Автор Карен Кнапштейн
Коли електрохімічно різнорідні метали контактують один з одним, виникає гальванічна дія. Прямий контакт створює провідний шлях для переміщення електронів та іонів від одного металу до іншого; результатом є прискорена корозія.
Наприклад, розглянемо Статую Свободи. Lady Liberty має мідну поверхню на чавунній рамі. Спочатку два метали були розділені ізоляційним матеріалом. Коли цей ізоляційний матеріал вийшов з ладу, результатом була велика гальванічна корозія.
Для виникнення гальванічної корозії повинні існувати три умови:
1 Повинні бути присутніми два електрохімічно різнорідні метали.
2 Між двома металами має бути електропровідний шлях.
3 Повинен бути провідний шлях, щоб іони металу могли рухатися від більш анодного металу до більш катодного.
Якщо жодна з цих трьох умов не існує, гальванічна дія не відбудеться.
Гальванічна корозія повинна викликати занепокоєння при використанні металевих кріплень, таких як болти, гвинти та зварні шви. Згідно зі статтею в Preservation Science, «Оскільки кріпильні елементи мають набагато меншу площу поверхні, ніж матеріали, які вони кріплять, кріплення, які беруть на себе роль анода, піддаються швидкому корозії, тому їх слід уникати. Наприклад, оцинковані кріпильні елементи слід використовувати лише для з’єднання сталі, покритої алюмінієм, цинком і Galvalume, оскільки вони дуже близькі до Galvanic Series і, як правило, не піддаються ризику корозії при розміщенні разом. З іншого боку, для кріплення панелей з міді чи нержавіючої сталі не слід використовувати оцинковані або алюмінієві кріплення».
Ендрю Маллен, президент Direct Metals, Inc., порадив: «Важливо розуміти відмінності між металевими сплавами та те, як чисті різнорідні метали в певних умовах навколишнього середовища можуть викликати серйозні реакції, які сприяють передчасній корозії та деградації».
Щоб звести до мінімуму ризик виникнення гальванічної корозії в кріпильних деталях, поверхня металу на кріпильному елементі повинна бути узгоджена з металом поверхні, який він буде кріпити. Найбільш бажана комбінація - мати великий анод з маленьким катодом; іншими словами, кріпильні елементи, такі як болти та гвинти, повинні бути виготовлені з металу, менш схильного до корозії або більш катодного.
Якщо неможливо уникнути використання різнорідних металів, покриття відіграють вирішальну роль у усуненні ризику гальванічної дії. Непровідне покриття виконує роль бар’єру, усуваючи зв’язок між ними. Загальні методи нанесення покриттів, які запобігають гальванічній корозії, включають, але не обмежуються ними, цинкування, оцинкування та порошкове покриття.
У гальванічній таблиці, наведеній вище (Таблиця 1), чим ближче метали один до одного в списку, тим менша ймовірність, що вони реагують один на одного та зазнають гальванічної корозії.
Джон Шерідан, власник Sheridan Metal Resources, навчає в рамках свого навчального курсу: «Алюміній має захисне покриття, подібне до цинку, що усуває ризик корозії. Оцинкована сталь покрита тонкою плівкою цинку, тому цей цинк-цинковий контакт не становить загрози. Мідь і цинк погано поєднуються. Стік міді забарвить цинк. Також слід уникати неоцинкованої сталі, оскільки подібний перенос електронів між металами призведе до корозії та руйнування. Крім того, цинк не сумісний з дубом, каштаном, червоним або білим кедром, ялиця Дугласа та будь-якими деревами з рН менше 5».
Є велика ймовірність, що ви вже знали з досвіду, що деякі кріплення погано реагують на певні матеріали. Тепер ви знаєте чому. Пам’ятайте: ваш постачальник із задоволенням допоможе вам вибрати відповідний кріпильний елемент для будь-яких матеріалів, з якими ви працюєте.
Виправлення та уточнення статті
Після публікації цієї статті ми отримали додаткову інформацію, яка точніше пояснює гальванічну дію. Наступні виправлення та роз’яснення були запропоновані Робом Хеддоком, представником Консультативної групи з металевих дахів, Асоціації металоконструкцій.
Відзначена пікша:
«Ця стаття містить хорошу інформацію, але в цілому вона трохи вводить в оману, оскільки не викладає повну історію.
Залишається на 100% покладатися на гальванічну шкалу як початок, середина та кінець історії. Це не так. Це може бути початок, але далеко не кінець у багатьох поширених програмах. Суть полягає в тому, що хоча ця шкала є першим, на що покладається більшість людей як технічний ресурс, вона не говорить всієї правди, а тому може ввести в оману.
«Гальванічна шкала дає порядок електрохімічної поведінки і, отже, сумісності, але лише основних (або неблагородних) металів. Він не враховує шари оксидів металів, а оскільки всі метали утворюють оксиди – ну, це решта історії. Оксид є іншим матеріалом, ніж основний метал, який його створив, і часто поводиться як ізолятор, запобігаючи (або уповільнюючи) електронний обмін (гальванічна дія) і НЕ обов’язково відображає гальванічну сумісність основних металів.
«Гальванічна шкала відображає електролітичну поведінку виключно основного металу, тому вона говорить всю правду лише тоді, коли оксидні шари не задіяні, а це відбувається лише тоді, коли електроліт дуже агресивний (оцтовий, наприклад, морська вода). З цих причин слід не можна вважати єдиним джерелом інформації. Насправді, можна сказати, що він говорить повну правду лише в присутності сольового спрею або інших хлоридів.
«Як приклад: алюміній дуже швидко утворює міцний оксид у присутності повітря та вологості. Це також іноді викликано хімічним процесом (анодування), але це також відбувається природним шляхом лише під час впливу. Оксид алюмінію є бар’єрним матеріалом, що покриває алюміній, і він електрично не проводить, тому електронам перешкоджає проходження через нього від анода до катода. Можна використовувати анодований або просто алюміній, який має оксиди, утворені на голому мідному даху без інцидентів у більшості середовищ. Ці два метали дуже віддалені в масштабі, але сумісні завдяки шарам оксиду алюмінію.
«Я також прочитав там, що різнорідні метали при прямому контакті завжди призводять до корозії. Неправда. Для встановлення електроліту необхідна волога. Якщо з’єднання залишається сухим, електролітичного контакту та корозійного впливу немає. Розуміння корозійної поведінки металів вимагає набагато глибшого занурення, ніж гальванічна шкала, оскільки різні оксиди металів у різних середовищах поводяться по-різному.
«До речі, Асоціація металоконструкцій публікує Посібник із сумісності кріплень, який враховує шари оксиду, а також міркування довговічності та довговічності. Це консенсусний документ галузі металочерепиці (на відміну від того, що одна чи інша компанія має сказати з цього приводу), і, отже, один з найкращих практичних ресурсів».
Роб Хеддок
Консультативна група з металевого даху
