Борьба с гальванической коррозией или технологии присоединения алюминия к меди
Медь и алюминий — два металла, наиболее часто используемые при изготовлении токопроводящих жил в кабельно-проводниковой продукции. Алюминий, в силу небольшой стоимости (порядка трех-четырех раз ниже стоимости меди) получил широкое распространение в производстве силовых кабелей. Однако этот металл обладает рядом особенностей и недостатков, оказывающих существенное влияние на качество и надежность электрического соединения. По своей электропроводимости алюминий значительно уступает меди, серебру и золоту, поэтому алюминиевая кабельная жила в сравнении с медной обладает более слабой способностью выдерживать длительные токовые нагрузки, что приходится компенсировать увеличением ее сечения. К недостаткам алюминия можно отнести его быструю окисляемость на открытом воздухе, в результате чего на поверхности проводника образуется тугоплавкая (с температурой плавления около 2000°С) окисная плёнка, обладающая высоким сопротивлением и плохо проводящая электрический ток.
Помимо этого в энергетике существует проблема подключения кабелей с алюминиевыми жилами к медным шинам электрических шкафов и медных устройств. Это связано с разными электрохимическими потенциалами меди и алюминия, которые, в свою очередь, под воздействием влажной агрессивной внешней среды образуют гальваническую пару. В результате электрокоррозии ухудшается качество контакта, как следствие, происходит нагрев места соединения и потеря электроэнергии. По этой причине контактные соединения Al и Cu необходимо защищать от проникновения влаги специальными пастами или наносить на них дополнительное покрытие (как правило — олово) для избегания прямого контакта двух разнородных металлов.
Cu2++2e = Cu | E = 0,34B
Al3++3e = Al | E = -1,66B
На практике существуют следующие варианты присоединения алюминиевого наконечника к медной шине:
- Наиболее грамотным и профессиональным является монтаж с использованием биметаллических алюмомедных наконечников, контактная часть лопатки которых изготавливается из электротехнической меди, а хвостовик — из алюминия.
Среди всех возможных модификаций алюмомедных наконечников наиболее надежными являются наконечники, изготовленные по технологии сварки трением - Применение дополнительной прокладки в виде оцинкованной стальной шайбы уменьшает вероятность образования гальванической пары Al-Cu. Однако, использование стали с ее низкой электропроводимостью негативно сказывается на качестве контакта
- Абсолютно недопустимым, но, к сожалению, иногда используемым способом является прямое подключение алюминиевого наконечника к медной шине Однако помимо вышеупомянутых допустимых и недопустимых способов присоединения алюминиевых наконечников к электрическим аппаратам с медными шинами существует еще один экономный, практичный и профессионально грамотный метод монтаж с применением алюмомедной шайбы ШАМ (КВТ)
- Для обеспечения безопасного и долговечного подключения алюминиевых наконечников к медным шинам, во избежание прямого гальванического контакта, а также снижения себестоимости конструкции рекомендовано использование специальных алюмомедных шайб ШАМ производства электротехнического завода КВТ в качестве биметаллической прокладки между медной шиной и контактной лопаткой алюминиевого наконечника.
Среди всех возможных модификаций алюмомедных наконечников наиболее надежными являются наконечники, изготовленные по технологии сварки трением
Использование данного продукта позволяет:
- Предотвратить гальваническую коррозию
- Полностью ликвидировать потери электроэнергии, возникающие при протекании процесса электротехнической коррозии между алюминием и медью
- Избежать перегревания места соединения
- Обеспечить быстрый и удобный монтаж за счет несложной конструкции
- Охватить несколько типоразмеров как алюминиевых, так и медных наконечников и шин
- Найти достойную и экономически выгодную альтернативу алюмомедным наконечникам
Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы / Хабр
Электронику часто называют наукой о контактах. Многие знают, что нельзя скручивать между собой медный и алюминиевый провода. Медная шина заземления или латунная стойка для платы плохо сочетаются с оцинкованными винтиками, купленными в ближайшем строительном супермаркете.
Почему? Коррозия может уничтожить электрический контакт, и прибор перестанет работать. Если это защитное заземление корпуса, то прибор продолжит работу, но будет небезопасен. Голая алюминиевая деталь вообще может постепенно превратиться в прах, если к ней приложить даже низковольтное напряжение.
Доступные нам металлы не ограничиваются только медью и алюминием, существуют различные стали, олово, цинк, никель, хром, а также их сплавы. И далеко не все они сочетаются между собой даже в комнатных условиях, не говоря уже о жёстких атмосферных или морской воде.
В советских ГОСТах было написано почти всё о допустимых контактах металлов, но если изучение чёрно-белых таблиц из 1000 ячеек мелким шрифтом утомляет, то правильный ответ на «медный» вопрос — нержавейка, либо никелированная сталь, из которой, кстати, и сделан почти весь «компьютерный» крепёж. В эпоху чёрно-белого телевидения были другие понятия об удобстве интерфейса, поэтому для уважаемых читателей (и для себя заодно) автор приготовил цветную шпаргалку.
И, раз уж зашла речь о металлообработке, заодно автор привёл таблицу с популярными в электронике резьбами и соответствующими свёрлами, отобрав из объёмных источников наиболее релевантное по тематике портала. Не все же здесь слесари и металлурги, экономьте своё время.
Преамбула
Да, в век 3D-печати популярность напильника с лобзиком несколько потускнела. Но клетка Фарадея для РЭА по-прежнему является преимуществом, не забываем и про защитное заземление. Да, для печати корпусов РЭА уже доступен электропроводный (conductive) ABS-пластик, но судя по источнику, его удельное сопротивление примерно в миллион раз больше меди. Дескать, пыль уже не липнет, но для заземления всё равно многовато. Напечатать же стальные детали корпуса ПК в домашних условиях пока никак невозможно, да мы и алюминий-то с оловом никак не освоим…
Что же делать? Нашему брату приходится действовать методом Микеланджело, используя для творчества вместо каменной глыбы купленные в DIY-магазине заготовки, либо вообще старые корпуса ПК.
UPD
Для моддеров, кстати, рынок предлагает новые, удобные инструменты арсенала домашней мастерской, и про один из них (осциллорез) я рассказываю в отдельной публикации. Арсенал принадлежностей прекрасно дополнит более привычные циркулярные мини-пилы (aka «дремели»), а отсутствие эффекта «запрессовки зубьев» упростит обработку вязких металлов типа меди и алюминия. Инструмент лёгкий, не такой неуклюжий и опасный, как «болгарка». Можно пилить металл практически на уровне носа и без риска получить рубящий удар от заклинившего или осколок от «взорвавшегося» диска. А так бывает в красочно описанных уважаемыми читателями случаях с УШМ: 300-граммовый блин «болгарки» делает 200 оборотов в секунду, потребляя до 2кВт электричества, и требует чуть ли не костюм сапёра.
Допустимые и недопустимые контакты металлов по ГОСТ 9.005-72
DISCLAIMER: Предоставляется «как есть». Если уважаемый читатель занимается моделизмом, автомобилизмом или робототехникой, в ГОСТе также приведены: Таблица №2 для жестких и очень жестких атмосферных условий, Таблица №3 для контактов, находящихся
Кликабельно (спасибо, НЛО):
UPD:
Ещё цветные шпаргалки (благодарю greatvovan):
для средних атмосферных условий
для жестких и очень жестких атмосферных условий
Пара слов о металлах
Металлурги, поправляйте, если что не так.
Коррозия очень объёмная и сложная тема, и я не претендую на полноту её освещения. Я лишь даю выборочные зарисовки, чтобы сформировать у читателя нужные ассоциативные ряды.
Оцинковка
Оцинкованная сталь — основная рабочая лошадка народного хозяйства. В виде различных метизов «оцинковка» встречается в магазинах стройматериалов гораздо больше, чем, например, «премиумная» нержавейка. Фабричные корпуса ПК, технологические ящички и шкафчики для оборудования чаще всего выполнены из оцинкованной холоднокатанной стали толщиной порядка 1мм (чем дешевле корпус, тем тоньше лист). «Оцинковка» достаточно прочна и хорошо проводит ток, в промышленности требуется заземление. Если разрезать корпус, то под слоем краски какого-нибудь унылого RAL7035 будет тончайшее цинковое покрытие, а под ним, скорее всего, та самая углеродистая холоднокатанная сталь. Лично у меня нет причин не доверять ГОСТ 9.005-72, поэтому после колхозинга фабричных изделий вообще не рекомендую делать электрический контакт на месте среза стали, лучше постарайтесь сберечь цинковое покрытие.
А порезы и шрамы можно закрасить из балончика того же унылого RAL7035 (только заплати €10 и попробуй его найти ещё). Я пользовался автомобильной эмалью нейтрального белого или чёрного цвета (флакончик с кисточной, €2 в любом автомагазине).
Алюминий
Алюминий и его сплавы бывают анодированные (с защитным слоем) и обычные (неанодированные). Алюминий легко обрабатывать в домашних условиях, но помните о коррозии. Не используйте голый алюминий в качестве проводника даже с низковольтным напряжением, иначе ток медленно обратит деталь в прах. Обработанным в мастерской алюминиевым и дюралюминиевым деталям показана полная эквипотенциальность (наведённые полями токи вроде бы по фиг, заземлять тоже можно). Алюминий совместим с цинковым покрытием, но для контакта с медью, «голой» или никелированной сталью требуется оловянная «прокладка». Ограниченно допустим контакт алюминия с нержавейкой в атмосферных условиях.
Для простоты можно принять, что при контакте с другими металлами и покрытиями алюминий будет корродировать сам по себе, без помощи внешнего электричества.
Витая пара из омедненного алюминия (Copper Clad/Coated Aluminium, CCA) — это отдельная история, в домашних условиях кабель всё равно не производится.
Медь
Медь мягкая и довольно неаппетитно окисляется на воздухе, поэтому изделия из меди заключают в герметичную оболочку или лакируют. Латунные бляхи солдатских ремней и стойки для электронных печатных плат лучше сопротивляются окислению и выглядят аппетитнее позеленевшей меди, особенно если их периодически полировать (я про бляхи, конечно). При этом ни медь, ни её сплав с цинком (латунь) «не дружат» с чистым цинком и его покрытиями. Зато медь совмещается с хромом, никелем и нержавейкой. А если вы держите в руках какую-нибудь клемму, то она наверняка из лужёной (покрытой оловом) меди.
Олово мягкое, но зато стойкое к коррозии (в комнатных условиях) и электрически совместимое почти со всеми, кроме чугуна, низколегированных и углеродистых сталей, магния.
Не стоит паять оловом и бериллий, будьте внимательны при сборке домашнего ядерного реактора. Олово используют, чтобы из недопустимого электрического контакта получить допустимый, т.е. в качестве «прокладки». Клеммы из лужёной меди — отличный пример.
UPD:
На холод изделие выносить нельзя, а при минусовых температурах лучше не эксплуатировать вообще.
Никель
Никелем покрыты блестящие «компьютерные» винтики. Такое покрытие совместимо с медью и бронзой, латунью, оловом, хромом и нержавеющей сталью. Никель несовместим с цинком и алюминием (для алюминия лучше контакт с нержавеющей сталью, см. ниже).
Нержавейка
Нержавеющая сталь — королева металлов сталей: прочная, пластичная, стойкая к коррозии, электропроводная, круто выглядит. Слишком тугая, чтобы резать и гнуть её дома в промышленных масштабах. Хромистые и хромисто-никелевые нержавейки электрически плохо совместимы с цинком и «голой» сталью, зато дают надёжный контакт с медью без помощи олова.
Алюминий, а также азотированная, оксидированная и фосфатированная низколегированная сталь ограниченно совместимы при стандартных атмосферных условиях. Нержавейка марки А2 не «магнитится», но существуют и нержавеющие стали с магнитными свойствами. Магнитные свойства не влияют на коррозионную стойкость нержавеющей стали.
Пара слов про case modding
Если вы занимались сборкой ПК, то наверняка знаете, что болтики для монтажа приводов CD/DVD, «ноутбучных» дисков 2.5″ и флоппи-дисководов (ха-ха) используют метрическую резьбу M3. В корпусах ПК и жёстких дисках 3.5″ используется более грубая дюймовая резьба #6-32 UNC. Почему? Мягкий металл любит более грубую резьбу, к тому же адепты дюймовой системы пока лидируют на рынке технологий. Стойка 19″ использует (вы не поверите) дюймы в качестве основной меры, однако для монтажа оборудования я встречал только оцинкованные клетевые шайбы и винты с метрической резьбой М6. Дюймово-метрический дуализм в технологиях…
Обустройство своей инженерной кухни я начал с того, что купил защитные очки, набор качественных свёрл по металлу, небольшой вороток и метчики на резьбы M3 и #6-32 UNC, а заодно M4 и M6.
Плашки не понадобились.
Популярые виды резьбы, используемой в компьютерной технике
ГОСТ 19257-73 рекомендует использовать следующие диаметры свёрл для металлов. Наверное, стоит учитывать и количество метчиков в наборе: чем твёрже материал, тем больше необходимость в «предварительных» метчиках. У меня их по три штуки, два «грубых» и один «финишный». А как правильно, кстати?
UPD
А как правильно — читайте комментарии, на публикацию-таки зашли мастера слесарного дела, только я не успел отсортировать всю информацию. Пользователь golf2109 любезно принёс сюда прямо из мастерской два правых столбца таблицы для обозначения того, как мягкость (вязкость) металла влияет на диаметр отверстия под резьбу, благодарю за поддержку.
| Диаметр резьбы | Стандартный шаг, мм | Диаметр сверла, мм | ||
| ГОСТ | Fe | Al | ||
| M2 | 0. 4 |
1,6 | 1.5* (-0.1) | |
| M2,5 | 0.45 | 2.0 | 1.8* (-0.2) | |
| M3 | 0.5 | 2.5 | 2.3 (-0.2) | |
| M3.5 | 0.6 | 2.9 | 2.7* (-0.2) | |
| M4 | 0.7 | 3.3 | 3.2 | 3.0 (-0.3) |
| M5 | 0.8 | 4.2 | 3.9 (-0.3) | |
| M6 | 1.0 | 5.0 | 4.9 | 4.6 (-0.4) |
| M8 | 1.25 | 6.8 | 6.7 | 6.3 (-0.5) |
| M10 | 1.5 | 8.5 | 8.0 (-0.5) | |
| #6-32 UNC | 0.794 | 2.85 | 2.7* | 2.5* (-0.35) |
* Я рискнул прикинуть калибры двух дополнительных свёрл для стали и алюминия там, где по ним у меня нет данных в источниках.
Обратите внимание, резьба #6-32 UNC по наружному диаметру находится между M3 и M4, а по шагу резьбы вообще ближе к M5.
UPD
Если сверлите что-то толще миллиметрового листа, читайте спойлер про СОЖ.
про СОЖ
Довольно большое значение и при сверлении, и при нарезании резьб имеет смазка и охлаждение обрабатываемых деталей и инструмента. Настоятельно рекомендую при подаче сверла не спешить и пользоваться техническими жидкостями. Режущая кромка сверла легко перегревается от сухой детали, и получается металлический отпуск. Поверьте, такой отпуск не нужен: он вызывает необратимые изменения в структуре металла и деградацию его прочностных свойств (сверло тупится гораздо быстрее, чем должно). Что делать? Вот несколько советов, которые автор встречал в разных местах.
Не сверлите большим сверлом сразу, разбейте операции примерно по 3мм: т.е. отверстие 10мм сперва проходим 3мм, потом 6мм.
Хорошенько отметьте отверстие керном. Одолжите у ребёнка пластилин, сделайте бортик вокруг планируемого отверстия так, чтобы получился мини-бассейн размером с монету. Если под рукой нет *вообще ничего*, хорошенько смешайте ложку подсолнечного масла с ложкой жидкого мыла и налейте в этот мини-бассейн, хуже не будет. Но если нужно просверлить насквозь, скажем, гирю 16кг, погуглите книгу народных рецептов «сож своими руками». Желаю всем начинающим удачной пенетрации: как говорится, берегите ваши свёрла-метчики смолоду, ведь их ждут новые идеи и интересные изобретения!
На известной китайской площадке можно приобрести «пальцевые» винтики (thumb screw), причём и на #6-32, и на M3. Материал и цвет разный.
Источники
» ГОСТ 9.005-72. Единая система защиты от коррозии и старения. Машины, приборы и другие технические изделия. Допустимые и недопустимые контакты металлов. Общие требования.
» ГОСТ 19257-73. Отверстия под нарезание метрической резьбы.
» Unified Coarse Thread ANSI B1.1 (резьбы UNC ANSI B1.1).
Диаметры.Гальваническая коррозия алюминия
Следует подчеркнуть, что стойкость алюминия и алюминиевых сплавов к нормальным условиям окружающей среды очень высока. Основным источником защиты от коррозии является прочная самовосстанавливающаяся оксидная пленка, которая всегда присутствует на алюминии в атмосфере окружающего воздуха (рис. 1).
Рисунок 1 – Естественная защита алюминия от коррозии – поверхностная оксидная пленка [4]
Основные виды коррозии алюминия
Для коррозии алюминия характерны следующие основные виды [4]:
- общая коррозия
- щелевая коррозия
- Фреттиниг-коррозия
- Коррозия под напряжением
- Гальваническая коррозия
- Питтинговая (точечная) коррозия
- межкристаллитная коррозия
- подповерхностная коррозия
Рисунок 2 – Общая коррозия алюминия: растворение естественной оксидной пленки
растворами сильных щелочей и некоторых кислот [4]
Рисунок 3 – Щелевая коррозия алюминия [4]
Рисунок 4 – Фреттинг-коррозия алюминия: взаимное трение двух алюминиевых компонентов
в условиях шероховатого контакта [4]
Рисунок 5 – Коррозия алюминиевых сплавов под нагрузкой: при определенных условиях
сплавы Al-Cu, Al- Mg, Al-Zn-Mg [4]
Рисунок 6 – Гальваническая коррозия алюминиевого сплава
Происходит в условиях мокрого или мокрого контакта
с другим, более «почетным» металлом, например медью [4]
Рисунок 7 – Питтинговая (питтинговая) коррозия алюминия
под воздействием ионов хлора [4]
Рисунок 8 – Межкристаллитная коррозия и подповерхностная коррозия [4]
В зависимости от условий окружающей среды, нагрузки и функциональности детали любого из видов коррозии могут привести к преждевременному выходу из строя.
Более того, неправильная эксплуатация алюминиевых деталей и изделий может усугубить коррозионные процессы.
Гальваническая коррозия алюминия
Наиболее частые ошибки проектирования алюминиевых конструкций связаны с гальванической коррозией. Гальваническая или электрохимическая коррозия возникает, когда два разнородных металла образуют электрическую цепь, замыкаемую жидким электролитом или пленкой, или агрессивной средой. В этих условиях разность потенциалов между разнородными металлами создает электрический ток, проходящий через электролит, который (ток) приводит к коррозии в первую очередь анода или менее благородного металла из этой пары.
РЕЗЮМЕ гальваническая коррозия
Когда два разных металла вступают в непосредственный контакт с электропроводящей жидкостью, опыт показывает, что один из них может подвергаться коррозии, т.е. подвергаться коррозии. Это называется гальванической коррозией.
Другой металл не подвергается коррозии, наоборот, он будет защищен от этого вида коррозии.
Этот вид коррозии отличается от видов коррозии, которые могли бы возникнуть, если бы оба этих металла были помещены по отдельности в одну и ту же жидкость. Гальваническая коррозия может возникнуть с любым металлом, как только два разных металла соприкасаются в электропроводящей жидкости.
Внешний вид гальванической коррозии
Внешний вид гальванической коррозии очень характерен. При этом коррозия не разлетается по всей поверхности изделия, как в случае с точечной — питтинговой — коррозией. Гальваническая коррозия локализуется в зоне плотного контакта алюминия с другим металлом. Коррозионное воздействие на алюминий имеет равномерный характер, оно развивается в глубине кратеров, имеющих более или менее округлую форму [3 [.
Все алюминиевые сплавы одинаково подвержены гальванической коррозии [3].
принцип батареи
Гальваническая коррозия работает как батарея, которая состоит из двух электродов:
- катод, где протекает реакция восстановления
- анод, где протекает реакция окисления.
Эти два электрода погружены в проводящую жидкость, называемую электролитом. Электролит — это обычно разбавленный раствор кислоты, например, серной кислоты, или солевой раствор, например, медный купорос. Эти два электрода подключены к внешней электрической цепи, по которой циркулируют электроны. Внутри жидкости перенос происходит электрическим током, движутся ионы. Жидкость, таким образом, обеспечивает ионное электрическое соединение (рис. 9).).
Рисунок 9 – Принцип действия гальванического элемента [3]
На рисунке 1 показан элемент, в котором электролитом является раствор серной кислоты. Серная кислота полностью диссоциирует в воде (поскольку это сильная кислота) с образованием ионов Н + , определяющих кислотность среды. Происходит следующая электрохимическая реакция [3]:
- цинковый анод окисляется:
Zn → Zn 2+ + 2e −
на медном катоде восстановлены протоны H + :
2n + + 2e − → n 2
Полная реакция:
Zn + H 2 O → Zn (OH) 2 + H 2
Этот элемент производит электричество за счет потребления цинка, который выделяется в виде гидроксида цинка Zn (OH) 2 .
Для работы элемента необходимо одновременное выполнение трех условий:
- два разных металла, образующих два электрода;
- наличие электролита;
- электрическая непрерывность по всей цепи.
Если хотя бы одно из этих условий не выполнено, например, при нарушении электрического контакта, то элемент не будет вырабатывать электричество, и окисления на аноде (как и восстановления на катоде) не произойдет.
Условия гальванической коррозии
Гальваническая коррозия основана на том же принципе, и для ее возникновения необходимо одновременное выполнение следующих трех условий [3]:
- различные виды металлов;
- наличие электролита;
- электрический контакт между двумя металлами.
Различные типы металлов
Для всех металлов, которые относятся к различным типам, возможна гальваническая коррозия. Металл с электроотрицательным потенциалом (или более электроотрицательный металл, если они оба электроотрицательны) действует как анод.
Склонность различных металлов к образованию гальванических паров и направленность электрохимического действия в различных агрессивных средах (морская вода, тропический климат, промышленная атмосфера и др.) показаны в так называемом гальваническом ряду. Чем дальше друг от друга удалены металлы в этих рядах, тем серьезнее может быть гальваническая коррозия. В разных агрессивных средах эти последовательности металлов могут быть разными (рис. 10).
Наличие электролита
Место контакта необходимо смачивать водным раствором, для обеспечения ионной проводимости. В противном случае нет возможности для гальванической коррозии.
Электрический контакт между металлами
Электрический контакт между металлами может осуществляться либо путем непосредственного контакта двух металлов, либо с помощью крепежных деталей, например, болта.
Рисунок 10 [1]
Как видно из рисунка схемы 10 алюминий и его сплавы становятся анодами в электрохимических элементах с большинством металлов, а алюминий корродирует, как говорится, жертвенно защищает от коррозии другие металлы и гальваническую пару.
Только магний и цинк, в том числе из оцинкованной стали, Они более анодны и поэтому, сами подвергаясь коррозии, защищают от нее алюминий.
Алюминий и кадмий вообще имеют почти одинаковые электродные потенциалы и при этом ни алюминий, ни кадмий не подвержены гальванической коррозии. К сожалению, кадмий оказался очень токсичным и используется все реже и реже, а во многих странах просто запрещен в качестве антикоррозионной защиты.
гальванические пары
Взаимное расположение двух металлов или сплавов в гальваническом ряду указывает только на возможность гальванической коррозии, если разность их электрохимических потенциалов достаточно велика. Больше эта цифра ни о чем не говорит, и особенно ничего – о скорости или интенсивности гальванической коррозии. Он может быть нулевым, незначительным или даже невидимым. Интенсивность его зависит от типов металлов, которые вступают в контакт – гальваническая пара.
Пара: алюминий – нелегированная сталь
В строительстве алюминиевые детали, подверженные влиянию климата и погодных условий, могут быть соединены винтами из обычной стали.
Опыт показывает, что алюминий при контакте со стальными болтами подвергается лишь очень поверхностной коррозии. Образующаяся ржавчина, не оказывающая никакого влияния на алюминий, полностью пропитывает слой оксида алюминия и образует пятно на поверхности. Собственно, для алюминиевых конструкций при контакте с оголенной сталью важно влияние на ее внешний вид и декоративные качества, а не способность сопротивляться коррозии.
Это явление имеет следующее объяснение:
- образуются на контактных поверхностях пленки с продуктами коррозии – ржавчиной на стали и оксидом алюминия на алюминии, которые и замедляют электрохимическую реакцию.
Пара: алюминий – Цинк Сталь
Судя по гальваническому ряду, цинк более электроотрицателен, чем алюминий. Крепеж из оцинкованной стали может, таким образом, применяться для соединения и сборки конструкций из алюминиевых сплавов. Следует помнить, что когда цинковое покрытие слишком изнашивается, чтобы защитить сталь и алюминий, возникает предыдущий сценарий контакта между алюминием и голой сталью [3] .
Пара: алюминий – нержавеющая сталь
Хотя существует большая разность потенциалов между нержавеющей сталью и алюминиевыми сплавами – около 650 мВ, гальваническую коррозию на алюминии в контакте с нержавеющей сталью можно увидеть очень редко. Поэтому алюминиевые конструкции очень часто собирают с помощью болтов и винтов из нержавеющей стали [3].
Пара: алюминий – медь
Контакт между алюминиевыми сплавами и медью, а также медными сплавами (бронза, латунь) приводит к очень незначительной гальванической коррозии алюминия при воздействии атмосферных условий. Тем не менее, рекомендуется обеспечить электрическую изоляцию между двумя металлами, чтобы локализовать коррозию алюминия.
Следует отметить, что продуктом коррозии меди является, т.н., раз a. Эта патина — голубовато-зеленый налет на меди, состоящий в основном из карбоната меди. Эта патина химически воздействует на алюминий и может быть уменьшена до образования мелких частиц меди. Эти частицы меди, в свою очередь, могут вызывать локальную точечную коррозию алюминия [3].
Ближе к прикосновению – больше коррозии
Ускоренная гальваническая коррозия обычно наиболее интенсивна вблизи стыков двух металлов; по мере удаления от стыка его интенсивность уменьшается. Существенное влияние на скорость коррозии оказывает величина отношения площади поверхности катода, контактирующего с электролитом, к площади открытой поверхности анода. Желательно иметь малое отношение площади катода к площади анода.
Как избежать гальванической коррозии
- Подберите для рассматриваемой агрессивной среды пару из алюминия или металлического сплава, максимально приближенную к ней по гальваническому ряду (см. рис. 10).
- Применить крепеж «катод». Избегайте комбинаций с неблагоприятным (большим) соотношением площадей катода и анода (рис. 3).
- Обеспечьте полную электрическую изоляцию двух соединяемых металлов. Этого можно добиться с помощью изолирующих прокладок, втулок, шайб и т. д. (рис. 12).
- Если вы используете краску, вы всегда должны красить катод. Если красить только анод, то любая царапина на нем даст неблагоприятное соотношение поверхности катода к поверхности анода, приведет к коррозии и царапинам.
- Увеличение толщины анода или установка соединения сменной массивной анодной металлической прокладкой.
- По возможности место гальванического контакта находится в агрессивной среде.
- Избегайте резьбовых соединений металла, образующих гальваническую пару. Замените их паяными или сварными соединениями.
- Если возможно, применяйте ингибиторы коррозии, например, системы рециркуляции жидкости, которые могут играть роль в электролитной гальванической коррозии.
- В случаях, когда металлы должны оставаться в электрическом контакте через внешнюю электрическую цепь, необходимо разнести их как можно дальше друг от друга, чтобы увеличить сопротивление жидкостной цепи (электролита).
- При необходимости и там, где это возможно, применять катодную защиту с цинковыми или магниевыми расходуемыми анодами.
- В самых агрессивных средах только цинк, кадмий и магний могут контактировать с алюминием без возникновения гальванической коррозии. Отметим, что применение кадмиевых покрытий во многом ограничено из-за их экологической небезопасности.
Если красить только анод, то любая царапина на нем даст неблагоприятное соотношение поверхности катода к поверхности анода, приведет к коррозии и царапинам.
Рисунок 11 [1]
Рисунок 12 [1]
Источники:
- TALAT 5104.
- Коррозия алюминия и алюминиевых сплавов. Под редакцией Дж. Р. Дэвиса. – АСМ Интернэшнл, 1999.
- Коррозия алюминия / Кристиан Драглайн – ELSEVIER, 2004
- ТАЛАТ 1252
Гальваническая совместимость алюминия и меди
Где мир собирается для
гальваники, анодирования и отделки Вопросы и ответы с 1989 г.
—–
доб.
этот текст заменяется на bannerText
В. Я реставрирую винтажный туристический трейлер Airstream. Он имеет внутреннюю (и внешнюю) алюминиевую кожу. Я думаю об установке деревянных панелей поверх внутренней обшивки и использовании медных заклепок (строго для эстетики) для крепления панелей к алюминиевой обшивке.
Влажность салона сильно снижена, но это реальная возможность.
Приведет ли использование медных заклепок в данном случае к значительному износу алюминиевой обшивки?
Стив Адамс
Любитель – Анкоридж, Аляска
2 апреля 2023
Черные алюминиевые заклепки
Доп. Ссылка
Ваши покупки делают отделку.com возможной
А. Привет, Стив. Продаются заклепки с медными головками и алюминиевыми сердечниками, поэтому некоторые продавцы считают, что это нормально, а место установки относительно не подвержено коррозии, поэтому вы, безусловно, можете рискнуть.
С другой стороны, хуже гальванической пары, чем медь и алюминий, по сути, нет, и если бы это был я, я бы поискал цельноалюминиевые заклепки медного цвета, а если бы не нашел, то мог бы и поговорить сам в черный 🙂 С уважением,
Тед Муни, ЧП RET
Стремление жить Алоха
Finishing.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
Тесно связанные исторические посты, самые старые сначала .
..
В. Мы хотели бы знать гальванический эффект, когда у нас есть болтовое соединение Алюминий -медь, может есть таблица опыта или данные расчетных значений.
Спасибо за помощь.
Gonzalo Ramirez
– Мехико, Мексика
2001
A. Алюминий будет очень восприимчив к гальванической коррозии при контакте с медью, если предположить, что эти два металла также находятся в контакте с общим электролитом (например, водой с некоторым содержанием ионов). Почти в любом учебнике или справочнике по коррозии есть таблица гальванического ряда. Чем дальше друг от друга расположены два металла или сплава на столе, тем быстрее будет коррозия менее благородного из двух, когда они соприкасаются.
Larry Hanke
Minneapolis, Minnesota
A. Дополнительное примечание: залужите медные болты или другие медные детали, это поможет остановить или замедлить гальваническую атаку.
Крис Снайдер (Chris Snyder)
, гальванопластика, Шарлотта, Северная Каролина,
A.
Также позаботьтесь о том, чтобы на медную шину было нанесено заводское серебряное покрытие. Это улучшит болтовые соединения за счет снижения сопротивления и предотвратит коррозию. Кроме того, поскольку он превращает красновато-черную медь в красивый равномерный серый цвет, он прекрасно сочетается с естественным цветом алюминия. Покрытия «Silver Flash» очень тонкие, поэтому дополнительные затраты составляют всего лишь несколько копеек в расчете на фут по сравнению с обычными шинами.
В. Карл Эриксон
– Рим, Нью-Йорк
В. Я также думаю о соединении меди и алюминия, на этот раз в антенной установке. Каждый комментарий выше я могу понять и понять, пока У. Карл Эриксон не о серебре.
Единственные гальванические таблицы, которые я могу найти, относятся к коррозии в морской воде, но они все же ранжируют металлы от наиболее анодных до наиболее катодных. Например: www.eaa1000.av.org/technicl/corrosion/galvanic.htm
На этой странице автор перечисляет некоторые правила проектирования, в том числе необходимость иметь низкое отношение C/A (следствие IV).
Следовательно, олово/алюминий лучше, чем медь/алюминий. Но серебро находится в дальнем конце катодного спектра, и по этой логике соединение серебро/алюминий очень нежелательно. Другие источники говорят, что серебро/золото/графит очень благородны. Что это значит для коррозии бедных маленьких анодов?
Кроме того, электрическая проводимость для меня необязательна. Что лучше: конформное покрытие медной платы или анодирование алюминиевой части?
Марк Нельсон
– Мельбурн, Флорида
2001
A. Перейдите по этой ссылке www.corrosionsource.com/handbook/galv_series.htm, чтобы ознакомиться с серией гальванических материалов. При использовании стандартного водородного электрода разница между медью и алюминием составляет -0,50 В.
Несмотря на все ответы здесь. Коррозия алюминия/меди довольно сложна. Почему? Поскольку алюминий имеет оксид на поверхности, стабильность оксида определяет его характеристики. Гальванический ряд не всегда предсказывает реакцию в абсолютном выражении, поскольку нам нужно будет учитывать площадь двух металлов.
Хлорид и медь могут вызвать точечную коррозию алюминия. Наконец, таблица скорости коррозии зависит от области. В Мексике уровень загрязнения самый высокий в мире. SO4, CO2, Cl-, F-2 легко образуют кислоты с влагой и вызывают коррозию. Атмосферная коррозия варьируется от места к месту.
Кам Дианатха
– Даллас, Техас
2004
В. Привет! Меня интересует эта тема, так как я собираюсь соединить медную трубу с алюминиевой частью (резьбовое соединение, ниппель на алюминии с крокс-гайкой для медной трубы или аналогичный). Вода, протекающая через систему, является чистой (питьевой). Есть ли проблема с этим суставом? Поможет ли мне вставить между ними отрезок трубы из ПВХ?
Все змеевики теплопередачи по всему миру изготовлены с алюминиевыми ребрами, механически прикрепленными к медной трубе, и все они очень хорошо работают в течение многих лет на крышах и в различных средах, без коррозии. Как они не ржавеют?
Крис Моана
– Окленд, Новая Зеландия
22 июня 2010 г.
В. Я думал о сборке солнечного коллектора, используя инструкцию на сайте www.n3fjp.com/solar, но меня беспокоят медные трубки с алюминиевыми защелками на поглотителях. будет настраивать систему на преждевременный отказ? Или это маловероятно, поскольку между этими разнородными металлами не будет проходить жидкости?
Надеюсь получить ответ от кого-то, кто знает об этом.
Спасибо,
Кеннет Форрестер
– Ричмонд, Вирджиния, США
19 ноября 2012 г.
В. Могут ли другие разнородные металлы попасть в зону гальванической коррозии при наличии гальванической коррозии? Пример: когда алюминий и медь образуют узел гальванической коррозии, может ли растворимое железо попасть в этот узел?
Роберт Агирре
– Нейпервилл, Иллинойс, США
1 марта 2013 г.
A. Привет, Роберт. Ваше понимание явления может быть глубже моего, и я могу неправильно понять вопрос, но я бы сказал «нет».
Начнем с одного металла, не связанного ни с каким другим металлом. Он состоит из атомов с положительно заряженными ядрами (хорошо, «ядрами», мисс Крабэппл), которые окружены электронами, уравновешивающими заряды, и все в порядке. Затем, допустим, эти атомы подвергаются воздействию коррозионной среды (похититель электронов). Агрессивная среда крадет электрон. Теперь этот атом больше не атом, а положительно заряженный ион в поисках электрона; поэтому он растворяется в среде в поисках электрона, чтобы уравновесить его. Итак, что на самом деле вызывает коррозию, так это потеря электронов из металла.
Металлы обладают электропроводностью, т. е. электроны могут перемещаться по ним из одного места в другое так же, как по проводу. Таким образом, если два разных металла каким-либо образом механически соединены без электрического изолятора между ними, электроны могут проходить через них.
Теперь возьмите кусок двух разных металлов, соединенных вместе, и подвергните их воздействию агрессивной среды, которая крадет электроны.
Гальваническая защита/коррозия происходит следующим образом: когда у более благородного металла (в данном случае у меди) коррозионный раствор украл у него электрон, он имеет большее сродство к электронам, чем неблагородный металл, и немедленно крадет электрон у неблагородный металл (в данном случае алюминий). В результате атом меди остается уравновешенным атомом металла, а атом алюминия терпит неудачу и растворяется в растворе.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
Finishing.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. Подрядчик прикрепил короткие куски 25 мм меди к алюминиевым угловым стойкам, сплющив один конец и зафиксировав его цинковыми болтами. Посты были по ошибке обрезаны одним из его оперативников. Затем медь уйдет в подоконник/пол и будет заполнена бетоном.
Стоит ли волноваться? Сам алюминиево-медный стык закрывается клипсой из ПВХ и подвергается воздействию только ИРЛАНДСКОГО влажного воздуха.
Патрик Маллин
– Ома Тайрон Ирландия
14 мая 2013 г.
A. Цинковое покрытие на болтах исчезнет первым.
Khzem Vahaanwala
Saify Ind
Бангалор, штат Карнатака, Индия
A. Привет, Патрик. Фото мне бы точно помогло – извините, я заблудился 🙂
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление к жизни Aloha
Finishing.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
Совместимость медных заглушек с алюминиевыми вентиляционными трубами
Q. Моя ассоциация домовладельцев очень строга и требует меди для мигания и других воздействий. У меня, очевидно, есть алюминиевые вентиляционные трубы для моей сушилки и вытяжки. Если я поставлю медные колпачки на эти трубы, навлеку ли я на себя неприятности или это имеет значение?
Брайан Эллис
– Чесапик Вирджиния
12 мая 2014 г.
А.
Привет, Брайан. Теоретически алюминий подвергается гальванической коррозии рядом с местом соединения с медью, когда он влажный. Но это не такое критическое применение, как в самолете, а дождевая вода не обладает высокой проводимостью. На практике я бы просто не беспокоился об этом.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
finish.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. У меня есть вопрос по этой теме. Мы изучаем использование меди в бытовых приборах. У меня есть толстая медная пластина (чистота 99,9%) и я ставлю на нее алюминиевую кастрюлю. Когда я нагрел пластину (газовое пламя ниже), мы получили чешуйчатое черное окисление на поверхности меди, где соприкасались два металла. Также потребовалось больше времени для закипания воды (по сравнению с обычной чугунной плитой). Однако медь должна иметь более высокую теплопроводность. Так как же он мог закипеть медленнее? Мы думаем, что между ними возникла гальваническая реакция, а черное окисление действовало как изолятор и замедляло передачу тепла.
Это звучит правдоподобно? Можем ли мы нанести на медь покрытие или гальванопокрытие, чтобы предотвратить образование этого слоя окисления? Многие кастрюли и сковороды изготовлены из алюминия или анодированного алюминия, поэтому просто использование кастрюль из нержавеющей стали — недостаточно хорошее решение.
Ханс Венцель
– Фуллертон, Калифорния, США
16 июня 2014 г.
A. Привет, Ханс. Нет, мне это не кажется правдоподобным. Гальваническая коррозия включает два электрических пути: металлический путь, по которому могут течь электроны, и ионный путь (жидкость), по которому могут течь ионы. Если одного пути не существует (в данном случае жидкостного пути), я не думаю, что у вас может быть гальваническая коррозия.
Гальваническая коррозия, конечно, не единственный возможный вид коррозии.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
Finishing.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В.
Меня интересует эта тема, потому что я буду подключать две батарейки АА через перемычку из алюминиевой фольги (алюминиевой проводящей ленты 3M) — Как вы думаете, может ли в связи с этим возникнуть гальваническая коррозия? Будет всего 3 вольта.
Буду признателен за помощь
Карлос Вильянуэва
– Чиуауа, Мексика
12 августа 2014 г.
А. Привет, Карлос. Гальваническая коррозия обычно не является проблемой в благоприятной среде, в которой обычно находятся электронные устройства. Я не совсем знаком с этой проводящей лентой, но я считаю, что клей является проводящим, поскольку голый алюминий не будет должным образом служить контактной поверхностью. этот тип. Что происходит, когда батареи необходимо заменить, если один их конец заклеен скотчем? (Я думаю, что контакты на обоих концах батарей должны быть никелевыми или химически никелированными, а не алюминиевой лентой).
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
Finishing.
com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. Я строю аппарат для точечной сварки и думаю об использовании алюминиевых стержней для удерживания медных электродов. Очевидно, что у этого есть потенциал для гальванической реакции, но он останется в моем гараже и не промокнет. Будет ли проблемой медленная гальваническая реакция? Повлияет ли это на проводимость медно-алюминиевого перехода? Я буду пропускать через него ток около 1000 ампер, поэтому важна хорошая проводимость.
Ли Рэтлифф
– МакКинни, Техас, США
15 августа 2014 г.
Соединение “No-Ox-Id”
Доп. Ссылка
Ваши покупки делают отделку.com возможной
А. Привет, Ли. Возможно, вы правы в том, что гальваническая коррозия сама по себе не будет проблемой в сухой среде, но поверхность алюминия окисляется до пленки с высоким сопротивлением, и по этой причине алюминий без покрытия редко является удовлетворительным проводником. Если соединение собрано с компаундом «No-Ox-Id», то, вероятно, все будет в порядке.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
Finishing.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. Кажется, это противоречит гальванической коррозии, но если я поставлю кастрюлю Cu в посудомоечную машину со столовыми приборами из нержавеющей стали, все будет хорошо, но если я включите алюминиевую кастрюлю, медь выходит черной. Вы можете это объяснить?
Дэвид Денли
– Хьюстон, Техас, США
10 декабря 2014 г.
A. Привет, Дэвид. Я не уверен, что понимаю то, что вы описываете, но для гальванического воздействия требуется проводящая металлическая дорожка между двумя металлами. Если алюминиевая кастрюля не касается медной кастрюли и не касается столовых приборов, то гальванической коррозии не происходит. Если два из этих трех металлов соприкасаются, а не третий, то между ними может происходить гальваническое воздействие, но не между третьим.
Алюминиевые кастрюли нельзя мыть в посудомоечной машине.
Обычные моющие средства сильно щелочны и легко разрушают алюминий.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
finish.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. Здравствуйте. Я хотел бы поставить солнечный медный «ионизатор» в джакузи на кедровых дровах. Я не хочу добавлять в воду химические вещества, такие как бром, хлор и т. д., которые будут меняться примерно раз в неделю. «Плита» представляет собой алюминиевый ящик, погруженный в пресную воду. Металлы не будут находиться в непосредственном контакте. Должен ли я беспокоиться о повреждении моей печи? Будет ли размещение жертвенного цинкового болта защищать алюминий? Спасибо!
Брюс Бэрд
– Уотертаун, Нью-Йорк, США
28 апреля 2015 г.
A. Привет, Брюс. Не может быть гальванической коррозии, если детали не соприкасаются, но это не обязательно означает, что медь и алюминий могут полностью противостоять коррозии.
Цинковые аноды не защитят алюминий в пресной воде — вам понадобятся магниевые аноды.
Хотя я не совсем знаком с медными «ионизаторами», похоже, что они предназначены для добавления ионов меди в воду. Эта медь будет пытаться нанести покрытие на алюминий, и это может быть проблемой (я знаю, что медная пыль очень разъедает алюминий), но, надеюсь, магниевый анод защитит ее. Удачи.
С уважением,
Тед Муни, ЧП RET
Стремление жить Алоха
Finishing.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. Я ничего не знаю обо всех технических вещах, которые публикуют люди, но я надеюсь узнать, не будет ли это проблемой чтобы установить мои новые защитные ограждения желобов, сделанные из «алюминиевого проката», наши наши медные желоба. У них также есть сетка из нержавеющей стали, но не думаю, что она будет соприкасаться. Компания сказала, что я могу нанести покрытие на алюминий, но это звучит как много дополнительной работы.
спасибо!!
Лулу Кукуэль
– Санта-Крус, Калифорния, США
13 ноября 2015 г.
А. Привет, Лулу. Предполагая, что вы не посыпаете крышу солью, не распыляете на нее средство от плесени или что-то еще, так что единственная влага – это дождевая вода, я сомневаюсь, что это будет проблемой. Гальваническая коррозия требует проводящей жидкости, а дождевая вода довольно непроводящая. Кроме того, защита водосточных желобов не является критически важным приложением.
С уважением,
Тед Муни, ЧП RET
Стремление жить Алоха
Finishing.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
В. Здравствуйте,
Я изучаю последствия гальванической коррозии из-за медной стружки и пыли, проникающих в алюминиевые катушки из-за высоких давлений при механической обработке. Я пытаюсь найти экономичные способы удаления медной пыли из машины (стали) перед введением алюминия.
Если это неприемлемое решение, не лучше ли покрыть алюминий защитным металлом, чтобы предотвратить появление точечных отверстий в катушке? Сильно ли это повлияет на теплопередачу змеевика? Если нет, то каким металлом посоветуете его покрыть?
Спасибо!
Ник
Ник Скотт
– Гренада, Миссисипи, США
2 декабря 2015 г.
А. Привет. Я не очень понимаю, что вы подразумеваете под «катушками» или о каком теплообмене вы говорите. Не допускать пыли, вероятно, лучшее решение, но вы можете покрыть катушки медью или никелем или даже покрыть их никелированием химическим способом.
С уважением,
Тед Муни, ЧП RET
Стремление жить Алоха
Finishing.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
Гальванизированные гвозди для каркаса и медный сайдинг
В. Здравствуйте, весь мой дом облицован медью с переплетением листов 4×2. Мы строим пристройку, и вместо того, чтобы удалять медь, подрядчик прибил каркас прямо к медным листам с помощью горячеоцинкованных гвоздей. Нужно ли мне беспокоиться о коррозии и поломке моего дополнения? Это такая масса меди вокруг обрамляющих гвоздей, что я не был уверен, как я к этому отношусь. Я вижу этот горячий гальв. в основном сталь с цинковым покрытием. Дайте мне знать, если фотография дома поможет
Бриттани Келли
– Рок-Хилл, Южная Каролина
8 сентября 2016 г.
A. Привет, Бриттани. Как домовладелец, я не ожидал, что удаление сайдинга займет много времени; и медный сайдинг имеет хорошую стоимость лома. Так что мне кажется немного странным оставить старый медный сайдинг на месте, а не снимать его. Но я не строитель, и я полагаю, что, возможно, он не счел практичным прикреплять теперь свободный конец сайдинга к дому, если он обрежет его вместо того, чтобы просто оставить прикрепленными целые листы.
Гальваническая коррозия является проблемой во влажной среде, поэтому, если бы вы сказали мне, что он разрезал листы и прибил края оцинкованными гвоздями, я бы, вероятно, ожидал сильного окрашивания шляпок гвоздей. Но в том, что теперь будет сухой внутренний каркас, я не думаю, что ожидаю коррозии гвоздей.
С уважением,
Тед Муни, ЧП RET
Стремление жить Алоха
finish.com – Пайн-Бич, Нью-Джерси
(Вы находитесь на 1-й странице этой темы) Следующая страница >
(Здесь нет «мертвых тем»! Если эта страница в настоящее время не находится на горячей линии, ваши вопросы, ответы или комментарии восстановят ее)
Вопрос, ответ или комментарий в ЭТОЙ теме -или- Начать НОВУЮ тему
Отказ от ответственности: с помощью этих страниц невозможно полностью диагностировать проблему отделки или опасность операции.