Гальванические пары металлов
Задать вопрос
раздел статьи
оглавление
контакты
Обучение и техническая поддержка для проектировщика на Prof-il.ru
Вы здесь:
оглавление//
гальванические пары металлов
Гальванические пары металлов
Атмосферная коррозионная стойкость алюминия обьясняется наличием оксидной пленки, образующейся сразу после взаимодействия металла с кислородом воздуха (Литер.: В.Ф. Хенли “Анодное оксидирование алюминия и его сплавов”).
Табл. 1 Совместимость металлов и сплавов
С – совместимые
Н – несовместимые
П – совместимые при пайке, но несовместимые при непосредственном соприкосновении, так как образуют гальваническую пару
ПОС – припой оловянно-свинцовый
Сталь – нелегированная
Пример нежелательных гальванических пар:
1 ПАРА: алюминий и все сплавы на его основе не рекомендуется и недопустимо сочетать:
– с медью и ее сплавами
– с серебром
– с золотом
– с платиной
– с палладием
– с родием
– с оловом
– с никелем
– с хромом
2 ПАРА: алюминий и все сплавы на его основе не рекомендуется и недопустимо сочетать:
– с титаном и с его сплавами
3 ПАРА: магниево-алюминиевые сплавы не рекомендуется и недопустимо сочетать:
– с хромом
– со свинцом
– со сталью легированной и нелегированной
– с медью
– с серебром
– с золотом
– с платиной
– с палладием
– с родием
– с оловом
– с никелем
4 ПАРА: цинк и его сплавы не рекомендуется и недопустимо сочетать:
– с медью и ее сплавами
– с серебром
– с золотом
– с платиной
– с палладием
– с родием
5 ПАРА: никель и хром не рекомендуется и недопустимо сочетать:
– с медью и ее сплавами
– с серебром
– с золотом
– с платиной
– с палладием
– с родием
6 ПАРА: сталь нелегированная, олово, свинец, кадмий не рекомендуется и недопустимо сочетать:
– с серебром
– с золотом
– с платиной
– с палладием
– с родием
Рисунок 1 – Гальваническая коррозия двух деталей из разнородных металлов
Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению, или же посредством проводника) помещаются в электролит (любую жидкость, проводящую электричество).
Электролитом может быть что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из-под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность ее только растет.
Катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — это электрод, где протекают окислительные процессы.
Ряд активности металлов (электрохимический ряд напряжений металлов)
1 – Активные металлы
2 – Металлы средней активности
3 – Неактивные металлы
Химическая коррозия – металлы защищают себя оксидной пленкой на своей поверхности, является ли она самовосстанавливающейся, вот вопрос, как в случае алюминия, нержавеющей стали, цветных металлов или же как у стали отделяется.
Рис 2 – многослойная панель на основе сотового или гофро алюминия “Perfaten”
Рис 3 – угловое соединение многослойной панели
Статья “Алюминиевая кассета”, ссылка
Рис 4 – структура многослойной панели
Размеры: H= от 6 до 50мм.
наверх
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник: http://prof-il.ru
Гальваническая коррозия
МЕТАЛЛЫ В МОРСКОЙ СРЕДЕ
Крепеж
Когда речь заходит про крепеж, в дело вступают дополнительные факторы. Он должен, естественно, обладать прочностью и желательно при этом иметь разумную стоимость, поскольку количество его даже для самой миниатюрной лодки исчисляется сотнями. Но, пожалуй, самым важным для него является то, что, будучи установлен, он не должен ни корродировать сам, ни вызывать коррозию того, что он крепит – по крайней мере в течение достаточно длительного времени. В данном контексте имеются два вида коррозии, о которых следует помнить: гальваническая и химическая.
Гальваническая коррозия
Первый ее вид – гальваническая коррозия, которая возникает в тех случаях, когда два разных металла находятся в контакте друг с другом в присутствии электролита.
Морская вода является (увы!) отличным электролитом и проникает на лодке повсюду. Гальваническая шкала ниже демонстрирует электрические потенциалы металлов, обычно применяемых в малом судостроении. Постараемся не слишком не углубляться в химические дебри, а заострим ваше внимание на трех основных моментах, чтобы понять ее практический смысл:
- Когда два металла находятся в контакте, находящийся левее будет корродировать.
- Разность потенциалов в 0.1 В является безопасной, 0.2 – приемлемой в зависимости от следующего условия.
- Темпы коррозии зависят помимо всего прочего от площадей поверхностей открытых металлов. Если крепеж менее инертен, чем деталь, он корродирует довольно скоро. Если же он из более благородного металла, срок его службы будет достаточен.
Каков практический смысл этой диаграммы?
- Из диаграммы понятно, почему элементы крепежа обычно делаются из материалов правой ее части. С алюминием у вас будут проблемы, поэтому позаботьтесь, чтобы вытяжные заклепки были из монеля (алюминиевые широко используются в автомобильной промышленности).
(Монель – сплав Ni с 23-27% Cu, 2-3% Fe, 1-2% Mn) - Вы сами можете решить, какой крепеж использовать для каких деталей (см. таблицу далее). Оцинкованного крепежа следует, естественно, избегать на нержавейке и алюминии. Менее явно то, что латунные винты представляют собой неудовлетворительный, а скорее даже опасный выбор для крепления бронзовых деталей.
- Существуют сплавы, сами по себе способные являться гальваническими парами. Самым ярким примером является латунь, у которой в присутствии электролита одна из “фаз” начинает корродировать. Явление именуется “децинкификация”. Латунный элемент, подверженный этому явлению, представляет собой неприятное зрелище и теряет свою прочность.
Крепеж |
||
|
Материал детали |
Допустимо |
Недопустимо |
|
Оцинкованная сталь |
Оцинкованный или нерж. |
Латунь и бронза |
|
Алюминий |
Нержавеющий |
Оцинкованный, латунь |
|
Латунь |
Латунь или бронза |
Нержавеющий |
|
Бронза |
Бронза или нерж. |
Латунь |
|
Нерж. сталь |
Нерж. или монель |
Оцинк. или латунь |
Химическая коррозия
Второй вид коррозии, о котором не стоит забывать, является следствием воздействия различных химических веществ.
Как правило, металлы защищают сами себя оксидной пленкой на поверхности и главное тут, является ли она самовосстанавливающейся, как в случае нержавеющей стали, алюминия и цветных металлов или же отваливается хлопьями, как у стали. Последствия этого могут быть разными – от чисто косметических в случае коррозии бронзового или оцинкованного палубного оборудования, до весьма серьезных – в случае коррозии гвоздей обшивки. Последнее в основном вызывается образованием в древесине кислот по мере ее пропитывания, дуб в этой ситуации является наихудшим вариантом. Всем хорошо известно, что может ожидать стальной крепеж, а стало быть килевые болты и гвозди. Гораздо чаще забывают, что нержавеющая сталь тоже уязвима.
Нержавеющая сталь
Поскольку существует огромное количество ложных представлений о нержавеющей стали (впрочем, само это название вводит в заблуждение), стоит провести небольшой ликбез по этой части. Помимо железа и углерода, нержавеющая сталь содержит ряд легирующих добавок.
Химическая и пищевая промышленность снижают остроту этой проблемы путем добавления в сталь небольшого количества молибдена (Mo). Таким образом 316-я нержавейка (она же А4)
Из этого напрашивается вывод, что она представляет собой идеальный материал для крепежа древесины (или к ней) и с точки зрения воздействия одних только химических веществ вы скорее всего будете правы. Но надо еще принимать во внимание и ту среду, в которой предстоит работать крепежному элементу. Представим себе болт, гвоздь или шуруп, крепящий доску обшивки к шпангоуту ниже ватерлинии. Его шляпка, находящаяся на поверхности или вблизи нее будет иметь достаточный приток кислорода для поддержания оксидной пленки. Само же тело, находящееся внутри конструкции, скорее всего будет испытывать его недостаток, при этом находясь в окружении разных кислот и хлоридов. При подобных обстоятельствах пассивная пленка может разрушиться, сделав таким образом нержавейку “активной”. Последствий у этого может быть два. Во-первых, взгляните на гальваническую диаграмму, и вы увидите, что разность активных и пассивных потенциалов у 304-й нержавейки (у 316-й в меньшей степени) вполне достаточна, чтобы вызвать гальваническую коррозию.
Подобно латуни, она способна сама собой образовывать гальваническую пару. Во-вторых, лишенная защитной пленки, нержавейка корродирует такими же темпами, как и самая обычная сталь. В результате этого нержавеющий крепеж ниже ватерлинии, независимо от его марки, может не иметь никаких преимуществ по сравнению с простой низкоуглеродистой сталью. Выше ватерлинии (где больше кислорода и меньше электролита) такой крепеж ведет себя превосходно.В заключение хотелось бы еще указать на неразумность пескоструйной обработки оборудования из нержавеющей стали с целью придания ему вида оцинкованного. Способность пассивной пленки к самовосстановлению выше, если поверхность отполирована. При образовании на поверхности миллионов маленьких “пиков” вы значительно снижаете такую способность, в результате чего деталь покрывается ржавчиной. Если вам надо, чтобы деталь выглядела как оцинкованная, лучше такую и взять.
Сталь и оцинковка
Низкоуглеродистой стали без защитного покрытия нет места на борту лодки по причине ее склонности к коррозии, но при наличии покрытия — это вполне пригодный материал.
Обычно этого достигают, нанося на нее слой цинка, получая при этом два плюса. Во-первых, цинк хорошо сопротивляется химической коррозии, а во-вторых, в присутствии электролита он корродирует прежде стали. Существует ряд способов нанесения слоя цинка, основная разница между ними заключается в толщине формируемого слоя. Чтобы получить приемлемый срок службы в морской среде, слой должен иметь толщину порядка 100 мкм. Этого можно достичь лужением (до 125 мкм при горячем погружении), окраской (около 40 мкм на слой), но только не электрогальваникой, где толщина обычно ограничивается 20 мкм. Поэтому тот блестящий оцинкованный крепеж, что продается в магазинах хозтоваров, годится для строительства теплицы, на лодке же жизнь его будет недолгой. “Морской” крепеж должен быть луженый.
Медь
Медные гвозди с шайбами широко применяется в классической деревянной конструкции. Для такого рода сравнительно гибких конструкций медные гвозди представляют идеальный материал: легко крепятся, коррозионно-устойчивы, достаточно эластичны, чтобы позволить подвижку элементов.
С выходом на сцену клееных конструкций и тем более стеклопластиковых корпусов, довольно удивительно, что медные корабельные гвозди до сих пор имеются в продаже. Однако их выбор постепенно сужается. К примеру, 5-6 мм шайбы более не выпускаются, поэтому строителям каноэ приходится теперь расклепывать гвозди. Также исчезают и нестандартные размеры, полезные при ремонте обшивки, когда выбор гвоздей на размер выше поможет решить проблему течи.
Латунь
Латунь чаще всего выступает в роли шурупов. Помня о проблемах децинкификации, латунный крепеж следует использовать только в защищенных местах – во внутренней обстройке или в тех местах, где от него не зависит ваша жизнь.
Бронза
Стандартным материалом для крепежа является кремниевая бронза. Помимо использования ее в виде болтов и гвоздей, она является одним из немногих материалов, из которого делают гигантского размера шурупы (вплоть до №30). Она достаточно коррозионно-устойчива и служит очень долго – от тридцати до пятидесяти лет.
Поэтому, несмотря на свою стоимость, бронзовый крепеж конкурентоспособен.
|
Виды медных сплавов и химический состав |
||||
|
Наименование |
Обозначение |
Состав |
Применение |
|
|
Латуни |
Обычная латунь |
CZ108 |
Zn 37% |
Внутреннее оборудование |
|
Морская латунь |
CZ112 |
Zn 37% Sn1% |
Оборудование довоенных лодок |
|
|
Высокопрочная латунь |
CZ114 |
Zn 37% Mn 2% Al 1. |
Такелажные скобы, гребные винты, лебедки |
|
|
Коррозионностойкая латунь |
CZ132 |
Zn 36% Pb 2.8% As 0.1% |
Водозапорная и трубная арматура |
|
|
Бронзы |
Алюминиевая бронза |
CA104 |
Al 10% Ni5% Fe5% |
Высокопрочное оборудование |
|
Фосфористая бронза |
PB102 |
Sn 5% P 0.2% |
Сборное и кованое оборудование |
|
|
Кремнистая бронза |
CS101 |
Si 3% Mn1% |
Крепеж |
|
|
Оружейная бронза |
LG2 |
Sn 5% Pb5% Zn5% |
Литье |
|
|
Алюминиевая бронза для литья |
AB2 |
Al 10% Ni5% Fe3% |
Леерное и мачтовое оборудование |
|
|
Al – алюминий, As – мышьяк, Fe – железо, Mn – марганец, Ni – никель |
||||
5% Fe 1% Pb 1.5% Sn 0.8%Оцинкованная сталь с алюминием… | Американская ассоциация гальванистов
• Быстрые ссылки • Поиск
Поиск не дал результатов
Страницы сайта
База знаний Dr.
.jpg)
GalvГалерея проектов
Нажмите ESC, чтобы выйти
Забыли пароль?
Дом ” База знаний ” Оцинкованная сталь с алюминиевыми деталями
Автор Доктор Том Лэнгилл
Что происходит, когда я соединяю оцинкованную сталь с алюминиевыми деталями или надеваю алюминиевые листы на шпильки из оцинкованной стали?
Этот вопрос часто задают, когда два разнородных металла соприкасаются друг с другом. На приведенной ниже диаграмме показаны электродные потенциалы металлов в морской воде. Если два металла с разными потенциалами находятся в контакте и имеется проводящая среда, такая как морская вода или конденсат, может возникнуть реакция, широко известная как гальванический элемент.
Чем выше разность электрических потенциалов, тем выше вероятность реакции. В случае цинка и алюминия существует лишь небольшая вероятность реакции из-за относительно небольшого изменения потенциала между двумя металлами и образования изолирующей пленки на поверхности алюминия.
Одним из ключевых факторов реакции между разнородными металлами является площадь поверхности контакта. Тяжелая реакция может возникнуть, когда большой катод (с более высоким или более положительным потенциалом) находится в контакте с маленьким анодом (с более низким или отрицательным потенциалом). В этой ситуации скорость коррозии может резко увеличиться.
Еще один ключевой фактор при определении коррозии двух разнородных металлов в присутствии проводящих веществ. Во многих случаях конденсированная вода не обеспечивает достаточную проводимость, чтобы начать процесс коррозии. Когда это возможно, лучшим решением для этого типа коррозии является создание изоляционного барьера между двумя разнородными металлами.
Для получения дополнительной информации о горячеоцинкованной стали, контактирующей с разнородными металлами, см. руководство AGA по разнородным металлам.
Electrode Potentials of Metal in Sea Water
| Material | Potentail (volts) |
|---|---|
| Magnesium | -1. 55 |
| Zinc | -1.10 |
| Aluminium | -0.86 |
| Cadmium | -0,77 |
| Чугун | -0,68 |
| Углеродная сталь | -0,68 |
| 9%.0056 | -0.61 |
| Lead | -0.57 |
| Solder (50Pb/50Sn) | -0.52 |
| Tin | -0.49 |
| Copper | -0.43 |
| Aluminium Бронза | -0,41 |
© 2022 Американская ассоциация гальванистов. Материал, представленный здесь, был разработан, чтобы предоставить точную и достоверную информацию о горячеоцинкованной стали после изготовления. Этот материал предоставляет только общую информацию и не предназначен для замены компетентного профессионального изучения и проверки пригодности и применимости. Информация, представленная здесь, не предназначена для представления или гарантии со стороны AGA.
Любой, кто использует эту информацию, берет на себя всю ответственность, вытекающую из такого использования.
Был ли этот ответ полезен? ДА | НЕТ
Вы все еще ищете правильный ответ? Спросите эксперта
Оцинкованная сталь в контакте с другими металлами
27 июля 2020 г. by Crossroads Galvanizing
Оцинкованная сталь может сочетаться со многими другими металлами. Специализированные строительные и производственные потребности могут привести к контакту оцинкованной стали с нержавеющей сталью, алюминием, медью и другой атмосферостойкой сталью.
Соприкосновение оцинкованной стали с другими металлами может привести к состоянию, называемому гальванической коррозией. Подобно тому, как цинк защищает железо от процессов ржавчины, создавая крошечные токи электричества, протекающие от цинка к железу в стали, цинк может создавать электрический ток с другими металлами, с которыми он находится в контакте.
В некоторых парах металлов поверхностный контакт перенаправляет защитное действие цинка на другой металл.
Гальваническая коррозия — это состояние, при котором размер имеет значение. Плохая инженерия иметь маленькую поверхность анода в контакте с большой поверхностью катода. Другими словами, вы не хотите, чтобы маленькая оцинкованная деталь, покрытая цинком, например оцинкованная заклепка, соприкасалась с большой поверхностью катода, такой как большой лист необработанной стали. Разница в электрическом потенциале будет притягивать устойчивый поток электронов все глубже и глубже в цинковое покрытие оцинкованной заклепки, так что она теряет способность защищать сталь, которую покрывает. Установка оцинкованных заклепок в конструкцию из необработанной стали приводит к возможному выходу из строя заклепки.
С другой стороны, большая поверхность анода в контакте с небольшой поверхностью катода останется стабильной. Заклепка из нержавеющей стали, прикрепленная к пластине из цинка, продержится десятилетиями.
Это связано с тем, что большая часть площади поверхности заклепки находится в контакте с цинком, который ее защищает.
Давайте рассмотрим проблемы и возможности некоторых распространенных комбинаций с оцинкованной сталью.
Медь и латуньКонтакт между оцинкованной сталью и медью или латунью создает условия для быстрой коррозии, особенно во влажной среде. Даже не стоит располагать оцинкованную сталь в непосредственной близости от меди или латуни; сточные воды, особенно в местах, подверженных кислотным дождям, могут содержать достаточно меди, чтобы разрушить цинковое покрытие на оцинкованной стали.
Если невозможно избежать контакта латуни или меди с оцинкованной сталью, важно изолировать два металла, чтобы они не находились в электрическом контакте. Стыки можно защитить непроводящими прокладками. Изолирующие крепежные втулки являются обязательными для соединений. Проектировщик должен убедиться, что вода от дождя и талого снега или любого другого источника стекает с оцинкованной поверхности на поверхность из меди или латуни, а не наоборот.
В условиях низкой или умеренной влажности нет проблем с проводимостью между оцинкованной сталью и нержавеющей сталью или алюминием. Однако в морской среде и в условиях постоянной повышенной влажности важно изолировать оцинкованные детали либо из алюминия, либо из нержавеющей стали.
Атмосферостойкая стальУстановка оцинкованных болтов в незащищенную сталь практически не представляет проблем. На оцинкованном болте образуется слой ржавчины, защищающий его от дальнейших жертвенных действий.
Использование стали сильно влияет на серьезность проблем, вызванных конструкцией металла на металле. В сельской местности почти никакие металлы не разрушают оцинкованную сталь. В соленой воде почти все металлы аустенитный чугун, хром, золото, бронза, никель, никель-медные сплавы, никель-хром-железные сплавы, никель-хром-молибденовые сплавы, нейзильбер, платина, родий, серебро, твердые (но не мягкие) припои, олово и титан — разъедают оцинкованную сталь.