29 Вопрос:

Лужение и цинкование кузова

Эталон ответа:

Одним из способов защиты стального кузова от коррозии является его покрытие слоем другого металла — олова или цинка. Коррозия металла может быть химической и электрохимической. В автомобильных кузовах доминирует электрохимическая коррозия. Это объясняется тем, что благодаря содержащимся в атмосфере газам (сернистый газ, оксиды азота и углерода) в скрытых полостях скапливается не просто конденсат, а водный раствор электролита. К этому следует добавить соляные «ванны» зимних городских улиц и кислотные дожди. Таким образом, кузов практически всегда соприкасается с электролитами.

В настоящее время есть электрохимические способы борьбы с коррозией. Среди них — покрытие стальных кузовных панелей тонким слоем олова (лужение) или цинка (цинкование).

Оба способа давно известны и широко применяются в практике автомобилестроения. Многие кузова современных машин оцинковывают на автомобилестроительных заводах. Покрытие цинком толщиной 0,002...0,010 мм, нанесенное промышленным способом, обеспечивает надежную защиту от возникновения и распространения коррозии.

В зависимости от химической активности металла защитные покрытия ведут себя по разному. В электрохимии есть понятие — электрохимический ряд напряжений металлов (ряд Бекетова). Он выглядит следующим образом: литий, калий, кальций, натрий, магний, алюминий, цинк, хром, железо, никель, олово, свинец, ... медь, серебро, платина, золото. Слева от железа расположены более активные металлы, справа — менее активные. Так, цинк активнее железа, а железо — активнее олова. «Активнее» означает, что данный металл будет препятствовать окислению соседа справа, защищать его. Причем, чем ближе он к соседу, тем эффективнее эта защита.

Следует иметь в виду, что, пока защитный слой металла не поврежден трещинами, царапинами, обработанная деталь ведет себя так, будто она изготовлена из защищающего металла — цинка, хрома, никеля, олова, поскольку электрохимическая коррозия возникает на поверхности металла.

В случае разрыва покрытия в месте повреждения возникают условия, благоприятствующие коррозии из-за наличия в детали или узле соединения из двух металлов с разными потенциалами, в присутствии электролита они образуют гальваническую пару. Чем дальше разнесены эти металлы в электрохимическом ряду напряжений, тем больше гальванический ток и сильнее разрушение активного металла. Разрушаясь, он препятствует коррозионному поражению менее активного соседа.

Покрытия, выполненные из более активных металлов, называют безопасными, а из менее активных — опасными.

При лужении в случае нарушения защитного слоя в месте контакта обнажившейся стали с влагой мгновенно возникает гальваническая пара, положительным электродом (катодом) в которой является олово, а отрицательным (анодом) — сталь. Поток электронов начинает перетекать от обнаженной поверхности стали как более активного металла к олову и там разряжает ионы водорода. Сталь посылает в раствор электролита новые и новые ионы железа, подвергаясь разрушению. В итоге луженая сталь в месте повреждения ржавеет гораздо быстрее нелуженой.

В оцинкованной панели подобный процесс будет протекать иначе, так как защищающий металл (цинк) в ряду Бекетова находится левее железа. Здесь тоже возникает гальваническая пара, но анодом является цинк, а катодом — сталь. Электроны переходят от цинка к стали, цинк разрушается, а сталь остается защищенной. Цинковый «щит» постепенно исчезает, но при обычных температурах довольно медленно. Цинк начинает активно разрушаться лишь при высоких температурах.

Таким образом, при защите от коррозии стальной поверхности ее лучше покрывать слоем более активного металла. Например, для автомобильного кузова оцинковка предпочтительнее лужения.