций, уменьшить расход топливно-энергетических ресурсов, увеличить эксплуатационный период, в частности в общественном автотранспорте.

Предмет исследования:

коррозия металла в автомобилях.

Объект исследования:

средства защиты от коррозии металла в автомобилях.

Гипотеза:

не существует  100 % способа защиты автомобиля  от коррозии.

Цель:

Раскрыть механизм коррозионного процесса металлов; найти инновационные методы защиты металлов от коррозии, применяемые при производстве автотранспорта и выбрать наиболее эффективный способ.

Методы исследования:

Теоретический анализ и синтез, конкретизация, аналогия, обобщение, наблюдение, эксперимент.

Задачи:

1. Выявить  причины возникновения коррозии металла.

2.       Классифицировать  коррозионные процессы.

           3.        Анализ процессов  коррозии автомобиля и способы ее устранения

4.          Проанализировать теоретический материал, результаты опытов.

5.     Сформулировать рекомендации для  защиты автомобиля от коррозии.

   Этапы исследования:

I. Проведение анкетирования.

II. Провести анализ современных способов защиты от коррозии и выбрать приемлемые методы.

 III. Проведение лабораторного эксперимента по созданию антикоррозийного покрытия .

IV. Создание и распространение рекомендаций для автолюбителей о современных способах защиты от коррозии автотранспорта.

1. Основы теории коррозии

1.1 Коррозия металлов

Что такое коррозия? Слово «коррозия» происходит от латинского «corrode-грызу». Встречается ссылки и на позднелатинское «corrosion-разъедание». Так или иначе: коррозия – это разрушение металла в результате химического и электрохимического воздействия окружающей среды. Среда, в которой металл подвергается коррозии, называется коррозионной или агрессивной средой.

В случае с металлами, говоря об их коррозии, имеют в виду нежелательный процесс взаимодействия металла со средой. Физико-химическая сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии, является окисление металла.

Известно, что большинство металлов (кроме Ag, Pt, Cu, Au) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и др., называемые обычно руды металлов.

Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется меньшей внутренней энергией. Это заметно при получении металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том, что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение. Это приводит к тому, что металл, находящийся в контакте с коррозионно - активной средой, стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии.

1.2 Классификация коррозионных процессов

 (слайд 3) Существует несколько классификаций коррозии.

По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.

Химическая коррозия металлов протекает в сухих газах и неэлектролитах, т. е. в тех средах, которые не проводят электрический ток. Химическая коррозия - это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при котором окисляется металл, и восстанавливаются окислительные компоненты коррозионной среды:

2Mg+ O2 -> 2MgO

4Al + 3O2 -> 2Al2O3

 При окислении меди, цинка, свинца или алюминия возникает на поверхности плотная, трудно разрушаемая пленка оксида, защищающая эти металлы от дальнейшей коррозии.

Ржавчина — это рыхлый пористый слой, который не обеспечивает никакой защиты от дальнейшей коррозии. 

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. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:

 Zn + 2HCl -> Zn 2++2Cl- +H2 0

эта суммарная реакция состоит из двух актов:

 Zn0 - 2e -> Zn2+

 2H ++ 2e -> H2 0

При соприкосновении металла с электролитом (например, морской водой, раствором кислоты и т.д.) на его поверхности образуется множество микроскопически малых гальванических элементов. Обычно зерна самого металла при этом играют роль анодов; загрязнения и примеси, а также некоторые структурные составляющие сплавов становятся катодами.

Ржавление железа – сложный процесс, в результате которого на поверхности образуется ржавчина.

Fe2+ + 2OH– = Fe(OH)2,

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

Со временем происходит дальнейшее превращение гидроксида железа (III) в гидратируемый оксид железа (III) или "ржавчину":

2 Fe(ОН)3 + (x-3)H2O --> Fe2O3 * x H2O.

По характеру коррозионного разрушения.

1.Общая или сплошная коррозия, при которой коррозирует вся поверхность металла. Она соответственно делится на: равномерную и неравномерную.

Если коррозия металлов довольно равномерно распределяется по всей поверхности металла, то коррозию называют равномерной.

Неравномерная коррозия бывает:

Местная коррозия может быть выражена в виде :

• отдельных пятен, не сильно углубленных в толщу металла
• язв - разрушений, имеющих вид раковины, сильно углубленной в толщу металла
• точек (питтингов), глубоко проникающих в металл
• подповерхностная коррозия начинается на поверхности, но затем распространяется в глубине металла. Продукты коррозии оказываются сосредоточенными в полостях металла. Этот вид коррозии вызывает вспучивание и расслоение металлических изделий.

Межкристаллитной коррозии разрушению подвергаются границы между зернами (кристаллитами) металла. Этот вид коррозии металлов особенно опасен, т. к. при весьма сильном снижении механических свойств внешний вид поверхности часто сохраняется почти неизменным.

 2. Избирательная, при которой разрушается одна структурная составляющая или один компонент сплава.

По условиям протекания процесса.

• Газовая коррозия - это коррозия в газовой среде при высоких температурах (жидкий металл, при горячей прокатке, штамповке и др.).
• Атмосферная коррозия - это коррозия металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавение кровли, коррозия обшивки самолета). коррозия металл ржавчина железо
• Жидкостная коррозия - это коррозия в жидких средах: как в растворах электролитов, так и в растворах неэлектролитов.
• Подземная коррозия - это коррозия металла в почве.
• Структурная коррозия - коррозия из-за структурной неоднородности металла.
• Микробиологическая коррозия - результат действия бактерий.
• Коррозия внешним током - воздействие внешнего источника тока (анодное или катодное заземление).
• Коррозия блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным путям по проекту.
• Контактная коррозия - сопряжение электрохимически разнородных металлов в электропроводящей среде.
• Коррозия под напряжением - одновременное воздействие коррозионной среды и механического напряжения.

По виду коррозионной среды.

Газовая,

Атмосферная,

Почвенная,

Жидкостная,

Кислая,

Щелочная,

Солевая.

2. Коррозия автомобиля и способы ее устранения

Проблема защиты автомобиля от коррозии приобретает в настоящее время особую актуальность, что связано с увеличением общего агрессивного воздействия окружающей среды на автомобиль. Одним из существенных факторов, способствующих коррозии автомобилей в зимнее время, является применение химических средств борьбы против обледенения дорог, позволяющих достигнуть необходимых условий безопасности движения на зимних дорогах. Самые распространенные средства против обледенения — хлориды натрия и кальция. Общее количество соли, разбрасываемой на дорогах, за последние десятилетия значительно возросло. Расход соли на проезжей части достигает 4—5 кг на 1 м2 (слайд 4). Попадание соли вместе с водой и снегом в трудно-промываемые элементы конструкции ускоряет коррозию кузова.

По степени поражения коррозию автомобиля можно условно разделить на три основных типа – косметическую, проникающую и структурную (слайд 5,6,7).

Косметическая коррозия появляется на наружных, видимых поверхностях. Она ухудшает внешний вид автомобиля, но не влияет на его эксплуатационные качества. Она появляется в местах растрескивания и механических повреждений лакокрасочных покрытий, чаще всего на лицевых панелях ниже поясной линии, подверженных при движении автомобиля «обстрелу» гравием и щебнем. Вместе с тем, если не принять своевременных мер, косметическая коррозия может развиться в проникающую.

Проникающая коррозия чаще всего развивается со стороны труднодоступных для контроля поверхностей, в местах скопления грязи и влаги. Эта коррозия становится заметной только тогда, когда ущерб, причиненный ею, трудно исправить. Проникающая коррозия кузова со стороны внутренних поверхностей чаще всего встречается на передних крыльях, в порогах и других коробчатых сечениях нижней части кузова, в нижней части панелей дверей. Полости, из которых развивается проникающая коррозия, труднодоступны для окраски и антикоррозионной обработки.

Структурная коррозия – это уже коррозионное разрушение силовых элементов кузова, составляющих его несущую структуру. При структурной коррозии кузов теряет первоначальную жесткость и прочность.
Перечисленные три типа коррозии характеризуют коррозионное разрушение кузова, которое приносит наибольший ущерб при эксплуатации автомобилей. Ведь кузов является самой дорогостоящей частью автомобиля, к тому же, и заменить его весьма трудно – на нем установлены все основные узлы и детали автомобиля. И при этом именно кузов наиболее уязвим в коррозионном отношении – почти все остальные детали автомобиля защищены лучше.

1. Методы химической защиты от коррозии

Антикоррозионная защита — нанесение на поверхность защищаемых конструкций слоев защитных покрытий на основе органических и неорганических материалов, в частности, лакокрасочных материалов, металлов и сплавов. Незащищенная сталь, находясь в воздушной среде или почве, подвергается воздействию коррозии, что может привести к её разрушению.

 Существуют различные методы защиты от коррозии, которые зависят от особенностей материала, который необходимо защищать и особенностей его эксплуатации, а также и от агрессивности окружающей среды. Наиболее часто антикоррозионная защита заключается в нанесении на поверхность защищаемых конструкций слоев защитных покрытий на основе органических и неорганических материалов, в частности, лакокрасочных материалов или металлов.

Методы защиты от коррозии: (слайд 8)

1) применение химически стойких сплавов (нержавеющие стали, содержащие до 18% хрома и 10% никеля;

2) защита поверхности металла покрытиями:

а) металлами, образующими на своей поверхности прочные пленки (хромирование, никелирование, золочение и т. д.);

Для предотвращения коррозии ученые и инженеры применяют более стойкие материалы: алюминий, титан, различные сплавы, пластмассы. Благодаря тому, что на поверхности алюминия образуется тонкий слой оксида, предохраняющий расположенный под ним металл от дальнейшей коррозии, разрушается он не так быстро, как железо. Магний тоже защищен от коррозии пленкой оксида. Хорошая защитная пленка образуется на поверхности сплава железа с хромом. Эти сплавы и есть всем известная нержавеющая сталь. Из ее листов собрана знаменитая скульптура Мухиной «Рабочий и колхозница» у северного входа на ВВЦ в Москве. А находящийся неподалеку от нее, у вестибюля метро, монумент в честь покорения космоса, сделанный в виде 99-метрового шлейфа, изготовлен из отшлифованных до блеска листов титана. Он простоит сотни лет. Из титана сделан и памятник Юрию Гагарину в Москве.

б) неметаллами — лаками, красками, эмалями, смолами, создающими защитные пленки;

3) подавление влияния коррозионной среды (деаэрация, добавка ингибиторов) ;

4) электрохимические методы: (слайд 9);

а) катодная защита (слайд 10) — защищаемая конструкция или деталь присоединяется к отрицательному полюсу источника электроэнергии; Устройство защиты от коррозии состоит из электронного блока и защитных электродов. На корпусе электронного блока размещают световую индикацию работы устройства.

Устройство позволяет поддерживать значение потенциала влажных участков поверхности кузова на уровне, необходимом для полной остановки и прекращения коррозийных процессов за счет разрушения защитных электродов.

 б) метод протектора — к защищаемому металлу присоединяется кусок или лист из более активного металла — протектора. Для защиты кузовов автомобилей используются аноды в виде небольших металлических пластин, припаянных к концам длинных проводов, вторые концы которых закреплены. Каждую пластину, в свою очередь, необходимо с помощью клея (эпоксидная смола) приклеить к заранее выбранным и очищенным от грязи местам кузова автомобиля, наиболее подверженным коррозии

 Металлурги создали десятки легированных сплавов, медленно поддающихся коррозии, а химики — десятки способов уменьшения количества веществ, вызывающих коррозию в тех средах, где приходится находиться металлическим конструкциям. Для защиты оборудования изобретены особые вещества — ингибиторы, уменьшающие коррозию в сотни и тысячи раз. Это органические соли и кислоты, амины, хроматы, фосфаты. Чтобы уберечь металлические поверхности от ржавчины, их покрывают органическими и неорганическими веществами, красками, лаками, анодируют, фосфатируют, оксидируют, хромируют. Изделия из железа оцинковывают. Если цинковое покрытие разрушается, возникает гальваническая пара: цинк становится анодом, железо — катодом и тогда коррозионному процессу подвергается цинк, а на железе идут восстановительные процессы и его разрушение, начинается лишь после того, как прокорродирует весь цинк.

 Чтобы предохранить изделия от коррозии, их покрывают цинком, кадмием, Особенно нуждается в этом химическая и электротехническая аппаратура. Цинкование, лужение, свинцевание - неотъемлемые звенья многих технологических цепочек.

 Никелевые покрытия нарядны, стойки, прочны. Поэтому никелирование — самый распространенный в гальванотехнике процесс. Ежегодно во всем мире никелируют миллионы квадратных метров поверхности различных изделий — от дверных ручек до бамперов автомобилей и волноводов. Разработаны специальные электролиты и оптимальные токовые режимы, благодаря которым никелирование производится быстро и надежно. Точно также хромируют цилиндры двигателей, лопатки паровых турбин и другие изделия, которые должны противостоять сильному жару, износу, агрессивной среде

2. Противокоррозионная защита кузовов автомобилей

Срок службы легковых автомобилей во многом зависит от технического состояния кузова. Через несколько лет эксплуатации автомобиля на его кузове появляются следы коррозии, а при дальнейшей эксплуатации от коррозии начинают разрушаться элементы днища кузова и места присоединения несущих стоек.

В автомобилестроении совершенствуются методы защиты кузовов, но без эффективных мер повышения долговечности кузовов в эксплуатации, т. е. своевременного ухода и защиты подвергаемых коррозионной опасности деталей кузова, нужных результатов по долговечности получить трудно.

На покрашенных деталях кузова коррозия раньше всего может образоваться в местах, где находятся сварные швы и пустотелые профили, особенно усилители днища, нижней части стоек, коробчатые сечения низа днища. Детали шасси, выхлопные устройства и тормозные трубопроводы, прикрепленные к днищу снизу кузова, также подвергаются быстрой коррозии. В целом по автомобилю значительной коррозии подвергается все, что расположено ниже уровня окон.

На коррозию кузова легкового автомобиля влияют следующие факторы: конструкция и форма кузова, технология изготовления, порядок и периодичность всех видов технического обслуживания, агрессивность окружающей среды (загрязненность атмосферы), климат, условия хранения. В условиях эксплуатации важнейшими климатическими факторами являются влажность воздуха, наличие туманов и содержание солей в воздухе. Наиболее опасным фактором, ускоряющим процесс коррозии, является наличие в воздухе двуокиси серы, повышенная концентрация которой наблюдается в промышленных районах.

Очень жесткие и особо тяжелые коррозионные условия возникают во влажном тропическом климате при сочетании с морской атмосферой. Усиливает коррозию автомобильных кузовов применение зимой на дорогах соли и специальных химических веществ. Удельный вес годовой коррозии кузова за 3—6 зимних месяца колеблется в пределах 60—80%.

Защита кузова от коррозии в период эксплуатации автомобиля заключается в выполнении дополнительных мероприятий по сохранению и защите заводских противокоррозионных покрытий. Особая значимость придается уходу за внешним лакокрасочным покрытием кузова, его подкраске, а при необходимости нанесению новых лакокрасочных слоев на весь кузов.

Средства по уходу за автомобилем подразделяются на следующие группы: моющие, чистящие, полирующие, герметизирующие, противокоррозионные, в том числе лакокрасочные эмали и вспомогательные материалы (слайд 11).

Учитывая, что кузов легкового автомобиля является несущим элементом всей конструкции, к его долговечности предъявляются повышенные требования, поэтому проведение дополнительных работ по противокоррозионной защите кузова становится очевидным. Опыт эксплуатации автомобилей как у нас в стране, так и за рубежом показывает, что при систематическом и качественном (с соблюдением технологии) нанесении противокоррозионных покрытий срок службы кузова увеличивается на 3—5 лет.

В комплекс мероприятий по защите автомобилей от коррозии в период эксплуатации входят,  принятие мер по устранению причин, вызывающих коррозию, или смягчение их воздействия, а также применение средств защиты кузова и агрегатов от влияния агрессивных сред.

Эксплуатационное состояние кузова поддерживается комплексным защитным покрытием днища и установленных на нем деталей путем выполнения трехступенчатой защиты: долговременной, сезонной и текущей. Средства для долговременной защиты(слайд 12) наносятся толщиной 0,4—2 мм, особенно в области колесных ниш и прилегающих частей днища. В продаже и на СТО для долговременной защиты днища имеются мастики на битумной и каучуковой основе.

 «Мастика битумная», «Антикор резинобитумный» и другие составы на битумной основе обладают хорошими противокоррозионными свойствами, просты в применении, но чувствительны к механическим воздействиям, т. е. имеют низкую устойчивость к абразивному износу и колебаниям температуры. Мастика на каучуковой основе «Мастика сланцевая МСА», «Паста автомобильная ПА» и «Антикор для днища эпоксидный» характеризуются большой износостойкостью.

Препараты наносятся кистью или разбрызгиванием, и при естественной сушке затрачивается несколько часов на высыхание. Перед нанесением препарата днище промывают, сушат, удаляют оставшийся легко отслаивающийся старый слой защитной мастики, жировые пятна, очищают от ржавчины.

При сезонной защите кузова наносится восковой защитный слой, который служит для консервации окрашенных и хромированных поверхностей, герметизации швов днища и смонтированных на нем деталей от проникновения воды, но не является стойким к ударам щебня. Поэтому по окончании зимнего сезона эту защиту надо возобновлять.

Под текущим уходом за днищем кузова подразумевается его очистка, мойка, особенно после окончания зимнего сезона, и восстановление защитного слоя. Препараты для текущей защиты днища в своем составе имеют минеральное масло, жир, воск или графитосодержащие средства, которые сильно загрязняют днище. Их применение целесообразно, когда кузов не имеет долговременной или сезонной защиты.

К текущей защите кузова относятся мойка и полировка окрашенных поверхностей, поддержание ранее выполненной противокоррозионной защиты пазов, щелей соединительных деталей и других мест, опасных в коррозионном отношении, проверка надежности закрепления резиновых брызговиков и фартуков, предохраняющих детали днища от прямого попадания воды, песка, щебня.

Для консервации полостей применяются пленкообразующие ингибированные нефтяные составы (ПИНС). Они надежно защищают металл при неблагоприятных условиях на сроки до 15 лет при толщине пленки от 20 до 100 мкм, обладают высокой тепло- и морозостойкостью защитных пленок, проникают в швы, зазоры и микротрещины защищаемых деталей. Рекомендуется проводить консервацию полостей сразу же после получения нового автомобиля, т. е. до появления загрязнений в скрытых сечениях.

Через 4—9 мес. целесообразно проведение второй консервации для образования слоя достаточного консервационного покрытия и устранения возможных недоделок при первичной обработке. Последующую консервацию полостей рекомендуется проводить ежегодно, однако полости дверей можно обрабатывать 1 раз в 2 года.

Выпускаемые в нашей стране ПИНСы — Мовиль, НГМ-МЛ, НГ-216Б (масплин), Мольвин-МЛ и другие — при испытаниях показали, что в местах качественного нанесения покрытия коррозия отсутствует.

Противокоррозионная обработка автомобилей на СТО выполняется на специализированном посту, куда они поступают, предварительно пройдя уборочно-моечные работы в объеме ежедневного обслуживания. Особенно необходимо тщательно промыть поверхность кузова, обращенную к полотну дороги. Вымытый автомобиль осматривается и, если в процессе осмотра выявлены места сквозной коррозии кузова, поступает в кузовной цех для замены или ремонта поврежденного участка (детали) кузова, а затем на пост противокоррозионной обработки. В местах кузова, где нет технологических отверстий для заполнения скрытых полостей, сверлят отверстия диаметром 9—12 мм.

Хромированные и алюминиевые наружные декоративные детали кузова подвергаются наибольшему коррозионному воздействию противообледенительных средств. Применение противокоррозионных препаратов с восковым составом при регулярной текущей защите хромированных и алюминиевых облицовочных деталей (передней решетки, колпаков колес, бамперов) позволяет после нанесения слоя производить полирование.

Нанесение противокоррозионных составов на поверхности днища, колесных ниш и в скрытые полости кузова (порогов, закрытых пространств передних и задних крыльев нижних панелей, дверей и др.) производится воздушным распылением с подачей состава к пневмопистолету-распылителю под давлением или безвоздушным распылением с подачей насосом высокого давления.

Воздушный способ распыления хорош тем, что пневматические установки просты по конструкции и работают при давлении воздуха 4—5 кгс/см. Смешивание противокоррозионного состава с воздухом способствует образованию плотного тумана, при этом происходит частичное испарение растворителя, что улучшает качество покрытия. В то же время образование тумана ведет к необходимости применения усиленной вентиляции помещения, в котором производятся работы.

Способ безвоздушного распыления основан на подаче насосом противокоррозионного материала к соплу распылителя под высоким давлением и со скоростью, при которой поток жидкости дробится на мелкие частицы. Применение безвоздушного способа распыле-иия требует более сложного оборудовании, но по сравнению с нанесением состава воздушным распылением имеет следующие преимущества: снижаются потери защитного материала в результате уменьшения расхода на туманообразование; уменьшается расход растворителей на разведение материалов в связи с распылением более вязких противокоррозионных материалов; уменьшается продолжительность обработки вследствие большей толщины слоя за один проход; увеличивается надежность покрытия (трещинки и щели будут лучше защищены) вследствие того, что распылительное оборудование высокого давления не создает встречное давление в закрытых частях или полых пространствах.

Для нанесения противокоррозионных составов способом безвоздушного распыления применяют установки типов «Радуга», «Факел», УБРХ-1М, ВИЗА-1 и др. Установки выполнены по одинаковому принципу и имеют пневмогидравлический насос высокого давления, контрольно-измерительную и регулирующую аппаратуру, шланг высокого давления и краскораспылитель с переходником и комплектом сменных насадок.

 Применяемые материалы для противокоррозионной обработки указаны в таблице Противокоррозионные составы для обработки кузова.

Автоконсервант “Мовиль” используется для обработки скрытых полостей. Рекомендуется обрабатывать полости через каждые 1–1,5 года. Автоконсервант “Мовиль” допускает обработку поверхностей, ранее покрытых нигролом или другими маслами, а также ржавых поверхностей.

Защитный смазочный материал НГМ-МЛ применяется для обработки скрытых полостей. Этим материалом обработаны скрытые полости новых автомобилей.

Защитное пленочное покрытие НГ216Б используется для покрытия частей автомобиля под кузовом.

Мастика противошумная битумная БПМ-1 применяется для защиты от коррозии днища кузова и для уменьшения шума от вибрации. Наносят мастику распылением или вручную толщиной 1,0–1,5 мм.

Пластизоль Д-11А используется для защиты низа кузова от коррозии, от абразивного износа и для шумоизоляции. Толщина покрытия 1–1,2 мм. Адгезия пластизоля к грунтам ЭФ-083 и ФЛ-093.

Пластизоль Д4А применяется для герметизации сварных швов на внешних зонах кузова.

Невысыхающая мастика 51-Г-7 используется для герметизации сочленений кузова.

Во внутренние полости противокоррозионное вещество напыливается способом воздушного или безвоздушного распыления.

При воздушном распылении требуется сжатый воздух с давлением 0,5–0,8 МПа, пистолет-краскораспылитель с бачком, шланги и удлинительные насадки для пистолета. Лучшее качество покрытия достигается при безвоздушном распылении под давлением 412 МПа, которое позволяет распылять материалы значительной вязкости.

3. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Влияние окружающей среды на кузов автомобиля при эксплуатации в различные периоды года (слайд 14).

    Среда, в которой эксплуатируется автомобили с каждым годом становиться более агрессивной. В последнее десятилетие в атмосфере повысилось содержание сернистого газа, оксидов азота и углерода. А значит, автомобили омываются уже не просто водичкой, а кислотными дождями. Среди климатических условий, наиболее сильное влияние на коррозию автомобиля (машины) оказывают влажность, температура и состав окружающей среды. Условия окружающей среды зависят от района, в котором авто эксплуатируется: загрязнения окружающей среды, климата, дороги. Окружающая атмосфера условно делится на промышленную, сельскую и морскую. Наименьшей агрессивностью отличается сельская атмосфера.

В легковых автомобилях и автобусах быстрее всего подвергается коррозии кузов. В грузовых автомобилях  – кабина, рама.  Кузов, кабина, рама подвергаются чаще всего чисто коррозионному износу, а трансмиссия, двигатель – коррозионно-механическому и механическому разрушению (износу). Коррозия автомобиля очень опасна, т.к. может послужить причиной аварии.

      При подготовке проекта проводилось тестирование. В тестировании приняли участие автомобили МУП Рославльский «ПАТП» города Рославля и было опрошено 50 частников. Вашему вниманию представлен результат в виде графика.

                                                                                время года

Рисунок 1- Скорость коррозии в зависимости от времени года.

Участок I -  соответствует минимальной скорости коррозии в относительно сухой атмосфере (сухая  атмосферная коррозия).

На участке II,III - механизм коррозии в осенне-зимний период. Механизм коррозии изменяется от химической к электрохимической(с анода, его роль выполняет металлический кузов, эмульсируются электроны и через электролит(вода с незначительной примесью солей) попадает на катод(металлические  части), в результате железо машины преобразует в оксид железа -  происходит резкое возрастание коррозии (влажная  атмосферная коррозия), то есть  кузов ржавеет.

На участке IV-  коррозия  незначительно замедляется с наступлением весны.

Как же уберечь наш автомобиль от коррозии.

Как показывает практика, если не остановить коррозию кузова вовремя, цена последующего ремонта вашего авто будет в разы больше. По этой причине медлить нельзя!

3.2 Инновационные методы и способы защиты от коррозии металлов.

Эффективным способом повышения коррозионной стойкости металлов является нанесение на их поверхность ингибиторов коррозии, способных перевести металл в устойчивое пассивное состояние. Явление адсорбционной (безоксидной) пассивации железа, впервые наблюдавшееся в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН), показало возможность обеспечения эффективной защиты металлов тончайшими адсорбционными слоями органических соединений и позволило отказаться от применения высокотоксичных хроматов и нитритов или экологически небезопасных масляных составов. Снижение эффективной концентрации ингибиторов коррозии в пассивирующих составах достигается за счет взаимного усиления защитного действия компонентов.

В агрессивной среде   кузова прогнивают до дыр буквально за два-три года. Чтобы противостоять процессу ржавления и агрессивному воздействию дорожных реагентов, есть очень простой, но действенный способ — оцинковка кузова своими руками.

 Мы предлагаем - цинкование автомобиля. Проводим  с целью защитить раз и навсегда  кузов от образования назойливых очагов коррозии так называемых в народе «рыжиков», а также с целью предупреждения дальнейшего распространения коррозии по всему кузову.

Цинковая «корочка» на поверхности металла создает некий барьер, который защищает сталь от негативных факторов и разрушающих воздействий агрессивной среды. Покрытие на основе цинка эффективно противостоит воздействию солей, химических веществ и влаги.

 Цинковать можно как часть кузова машины (крыло, багажник, капот и т.д.), так и какую-нибудь отдельную деталь.

Опыт

Подготовительные работы (слайд 15)

Данный метод подразумевает использование ортофосфорной кислоты с растворенным в ней цинком, а также потребуются цинковые (соляные) батарейки. Можно использовать как маленькие пальчиковые, так и большие батарейки – в данном случае все зависит от объема производимых работ.

Если вам нужно оцинковать большую площадь поверхности на авто, то лучше взять большие цинковые батарейки. Для начала их необходимо все «распечатать» и снять всю лишнюю оплетку.

При желании вы можете также использовать только корпус соляной (солевой) батарейки, предварительно удалив графитовый стержень и сажу, но в принципе можно оставить все «внутренности» на месте.

На корпусе «оголенной» оцинкованной батарейки с одной стороны с помощью резинки нужно закрепить ватный диск, а с обратной стороны (также при помощи обычной резинки) — питающий провод. В качестве источника питания можно использовать автомобильный аккумулятор или подходящий по параметрам блок питания.

Процесс  цинкование поверхности    

(слайд 16-24) «Минус» от автомобильного аккумулятора должен быть подключен непосредственно к той части кузова (или детали), которую вы собираетесь оцинковать батареей — то есть, с помощью батарейки.

К плюсовой клемме аккумулятора подключаем провод, который идёт к цинковому корпусу батарейки. Обратите внимание, что минусовую клемму ни в коем случае нельзя отключать, потому как должный эффект не получится.

Перед началом цинкования обрабатываемую поверхность желательно зачистить от следов ржавчины, если они имеются. В шприц нужно набрать ортофосфорную кислоту с растворенным в ней цинком и пропитать ватный диск, который одет на корпус солевой батарейки. После этого нужно просто перемещать «насадку» по всей площади обрабатываемой поверхности.

Самое главное — не останавливаться. Если долго держать батарейку на одном месте, то появляются пригары, а если безостановочно перемещаться по поверхности, то получается аккуратный и ровный слой цинка. Результат вы увидите практически с первых секунд.

Такой метод цинкования машины некоторые хоть и называют «кустарным», но это действительно проверенный, самый простой и главное — эффективный способ борьбы с коррозией.

 Гальваническая оцинковка позволяет надежно защитить поверхность металла от повторного появления очагов коррозии.

Способ оцинковки металла при помощи «белого порошка»

Обычно для оцинковки малых площадей металлических поверхностей чаще всего используется ортофосфорная кислота и оцинкованный корпус от батарейки. Однако для более качественной обработки вместо ортофосфорной, лучше использовать паяльную кислоту. Она представляет собой соляную кислоту, в которой растворен цинк. Считается, что оцинковка кузова в данном случае будет более глубокая и долговечная.

Приобрести паяльную кислоту можно практически в любом магазине радиоэлектроники. Но не совсем удобно, что для пайки в домашних условиях паяльная кислота продается только в маленьких флаконах.

Поэтому если вам требуются большие объемы паяльной кислоты для оцинковки, ее можно сделать в домашних условиях из «белого порошка» — хлористого цинка, который продается на развес.

Основные этапы работ

Высыпаем хлористый цинк в подходящую емкость, потом добавляем дистиллированную воду и перемешиваем до образования прозрачной жидкой консистенции (обратите внимание — работать с химическими веществами нужно в резиновых перчатках). Из 1 кг хлористого цинка получается примерно 3,5 л готовой паяльной кислоты.

В итоге получилась гальваническая ванна, в которой при необходимости можно оцинковывать куски листовой стали и металлические детали целиком.

Для дальнейших работ понадобится оцинкованный корпус батарейки и железный болт, на концах которых при помощи резинок надо зафиксировать хлопчатобумажную ткань.

Деталь, которую необходимо оцинковать, предварительно нужно хорошо зачистить от рыхлой ржавчины болгаркой, используя зачистной диск с металлическим ершиком. Перед началом оцинковки металл нужно «активировать» — удалить с поверхности оксидную пленку при помощи электричества.

Как активировать металл

Для этого плюсовую клемму от зарядного устройства нужно подключить прямо к обрабатываемой детали, а минусовую — через лампочку на 20 ватт к электроду. В качестве электрода используется болт с хлопчатой тканью на конце, которую необходимо смочить в паяльной кислоте или электролите.

После подачи тока обрабатываем поверхность детали, в результате изделие лучше очищается от окислов. Только после этой процедуры можно приступать непосредственно к обработке автомашины — оцинковать кузов автомобиля.

Оцинковка кузова авто батарейкой в обычных условиях

Для самостоятельного оцинкования понадобятся соляные батарейки, корпус которых изготовлен из цинка, провод и аккумулятор. На батарейку одевается небольшой кусок тряпки, смоченный паяльной кислотой, и она подключается через провод к плюсовой клемме аккумулятора. Сделанное приспособление нужно прижать к очагу коррозии и водить аккуратно из стороны в сторону.

В результате всех манипуляций на поверхности металла вместо ржавчины появляется плёнка серебристого налёта. Важным дополнением к проделанной работе будет нейтрализация оставшейся кислоты, которую можно погасить раствором пищевой соды с водой.

2.  Рекомендации для химической защиты автомобиля от коррозии

 (слайд 24) С целью более полного знакомства с коррозией автомобиля и способами ее устранения, я посетил автосервис ООО «Гарант» в г.Рославль и в ходе беседы с работниками автосервиса я составил последовательный ход действий при устранении косметической коррозии:

1. Очистка пораженного участка «болгаркой»;
2. Обработка материала с использованием рассматриваемой технологии (цинкование) для предотвращения новой коррозии;
3. Очистка щелочным раствором
4. Обезжиривание специальным составом «NAVOL»;
5. Грунтовка поверхности кузова для подготовки перед нанесением краски;
6. Зачистка наждачной бумагой;
7. Шлифование на 3 раза разными специальными губками и соответствующими средствами;
8. Обезжиривание средством «Novel»;
9. Покраска в несколько слоев. Краска подбирается с помощью компьютера;
10. С помощью специальной салфетки, которая протирает без разводов, придается «товарный вид» автомобилю.

Заключение

Интерес данной работы заключается в том, что тема работы носит познавательное, воспитательное и образовательное значение в области химии и повседневной жизни. Данная работа содержит подробный материал из самых различных источников по теме «Коррозия металлов».

Была проведена большая подготовительная работа: нахождение литературы, ее обработку, выделение самого главного, интересного, занимательного по данной теме. В первой части излагается теоретический материал, во второй части проводится экспериментальная работа.

В работе много полезной информации для обучающихся специальности Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта,  для населения, которая встречается в повседневной жизни с таким понятием как коррозия металлов.

Любой коррозионный процесс является многостадийным. Защита от коррозии является одной из важнейших проблем, имеющей большое значение для народного хозяйства.

В связи с этим необходимо:

1.Изучать условия возникновения и развития коррозии;

2.Определять скорость развития процессов коррозии в различных агрессивных средах и при наличии различных сопутствующих физических факторов;

3.Определять методы применения противокоррозионных защитных покрытий.

Зная законы химии, сущность коррозии, можно надежно защитить металлы от разрушения. Коррозия – это природное явление, а природу надо знать, понимать, охранять и использовать ее законы в своих целях.

 «Простейший» способ гальванической оцинковки металла позволяет предотвратить образование коррозии на кузове автомобиля и тем самым сократить расходы на сервисное обслуживание. Также жидкую оцинковку можно применять для разных металлических изделий с целью дополнительной защиты их от ржавчины.

Нужно сразу сказать, что этот способ очень простой и не требует больших финансовых затрат. По сути, это всеми известный Цинкор авто, но своими руками.

Литература

1. Бурда А. Г. Б91 Основы научно-исследовательской деятельности : учеб. пособие (курс лекций) / А. Г. Бурда; Кубан. гос. аграр. ун-т. – Краснодар, 2015. – 145 с.
2. Габриелян  О.С. Химия 11 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений / О.С.Габриелян, Г.Г.Лысова. – 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
3. Кофанова Н.К. Коррозия и защита металлов. Уч. пособие. 2009 год.
4. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии / Под ред. И.В. Семеновой – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 336 с.
5.  Федосова Н.Л. Антикоррозионная защита металлов. – Иваново, 2009. – 187 с.
6.   Экилик В.В. Электрохимические методы защиты металлов. Методическое пособие по спецкурсу. 2011 год.
7. Экилик В.В.  Теория коррозии и защиты металлов Методическое пособие по спецкурсу. 2012 год.
8. Интернет ресурсы:

1.Всероссийская ассоциация коррозионистов

http://w ww.corrosion.ru/content/view/33/31/

2. http://krasnokanna.krasnogvardeiskoe.ru/uroki/korroziya-metallov.html 

3. http://n-t.ru/ri/kk/hm13.htm 
4. http://www.neon-san.ru/korozia.htm 
5. http://www.ingibitory.ru/ 
6. http://www.krugosvet.ru/articles/116/1011691/1011691a1.htm 
7. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2135.html 
8. http://stroyservis.ru/content/view/66/45/ 
9. http://www.korrosion.ru 
10. http://www.ukazka.ru/product-book208287.html 
11. http://www.slovopedia.com/2/195/217329.html 

Приложение 1

Проведение анкетирования

Анкетирование проводилось среди автолюбителей города Рославля и среди водителей наземного общественного транспорта МУП Рославльский «ПАТП» города Рославля.

Вопросы анкетирования:

1. Подвергается ли Ваша автомашина коррозии?
2. В какое время года коррозия Вашего автомобиля идет быстрее?
3. Используете ли Вы какие либо способы защиты от коррозии Вашего автомобиля?
4. Какие именно способы защиты от коррозии автомобиля Вы используете?

Количество опрошенных автолюбителей и водителей наземного общественного транспорта города Рославль: 50 человек.

В результате анкетирования мы пришли к выводу, что автолюбители защищают свои автомобили от коррозии при помощи  антикоррозионного покрытия. Также мы пришли к выводу, что коррозии автомашины больше подвергаются коррозии в зимнее время из-за реагентов, которым покрывают автодороги от наледи.

                                                                                     Приложение № 2

Коррозия железа

 Противокоррозионные составы для обработки кузова