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
- 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.
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
kvt.su
Алюминий гальванических пар – Справочник химика 21
Рассчитайте ЭДС и АС% гальванического элемента, работающего в стандартных условиях, образующегося при погружении алюминия, спаянного медью, в кислую среду. [c.153] Наиболее распространена защита алюминия и его сплавов от коррозии электрохимическим оксидированием, при котором окисление достигается действием электрического тока (см. работу 5 этого раздела). Алюминиевые изделия помещают в электролит в качестве анода, поэтому метод обработки носит название — анодное окисление, или анодирование. При анодировании на алюминии и его сплавах получают пленки толщиной 5—20 мк, а в специальных случаях до 200—300 мк. Анодирование применяется не только для защиты от коррозии и улучшения адгезии (сцепления) с лакокрасочными покрытиями, но и для декоративной отделки поверхности металла, получения на ней фотоизображений, повышения стойкости против истирания, получения поверхностного электро- и теплоизоляционного слоя и слоя высокой твердости. Твердость анодной окисной пленки на чистом алюминии 1500 кг/мм , т. е. выше, чем твердость закаленной инструментальной стали. С помощью анодных пленок алюминия изготовляют алюминиевые выпрямители и конденсаторы. В последнее время анодная окисная пленка используется как подслой для лучшего сцепления алюминия с гальваническими покрытиями (хромом, никелем, серебром и др.).
Вычислите э. д. с. алюминий-платинового гальванического элемента ири стандартных условиях. [c.183]
Следовательно, железо, имеющее в морской воде коррозионный потенциал около —0,4 В, непригодно для использования в качестве протектора для катодно защищаемого алюминия, в отличие от цинка, который имеет более подходящий коррозионный потенциал, близкий —0,8 В. Для нержавеющей стали 18-8 критический потенциал в 3 % растворе Na l равен 0,21 В, для никеля — около 0,23 В. Следовательно, контакт этих металлов с имеющими соответствующую площадь электродами из железа или цинка может обеспечить им в морской воде эффективную катодную защиту, предупреждающую питтинговую коррозию. Элементы создаваемых конструкций (например, кораблей и шельфовых нефтедобывающих платформ) иногда специально проектируют таким образом, чтобы можно было успешно использовать гальванические пары такого рода. [c.227]
Пример 2. Определите массу металла, подвергшегося коррозии в кислой среде при нарушении целостности медного покрытия на алюминии, если в течение 1 мин выделился водород объемом 0,09 л, измеренным при нормальных условиях. Какова максимальная сила тока, даваемая таким гальваническим элементом [c.152]
Металлический алюминий служит в основном для производства сплавов. Сплавы алюминия менее устойчивы к коррозии из-за возникновения гальванических микроэлементов в местах включений примесей. Алюминий идет на производство кабелей, фольги, зеркал, серебристой краски. Способность алюминия восстанавливать металлы из оксидов при высоких температурах послужила основой метода алюмотермии, т. е. восстановления тугоплавких металлов, например хрома или марганца, из их оксидов
Наряду с научным интересом гальванические элементы имеют чрезвычайно большое техническое значение. Они служат, с одной стороны, как источники тока (например, аккумуляторы), с другой стороны, для проведения химических реакций, которые осуществляются трудно или в других условиях вообще не осуществляются. Известными примерами таких процессов, которые технически проводят в большом масштабе, является электролиз хлоридов щелочных металлов, электролитическое производство алюминия и электролитическое осаждение металлов в виде поверхностных слоев (гальванические покрытия). [c.272]
Применение цинка очень разнообразно. Значительная часть его идет для нанесения покрытий на железные и стальные изделии, предназначенные для работы в атмосферных условиях или в воде. При этом цинковые покрытия в течение миогих лет хорошо защищают основной металл от коррозии. Однако в условиях высокой влажности воздуха при значительных колебаниях температуры, а также в морской воде цинковые покрытия неэффективны. Широкое промышленное использование имеют сплавы цинка с алюминием, медью и магнием. С медью цинк образует важную группу сплавов — латуни (см. стр. 571). Значительное количество цинка расходуется для изготовления гальванических элементов. [c.621]
ЖЕРТВЕННЫЕ АНОДЫ. Если вспомогательный анод изготовлен из металла более активного (в соответствии с электрохимическим рядом напряжений), чем защищаемый, то в гальваническом элементе протекает ток — от электрода к защищаемому объекту. Источник приложенного тока (выпрямитель) можно не использовать, а электрод в этом случае называют протектором (рис. 12.2). В качестве протекторов для катодной защиты используют сплавы на основе магния или алюминия, реже — цинка. Протекторы, по существу, служат портативными источниками электроэнергии. Они особенно полезны, когда имеются трудности с подачей электроэнергии или когда сооружать специальную линию электропередачи нецелесообразно или неэкономично. Разность потенциалов разомкнутой цепи магния и стали составляет примерно 1 В (в морской воде магний имеет Е = —1,3 В), так что одним анодом может быть защищен только ограниченный участок трубопровода, особенно в грунтах с высоким удельным сопротивлением. Столь небольшая разность потенциалов иногда
При покрытии металлов, более активных, чем медь (железо, алюминий), они способны непосредственно вытеснять медь из растворов ее солей без электролиза — контактным путем. Образующиеся при этом осадки меди, несплошные и слабо сцепленные с металлической основой, препятствуют образованию собственно гальванических покрытий. Поэтому состав электролита для меднения имеет особенно большое значение. [c.185]
Магний и алюминий – активные металлы. Будет ли у гальванического элемента из этих днух металлов высокий потенциал Почему да или почему нет [c.537]
Большое значение для скорости коррозии алюминий и его сплавов имеет также контактная коррозия. При наличии в конструкции контакта разнородных металлов и коррозионной среды возникает гальваническая макропара. Алюминий и его сплавы в таких макропарах в большинстве случаев служат анодом и подвергаются усиленной коррозии. Лишь в том случае, когда потенциал алюминия, находящийся в контакте с каким-либо металлом, отвечает пассивной области, контакт не влияет на стойкость алюминия. Так, анодирование дюралюминия с последующим наполнением сильно облагораживает потенциал сплава и делает его катодным по отношению к большинству контактирующих металлов. Даже такой электроположительный сплав, как латунь Л62, в контакте с анодированным и пропитанным хромпиком дюралюминием становится анодом.
Многие металлы, в том числе и алюминий, не могут быть осаждены гальваническим способом из водных растворов своих солей вследствие высокого отрицательного [c.81]
Алюминий склонен к образованию питтинга в водах, содержащих ионы С1 . Это особенно сильно проявляется в щелях или
www.chem21.info
Борьба с гальванической коррозией или технологии присоединения алюминия к меди
Медные и алюминевые наконечники и гильзыМедь 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
- 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.
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
kvt.su
Влияние меди на алюминий
Медь с алюминием имеют разные электрохимические потенциалы и при контакте образуют гальваническую пару – электрохимическая коррозия… Соединяют их вроде через прокладку…
Присутствие в одной отопительной системе медного теплообменника и алюминиевого радиатора – явление далеко не необычное… Надо специальный ингибитор добавлять – performax
При соединении меди и алюминия происходит химическая реакция с образованием интерметаллидов. Медь с алюминием образуют два вида интерметаллидов и все бы ничего, но они оба имеют более плотную кристаллическую упаковку. Именно поэтому контакт ослабевает.
Реакция меди и алюминия протекает только с наличием воды.
Воздух в системе отопления вещь неприятная но от попадания не затрахован нито, в первую очередь это кочество материалов, даже у солидных прохзводителей присутствует брак. Но с этим можно бороться, а как бить с долговечностью данной системы и электролизом. Внимание! Выбирая алюминиевый радиатор, следует помнить 1) Алюминий предъявляет повышенные требования к химическому составу теплоносителя (в частности, к показателю pH), по-скольку в процессе эксплуатации происходит активное выделение водорода (если теплоноситель “кислый”, то он вступает в реакцию с алюминием) 2) 2) Алюминиевые радиаторы не рекомендуется устанавливать с медными системами отопления. При условии установки автоматических кранов Маевского (воздухоотводчик), такая система будет функционировать
Медь не терпит двух соседей – алюминия и цинка. При установке на медных трубах алюминиевых радиаторов через теплоноситель (воду, или незамерзайку) образуется электрохимическая пара медь-алюминий. При этом выделяется водород, который постоянно завоздушивает систему. Особенно этот эффект становится заметным, если система отопления заполняется незамерзающим теплоносителем. На радиаторах приходится устанавливать автоматические воздушники, которые портят дизайн помещений, и увеличивается объем подпитки. Сами радиаторы при этом не разрушаются, т.к. расход алюминия на процесс ничтожен. Тем не менее, НИИ Сантехники (Москва, Локомотивный проезд, 21) в официальных бумагах не рекомендует устанавливать на медные трубопроводы алюминиевые радиаторы. При установке медных вставок на стальных оцинкованных трубопроводах (например, в системах центрального горячего водоснабжения), цинк с труб, расположенных “ниже по течению” от медной вставки, реагирует с медью с образованием крупных рыхлых хлопьев. При этом вода теряет прозрачность и становится непригодной для применения. НИИ Сантехники в своих рекомендациях ЗАПРЕЩАЕТ применение медных вставок на стальных оцинкованных трубопроводах.
studfiles.net
Алюминий гальванических пар – Энциклопедия по машиностроению XXL
Алюминий нельзя применять в случае прямого контакта с водопроводной водой (рН=5-ь9) без ее и-мической обработки и добавления ингибитора коррозии. Он может применяться при прямом контакте с дистиллированной или деионизированной водой, содержащей ингибитор коррозии при условии отсутствия контакта с железом или медью, которые, обладая менее положительным электродным потенциалом, образуют с алюминием гальванические пары. Кроме того, алюминий может работать с безводными органическими жидкостями. Скорость воды и водных растворов в трубопроводах не должна превышать 1,25 м/с. [c.157]По отношению к большинству металлов алюминий имеет отрицательный электрохимический потенциал и, находясь в контакте с ними, образует гальванические пары, что в присутствии влаги способствует развитию электрохимической коррозии. [c.121]
Гальванические эффекты. При наличии электрического контакта титана с такими обычными металлами, как сталь или алюминий, может происходить локальная коррозия анодного элемента этой гальванической пары. Разрушение наблюдается непосредственно в месте соединения или около него и протекает в периоды, когда на поверхности металла присутствует влажная солевая пленка. Соединение титана с медью несколько усиливает коррозию меди. В гальванической паре с нержавеющей сталью влияние титана минимально. Данные о коррозии гальванопар представлены в табл. 46. [c.117]
Гальванические эффекты. Опыт применения титановых сплавов в морских условиях показывает, что их следует использовать только в тех случаях, когда могут быть оправданы затраты, связанные с более высокой по сравнению со сталью и алюминием стоимостью. Морских конструкций, выполненных целиком из титановых сплавов, пока не существует, поэтому титан всегда соседствует в конструкциях с другими металлами. При наличии электрического контакта между титаном и каким-либо металлом происходит увеличение площади поверхности катода, связанного с локальными анодами на этом втором металле. Коррозия таких металлов, как сталь и алюминий, контролируется катодными процессами, поэтому возрастание площади катодной поверхности при образовании гальванической пары с титаном способствует усилению коррозии более анодного элемента пары. Как видно из приведенного электрохимического ряда напряжений, пассивный титан является более катодным металлом по отношению практически ко всем распространенным конструкционным материалам. [c.120]
Магний является наиболее анодным металлом в электрохимическом ряду напряжений, поэтому в гальванической паре с другим металлом подвергается ускоренной коррозии. При этом может разрушаться и второй элемент пары. Например, при испытаниях на стенде, расположенном в 25 м от океана в Кюр-Бич, магний, соединенный с алюминием, подвергался анодному разрушению. На алюминии происходила щелочная коррозия, являющаяся результатом катодной реакции. Оба металла при этом корродировали быстрее, чем в отсутствие контакта. [c.160]
Обзор более 70 публикаций, посвященных либо коррозионным испытаниям алюминия в морской воде, либо практическому опыту использования алюминия в опреснительных установках, дан в работе Тейлора [247]. Имеющиеся данные показывают, что наиболее высокой стойкостью в морской воде обладают алюминиевые сплавы, содержащие 1—3% Mg (например, сплав 5052). Важно избегать образования гальванических пар алюминия со сталью или сплавами на основе меди. Описаны методы уменьшения питтинговой коррозии с помощью входных фильтров и ловушек, задерживающих ионы тяжелых металлов. Прекрасная коррозионная стойкость, низкая стоимость и хорошая обрабатываемость делают алюминиевые сплавы наиболее удобным материалом для изготовления оборудования опреснительных установок. [c.203]
Контактный способ осаждения цинка представляет собой цинкование без внешнего источника тока за счет работы гальванической пары, образующейся при погружении стальных деталей в контакте с алюминием в раствор цинковой соли. Цинк при этом вытесняется алюминием. Покрытия, полученные данным способом, отличаются незначительной толщиной, низкими защитными свойствами и используются только для обработки неответственных деталей. [c.67]
По второму методу — защита электрохимическая полной изоляции стали от внешней среды при этом не требуется. Сущность его заключается в нанесении на поверхность стали металла, обладающего более отрицательным электродным потенциалом в данной среде, чем сталь (например, цинк, алюминий, сплав или смесь цинка с алюминием). Такое покрытие, изолируя сталь от внешней среды, одновременно защищает ее электрохимически, т. е. в случае повреждения защитного слоя (наличие пор, трещин и т. п.) или влажной пленки образуется гальваническая пара, в которой эти покрытия являются анодом, а оголенная сталь служит катодом. При работе такой гальванической пары анод подвергается постепенному растворению, а сталь остается в сохранности. [c.202]
Большое практическое значение имеет вопрос о возможности гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта может быть увлажнена, возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди, и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных [c.207]
Кроме того, алюминий легко разъедается большинством электролитов, особенно в тех случаях, когда он образует в контакте с более положительным металлом (например, металлом покрытия) гальваническую пару. [c.291]
Однако наличие прочной оксидной пленки значительно затрудняет пайку и создает большое переходное сопротивление в контактах. При действии влаги в местах контакта алюминия с медью образуется гальваническая пара с высоким значением э. д. с. и ток идет от алюминия к меди. При этом алюминиевый проводник сильно разрушается коррозией. [c.261]
При монтаже свинцовой соединительной муфты на кабеле с алюминиевой оболочкой также образуется контактная гальваническая пара свинец—алюминий, в которой алюминий является анодом, что может вызвать разрушение алюминиевой оболочки через несколько месяцев после монтажа на кабеле свинцовой соединительной муфты. При этом повреждение оболочки. происходит на расстоянии 10—15 см от шейки муфты, т. е. на том месте, где с оболочки при монтаже муфты снимаются защитные покровы. [c.31]
Как было указано, растворимость кремния в алюминии при комнатной температуре незначительна и при охлаждении кремний выделяется в свободном виде. Силумины обладают высокими антикоррозионными свойствами не только по причине небольшой э. д. с., возникающей в гальванической паре Л1—51, но, главным образом, вследствие склонности кремния в присутствии кислорода покрываться, так же как и алюминий, защитной пленкой. [c.152]
Области применения цинковых покрытий обширны. Ими пользуются для защиты резервуаров от действия бензина керосина, воды и других агрессивных жидкостей, для защиты труб, арматуры, крепежных деталей. С помощью цинковых покрытий предотвращают контакты между сталью, медью и другими металлами, способными образовывать гальванические пары, приводящие к разрушению металла. Цинк применяют в качестве покрытия не только для стали, но и для меди, латуни, алюминия. При повышенных температурах защитные свойства цинка в воде резко ухудшаются. [c.184]
Важное практическое значение имеет вопрос о возможности гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди, вследствие чего алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми всегда должны тщательно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подобными способами). [c.262]
Алюминий имеет отрицательный потенциал от —0,6 до —1,6 в (величина потенциала зависит от характера и агрессивности среды). При нахождении в агрессивной среде металла с более высоким потенциалом образуется гальваническая пара, в которой алюминий и другой металл являются электродами, а среда — электролитом. При прохождении тока разрушается металл с более отрицательным потенциалом (анодный). [c.25]
При увлажнении мест соединения алюминиевых проводов с проводами из других металлов могут образоваться гальванические пары. При этом алюминиевый провод будет разрушаться возникающими местными гальваническими токами. Чтобы избежать образования гальванических пар, места соединений тщательно защищают от влаги (например, лакированием). Чем выше химическая чистота алюминия, тем лучше он сопротивляется коррозии. [c.103]
Большое практическое значение имеет вопрос о возможности гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта может быть увлажнена, возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что [c.222]
Кроме этого, для алюминиевых покрытий характерен эффект само-залечивания, имеющий электрохимическую природу. Сущность его в следующем. Если покрытие не сплошное, т. е. имеются незащищенные участки основного металла, или же имело место механическое отслоение основного металла, то в результате образования гальванической Пары активизируется анодное растворение алюминия. Электрохимический процесс сопровождается отложением продуктов коррозии именно на участках несплошности, где формируется достаточно плотная защитная пленка. Таким образом, композиция основной металл – покрытие самопроизвольно залечивает дефектные участки. [c.220]
В кислых растворах поведение гальванической пары из двух разнородных металлов, один из которых титан, может отличаться от описанного выше. Титан иногда может становиться анодным элементом по отношению к нержавеющей стали и даже к алюминию [24]. По этой причине в средах, с которыми приходится сталкиваться на химических предприятиях, обычно принимают меры для изоляции титана от соседних деталей, изготовленных из других металлов. [c.193]
Железо и алюминий. Гальваническая пара алюминий— железо в рассоле хлористого кальция успешно защищается введением 2,4 г/л Na rOj [21]. Без замедлителя алюминий гальванически защищает железо. Но в технической водопроводной воде добавка Naj rO переносит коррозию с алюминия на сталь, находящуюся с ним в контакте [24]. В рассоле хлористого кальция при низких температурах Nag rjOy хорошо предохраняет от коррозии как сталь, так и алюминий. [c.298]
Следовательно, железо, имеющее в морской воде коррозионный потенциал около —0,4 В, непригодно для использования в качестве протектора для катодно защищаемого алюминия, в отличие от цинка, который имеет более подходящий коррозионный потенциал, близкий —0,8 В. Для нержавеющей стали 18-8 критический потенциал в 3 % растворе Na l равен 0,21 В, для никеля — около 0,23 В. Следовательно, контакт этих металлов с имеющими соответствующую площадь электродами из железа или цинка может обеспечить им в морской воде эффективную катодную защиту, предупреждающую питтинговую коррозию. Элементы создаваемых конструкций (например, кораблей и шельфовых нефтедобывающих платформ) иногда специально проектируют таким образом, чтобы можно было успешно использовать гальванические пары такого рода. [c.227]
Создание гальванической пары из мартенситной нержавеющей стали и электроотрица[тельного металла также может приводить к разрушениям в результате выделения водорода на катодной поверхности стали. Подобные явления наблюдали при лабораторных испытаниях [52]. Как указывалось в разд. 7.4, на практике отмечали случаи разрушения судовых винтов из мартенситной нержавеющей стали. Эти винты самопроизвольно растрескивались вскоре после того, как их приводили в контакт с алюминием в условиях прибрежной атмосферы. Аналогичным образом вели себя винты из упрочненной мартенситной нержавеющей стали, находившиеся в контакте со стальным корпусом корабля они разрушались вскоре после начала эксплуатации. Некоторые марки аустенитных нержавеющих сталей 18-8, подвергнутые [c.319]
Влияние легирующих добавок в этих средах зачастую иное, чем в водных растворах- возникающие гальванические пары и внешняя поляризация не влияют на скорость коррозии скорости коррозии одинаковы в паровой фазе и в кипящей жидкости. Все эти факты являются сильными аргументами в пользу того, что коррозия протекает не по электрохимическому механизму . Механизм процесса с участием свободных радикалов подтверждается также данными по аналитическому обнаружению радикалов -СС1з, появление которых, видимо, приводит к красному окрашиванию I4 при взаимодействии его с алюминием. Об этом же свидетельствует легкость, G которой добавки многих органических веществ подавляют реакцию (свободные радикалы очень реакционноспособны). [c.349]
Протекторная эащита. Принцип защиты катодной поляризацией с помощью протекторов состоит в образовании гальванической пары, катодом в которой служит защищаемое сооружение, а анодом — протектор (рис. 32). Металл протектора должен иметь электродный потенциал, более отрицательный, чем электродный потенциал загцищаемого металла. Так, по отношению к железу или его сплавам, имеющим электродный потенциал около минус 0,44 В по водородному электроду, в качестве протекторов можно использовать магний, обладающий электродным потенциалом минус 2,37 В, алюминий — минус 1,66 В, цинк — ми- ус 0,76 В. При протекторной защите разрушается протектор. [c.77]
Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением (см. 6-20). Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Для пайки алюмнния применяются специальные пасты-припои или используются ультразвуковые паяльники. В местах контакта алюминия и меди возможна гальваническая коррозия. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением ЭДС, причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны тщательно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подобными способами). [c.202]
Легирование матрицы в углеалюминиевых композициях с целью повышения коррозионной стойкости материала пока не дало положительных результатов. Вероятно, наличие в таких материалах гальванической пары алюминий—углерод является превалирующим фактором, определяющим поведение материала. В связи с этим в настоящее время ведутся поиски покрытий и технологии нанесения их на углеродные волокна. Такие покрытия, наносимые равномерно сплошным тонким слоем (из газовой фазы или химическим методом), имеют целью предотвратить непосредственный контакт между алюминием и углеродным волокном. В качестве таких покрытий рассматриваются, например, карбид титана, диборид титана, карбид кремния и др. (патент Швейцарии № 528596, 1970 г.). [c.227]
В некоторых случаях образование гальванических пар дает положительный эффект. Например, питтииговая и общая коррозия алюмн-нпевых сплавов уменьшается при их соединении с алюминиевыми пли цинковыми анодами. В испытаниях, проведенных ВМС США, использование алюминиевого (или цинкового) растворимого аиода приводило к уменьшению средней глубины 5 наибольших питтингов на некоторых сплавах при 12-мес экспозиции в морской воде от 1,0 до 0,08 мм (табл. 57). Аноды из магния применять не следует, так как более высокий потенциал приведет к перезащите и повышению pH среды около катода. В более щелочной среде амфотерный алюминий будет корродировать. [c.142]
При наличии электрического контакта с такими конструкционными металлами, как сталь или алюминий, на катодной поверхности тантала может выделяться водород. В кислых растворах это вызывает охрупчивание тантала [112], но в щелочной морской воде опасность такого разрушения, по-видимому, гораздо меньше. В гальванических парах с распространенными конструкционными металлами тантал подчиняется таким же закономерностям, как и титаГн. [c.161]
Специалисты из лаборатории Баттел-Колумбус Университета штата Пенсильвания и Управления охраны окружающей среды исследовали в замкнутых контурах с морской водой коррозию сплавов на основе алюминия в контакте со сплавом Монель 400, латунью, титаном и нержавеющей сталью [229]. В аэрированной морской воде наиболее сильная коррозия алюминия наблюдалась в гальванической паре со сплавом Монель 400, менее сильная — в контакте с твердым анодированным алюминием, самая слабая — в контакте с титаном или нержавеющей сталью. Наиболее эффективным методом предотвращения коррозии было удаление из воды растворенного кислорода. Обескислороживание значительно уменьшало степень коррозионного разрушения, хотя и не исключало его полностью. С помощью обычных ингибиторов не удавалось полностью подавить коррозию алюминия в гальванической паре со сплавом Монель 400. [c.198]
Ионизирующее излучение, воздействуя на окисную пленку, образующуюся на поверхности металла, может изменять ее электропроводность, защитные свойства и в соответствии с этим коррозионную стойкость металла. И. Л. Розенфельд и Е. К. Оше [1,29] показали, что ток пар цирконий — алюминий, цирконий — железо в движущемся растворе трехпроцентного хлористого натрия значительно возрастает при облучении катода (цирконий) потоком электронов большой энергии (0,8 Меё) с интенсивностью 15 мка/см . После начала облучения сила тока возрастала в 15—20 раз, а затем в течение всего опыта (1 час) оставалась постоянной. По окончании облучения величина тока уменьшалась почти до исходного значения. При облучении анода исследуемых гальванических пар сила тока не увеличивалась. Изменение электрохимической активности циркониевого электрода под действием облучения связано с изменением физических свойств окисной пленки на циркониевом катоде. Окисная пленка на катоде (2гОг) рассматривается как полупроводник. Электрические свойства полупроводников могут существенно изменяться под влиянием облучения, которое в большинстве случаев вызывает резкое увеличение электропроводности полупроводников. Величина тока исследуемых пар определяется скоростью катодной реакции восстановления кислорода. Если допустить, что скорость этой реакции лимитируется высоким сопротивлением пленки-полупроводника на катоде, облучение, уменьшая сопротивление пленки окиси циркония, должно ускорить катодную реакцию и привести к резкому увеличению тока коррозионной пары. [c.37]
При соприкосновении с медью и другими металлами алюминий образует гальваническую пару, в результате действия которой происходит разрушение алюминия электрохимической коррозией. Это обстоятельство ока13ывает немаловажное влияние на ухудшение контактов в соединениях и оконцева-няях алюминиевых жил. [c.5]
О.хлаждающие рассолы довольно агрессивны, и стоимость замены холодильников, ремонта трубопроводов и насосов очень велика. Если не соблюдать должной предосторожности, то стоимость применения рассола в других промышленных охлалхлорида натрия и хлорида кальция. Чаще всего требуется защищать железные изделия, однако может также возникнуть необходимость в защите латуни, меди, бронзы, олова, алюминия, цинка и свинца. В системе могут быть щели, застойные участки, старые накопления ржавчины, гальванические пары разнородных металлов. Так, например, алюминий в контакте с железом в неннгибированном рассоле быстро покрывается инееобразным осадком н питтингами. [c.174]
По сравнению с цинком алюминий имеет отрицательный нормальный электродный потенциал (—1,67 В против 0,76 В у цинка) и в гальванической паре с железом должен был бы разрушаться быстрее. Однако испытания показали, что алюминиевое покрытие при прочих равных условиях имеет в несколько раз более высокую коррозионную стойкость, чем цинковое. Это может быть объяснено склонностью алюминия к самопроизвольной пассивации в присутствии атмосферного или растворенного кислорода и других пассиваторов, что облагораживает стационарный потенциал первоначально активного алюминия [Л. 7]. Поэтому алитиро-ванная сталь более стойка против атмосферной коррозии и коррозии в растворах солей, чем оцинкованная (при атмосферных испытаниях длительность составляет соответственно 19 и 7 лет), а также устойчива в условиях тропиков. В [Л. 8] показано, что при скручивании алитированной проволоки диаметром 3,66 мм алюминиевое покрытие не повреждается оно устойчиво в воде, тогда как на оцинкованной проволоке появляется ржавчина. Прочность паяных и непаяных соединений проволоки с алюминиевым покрытием выше, чем прочность аналогичных соединений оцинкованной проволоки. Полевые испытания в условиях сильной коррозии показали, что срок службы алитированной проволоки вЗ раза больше оцинкованной. [c.13]
Из алюминиевых сплавов высокой коррозионной стойкостью обладают силумины. Алюминий и кре.мний в гальванической паре. дают чрезвычайно малую э. д. с., а в присутствии кислорода покрываются ПЛОТНО защитно пленкой окислов Л1 0,3 + 51 Оо. [c.115]
Таким образом, такая комбинированная конструкция по весу оказывается примерно ра Вной решетчатой ко 1-струкции, сплошь выполненной из алюминия, но в которой собственно алюминия расходуется на 15—18% меньше. При изготовлении комбинированных стоек не следует забывать, что стальные плаики должны быть оцинкованы (иначе создается гальваническая пара), а в качестве соединительных болтов должны быть использованы либо алюминиевые лок-болты, либо высокопрочные предварительно напряженные стальные болты, не допускающие сдвиговых деформаций. [c.302]
Большую роль в растворении цинкового покрытия играют открытые поровые каналы (проникающая пористость). Покрытие в этом случае несет функции протекторной защиты. Возникновение гальванической пары цинковое покрытие — стальная основа в электролите -агрессивной среде ускоряет разрушение цинка. Вместе с тем основной металл не растворяется. Цинк является анодом в системе покрытие -сталь – кислая среда , и, переходя в раствор, интенсивно корродируя, он защищает основной металл. Все это, разумеется, сопровождается уменьшением массы и лишних размеров. Однако однозначно считать, что цинковое покрытие не выполняет защитных функций, неправомерно. Активно растворяясь сам, цинк тем самым защищает поверхность изделия. В алюмоцинковом покрытии с 20 % цинка, вероятно, в первую очередь весьма активно растворялись микрообъемы, занятые частицами цинка. Отрицательную роль сыграло возникновение гальванической пары, что ускорило коррозию. Продукты коррозии цинка не являются столь плотными, как продукты коррозии алюминия. Они не осаждаются в виде пленки на поверхности, не закупоривают откры- [c.222]
Как уже отмечалось, электрохимические процессы в гальванических парах, в которых тантал является катодом, могут оказывать на него разрушающее воздействие путем охрупчивания. В то же время если тантал оказывается анодом то разрушения не происходит, так как очень быстрая пассивация понижает гальванический ток до очень малой величины. Гальванические пары тантала с платиной, серебром, медью, висмутом, сурьмой, молибденом, никелем, свинцом, оловом, цинком и алюминием в 0,1 н. серной кислоте были исследованы в работе Хайсински [37]. Во всех случаях, за исключением цинка и алюминия, тантал оказывался отрицательным элементом (анодом) пары. В плавиковой кислоте тантал также был более положительным по отношению к пинку и алюминию, но более отрицательным по отношению к платине, серебру, меди, сурьме, никелю и свинцу. Перечисленные шесть пар характеризовались большими стационарными токами, так как в растворах ионов фтора тантал, как правило, не пассивируется, а корродирует. Очевидное аномальное поведение, наблюдавшееся в гальванических парах тантала с висмутом или железом в плавиковой кислоте, Хайсински объяснил образованием нерастворимых фторидов на поверхностях висмутовых и железных электродов. [c.208]
mash-xxl.info
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.
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
techelectro.ru
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
- 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.
- 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
Данные материалы размещены на сайте ООО «ПК Термолинк» с разрешения правообладателя – электротехнического завода «КВТ» (г.Калуга).
thermolink.ru