Карен Кнапштейн
При соприкосновении электрохимически разнородных металлов между собой возникает гальваническое действие. Прямой контакт создает токопроводящий путь для движения электронов и ионов от одного металла к другому; результатом является ускоренная коррозия.
Например, рассмотрим Статую Свободы. Lady Liberty имеет медную поверхность на чугунной раме. Два металла изначально были разделены изоляционным материалом. Когда этот изоляционный материал вышел из строя, результатом стала сильная гальваническая коррозия.
Для возникновения гальванической коррозии должны существовать три условия:
1 Должны присутствовать два электрохимически разнородных металла.
2 Между двумя металлами должен быть электропроводящий путь.
3 Должен существовать проводящий путь для перемещения ионов металла от более анодного металла к более катодному металлу.
Если хотя бы одно из этих трех условий не выполняется, гальванического воздействия не произойдет.
Гальваническая коррозия должна вызывать беспокойство при использовании металлических крепежных изделий, таких как болты, винты и сварные швы. Согласно статье в Preservation Science: «Поскольку крепежные детали имеют гораздо меньшую площадь поверхности, чем материалы, которые они скрепляют, крепежные детали, которые берут на себя роль анода, будут подвержены риску быстрой коррозии, и поэтому их следует избегать. Например, оцинкованные крепежные детали следует использовать только для соединения стали, покрытой алюминием, цинком и Galvalume, поскольку они очень близки к серии Galvanic и, как правило, не подвергаются риску коррозии при соединении вместе. С другой стороны, крепежные детали с цинковым или алюминиевым покрытием не должны использоваться для крепления панелей из меди или нержавеющей стали».
Эндрю Маллен, президент Direct Metals, Inc., сообщил: «Важно понимать различия между металлическими сплавами и то, как голые разнородные металлы в определенных условиях окружающей среды могут иметь серьезные реакции, которые способствуют преждевременной коррозии и деградации».
Чтобы свести к минимуму риск гальванической коррозии, возникающей в крепежных элементах, металл поверхности крепежа должен соответствовать металлу поверхности, к которому он будет крепиться. Наиболее желательная комбинация - иметь большой анод с маленьким катодом; другими словами, крепежные детали, такие как болты и винты, должны быть изготовлены из металла с меньшей вероятностью коррозии или более катодного.
Если невозможно избежать использования разнородных металлов, покрытия играют решающую роль в устранении риска гальванического воздействия. Непроводящее покрытие действует как барьер, удаляя связь между ними. Общие методы нанесения покрытий, предотвращающие гальваническую коррозию, включают, помимо прочего, цинкование, цинкование и порошковое покрытие.
В гальванической таблице, показанной выше (таблица 1), чем ближе металлы расположены друг к другу в списке, тем меньше вероятность того, что они будут реагировать друг на друга и испытывать гальваническую коррозию.
Джон Шеридан, владелец Sheridan Metal Resources, преподает в рамках своего учебного курса: «Алюминий имеет такое же защитное покрытие, как и цинк, что устраняет риск коррозии. Оцинкованная сталь покрыта тонкой пленкой цинка, поэтому этот контакт цинк-цинк не представляет опасности. Медь и цинк плохо сочетаются друг с другом. Медный сток окрашивает цинк. Также следует избегать использования неоцинкованной стали, так как аналогичный перенос электронов между металлами приведет к коррозии и износу. Кроме того, цинк не совместим с дубом, каштаном, красным или белым кедром, пихтой Дугласа и любой древесиной с рН менее 5».
Скорее всего, вы уже знали по опыту, что некоторые крепежные детали плохо реагируют на определенные материалы. Теперь вы знаете, почему. Помните: ваш поставщик будет рад помочь вам выбрать подходящий крепеж для любых материалов, с которыми вы работаете.
Исправления и уточнения статьи
После публикации этой статьи мы получили дополнительную информацию, более точно объясняющую гальваническое действие. Следующие исправления и разъяснения были предложены Робом Хэддоком, представляющим Консультативную группу по металлическим крышам Ассоциации металлоконструкций.
Отмеченная пикша:
«В этой статье есть некоторая полезная информация, но в целом она немного вводит в заблуждение из-за того, что не излагает всю историю.
Остается полагаться на 100% на гальваническую шкалу как на начало, середину и конец истории. Это не так. Это может быть началом, но далеко не концом во многих распространенных приложениях. Суть в том, что, несмотря на то, что эта шкала является первым, за что большинство людей берутся, чтобы положиться на нее как на технический ресурс, она не говорит всей правды и, следовательно, может вводить в заблуждение.
«Гальваническая шкала дает порядок электрохимического поведения и, следовательно, совместимости, но только для исходных (или основных) металлов. Он не рассматривает слои оксидов металлов, а поскольку все металлы образуют оксиды, это все остальное. Оксид представляет собой материал, отличный от исходного металла, который его создал, и часто ведет себя как изолятор, предотвращая (или замедляя) электронный обмен (гальваническое действие) и НЕ обязательно отражая гальваническую совместимость исходных металлов.
«Гальваническая шкала отражает электролитическое поведение исключительно основного металла, поэтому она говорит всю правду только тогда, когда не задействованы оксидные слои, а это происходит только тогда, когда электролит очень агрессивен (уксусная, например, морская вода). По этим причинам она должна не следует рассматривать как единственный источник информации. На самом деле, можно сказать, что он говорит полную правду только в присутствии соляного тумана или других хлоридов.
«В качестве примера: алюминий очень быстро образует прочный оксид в присутствии воздуха и влаги. Это также иногда вызвано химическим процессом (анодированием), но это также происходит естественным образом, просто под воздействием воздействия. Оксид алюминия представляет собой барьерный материал, покрывающий алюминий, и он электрически непроводящий, поэтому электроны не могут проходить через него от анода к катоду. Можно использовать анодированный или просто алюминий, который имеет оксиды, образованные на голой медной крыше, без каких-либо инцидентов в большинстве сред. Эти два металла очень далеки друг от друга по шкале, но совместимы благодаря слоям оксида алюминия.
«Я также прочитал там, что разнородные металлы в прямом контакте всегда приводят к коррозии. Не правда. Влага необходима для образования электролита. Если соединение остается сухим, нет электролитического контакта и коррозионного эффекта. Понимание коррозионного поведения металлов требует гораздо более глубокого погружения, чем гальваническая шкала, потому что различные оксиды металлов в различных средах ведут себя по-разному.
«Между прочим, Ассоциация металлоконструкций публикует Руководство по совместимости крепежных элементов, в котором учитываются оксидные слои, а также соображения долговечности/долговечности. Это согласованный документ в отрасли металлических кровель (в отличие от того, что одна компания или другая могут сказать по этому вопросу) и, следовательно, один из лучших практических ресурсов».
Роб Хэддок
Консультативная группа по металлическим крышам
