Гальванопара металлов: Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы

Содержание

Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы

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. Работая как-то с корпусом от старого сервера IBM из шикарной миллиметровой стали, автор впал в ступор, потому что имеющаяся резьба была крупнее М3, но мельче #6-32 (позже выяснилось, что это М3,5). Зачем вообще понадобилось в 2003-м году использовать метизы М3,5, останется загадкой, но о существовании дробной метрической резьбы автор даже не подозревал.

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.

Работающий же осциллорез травматологи упирают себе пильной стороной прямо в ладонь, чтобы успокоить пришедшего на снятие гипсовой повязки пациента… Впрочем, вернёмся к нашим металлам.

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

в морской воде

. Ниже я предлагаю выдержку из Таблицы №1 для

средних атмосферных

(т.е. комнатных) условий. Буква «А» означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях», подробности в самом ГОСТе.

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

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. Диаметры.
» Unified Coarse Thread ANSI B1. 1 (резьбы UNC ANSI B1.1).

Гальванопары — Энциклопедия по машиностроению XXL

Мероприятия по защите от контактной коррозии. Если сочетания разнородных металлов неизбежны, то уменьшить или устранить контактную коррозию можно подбором совместимых металлов или полной электрической изоляцией одного металла от другого выбором оптимальных площадей анода и катода увеличением расстояния между неодинаковыми металлами в проводящей среде заменой анодных деталей или изготовлением их большей толщины нанесением эффективных непористых покрытий, в особенности на катодные поверхности контактных пар использованием контактной коррозии в ее полезной форме для катодной защиты деталей, которым угрожает разрушение от коррозии, а также следует избегать размещения гальванопар из разнородных металлов в пористых, поглощающих влагу материалах и электропроводных покрытий, если они несовместимы с сопряженным металлом.  [c.10]
Расчет показал существенно неравномерное распределение плотности тока гальванопары на поверхности сварного соединения максимальные значения плотности тока локализовались в узкой области зоны шва, ближе к линии сплавления, и составляли 600—620 мА/см , что соответствовало скорости коррозии 0,650 г/(м -ч) или 0,72 мм/год.[c.239]

Закон Ома связывает силу тока подобных гальванопар с их  [c.32]

Роль механического нагружения при коррозии под напряжением сводится, в первую очередь, к созданию деформационной электрохимической гетерогенности, уровень которой определяет величину э. д. с. короткозамкнутой гальванопары, обусловливающей зарождение трещин и их последующее развитие. 58  [c.58]

Функционирование коррозионной гальванопары в трещине, определяющее протекание там электрохимических (коррозия и наводороживание) процессов, зависит от состава и структуры стали, состава агрессивной среды и уровня приложенных к металлу напряжений. Отмечено, что механическая прочность сталей далеко не всегда коррелирует с их трещиностойкостью в агрессивной среде, что связано, по-видимому, со сравнительно низкой коррозионной стойкостью высокопрочных сталей [27, 57].  [c.61]

Трещины коррозионного растрескивания, как и трещины усталости, зарождаются по месту стойких полос скольжения [8, 71]. Также они могут зарождаться по месту локального деформационного разрыва поверхностных пленок на металле, что приводит к местному оголению металла [8]. Оголенный металл во всех случаях имеет более отрицательное значение электродного потенциала и в гальванопаре с остальной поверхностью служит анодом, т. е. растворяется [53, 55].  [c.62]

Зарождение трещин растрескивания и усталости имеет преимущественно коррозионно-электрохимическую природу и связано с деформационной локализацией коррозии, при которой на поверхности металла появляются гальванопары, т. е. наступает второй (уже коррозионный) период зарождения трещины. Для таких гальванопар площадь локальных анодных участков несоизмеримо меньше остальной катодной поверхности металла, кроме того, гальванопары — короткозамкнуты по металлу (53, 55]. Согласно теории короткозамкнутых гальванических элементов [2], подобным гальванопарам характерно следующее  [c.62]

Сила коррозионного тока гальванопары формально описывается уравнением  [c. 63]

Электрохимическая гетерогенность металла (сплава) — важная характеристика поверхности. Ее следует понимать, как статическое распределение потенциальных катодных и анодных участков на металлической поверхности. Однако при помещении металла в электролит вследствие короткого (через металл) замыкания всех гальванопар его поверхность в электролите становится практически эквипотенциальной. Тем не менее ранее  [c.63]


Учитывая уравнения (3) и (4) и допуская, что значение а постоянно и не зависит от а, скорость чисто коррозионного подрастания трещины Vj в результате работы деформационной гальванопары можно описать уравнением  [c.67]

Углубление трещины вследствие работы деформационной гальванопары в соответствии е уравнением (5) будет равномерно ускоренным, так как с ростом глубины трещины при постоянной нагрузке на деталь напряжения о-в вершине трещины увеличиваются.  [c.67]

Поскольку катодный ток равен анодному, а последний для рассматриваемой гальванопары определяется уравнением (2), количество водорода, поглощаемое берегами трещины за единицу времени, т, е, скорость наводороживания металла vn , можно выразить уравнением  [c.69]

В литературе имеются данные, что на СОП активно протекают как анодные, так и катодные процессы [77, 78]. Однако из этого ни в какой мере нельзя делать однозначный вывод, что в вершине реальной трещины на СОП протекают оба эти процесса. Короткоживущая СОП в вершине контактирует со значительно большей (в сравнении с поверхностью СОП) по площади старой поверхностью металла, т. е, поверхностью, где уже сформировались поверхностные пленки и потенциал ее приблизился к исходному его значению. Поэтому есть все основания предполагать, что в вершине скачкообразно подрастающей трещины периодически (после скачков) функционирует короткозамкнутая коррозионная гальванопара с электродами СОП — старая поверхность металла, где СОП — анод, а исходная поверхность — катод,  [c.72]

На основании проведенных исследований была разработана -установка для получения СОП в условиях, имитирующих получение СОП в реальной трещине. Установка позволяет измерять электродный потенциал по месту СОП, силу тока короткозамкнутой гальванопары СОП — исходная старая поверхность, а также изменение этих показателей во времени [53, 55, 57, 58J.  [c.73]

С течением времени это последнее значение весьма медленно дрейфует в положительную Сторону, стремясь в пределе к потенциал. лу старой поверхности. Сравнение полученной зависимости (рис. 3) с аналогичной токовой (рис. 4) показывает, что потенциал по месту СОП и ток короткозамкнутой гальванопары СОП — старая (т. е. обычная) поверхность спадают во времени по различным закономерностям, что связано с нелинейностью данных систем. Время жизни СОП, т. е. период ее активности, по потенциалу выше, чем по току. Последнее, как показали эксперименты, находится в пределах 0,5-10 с.  [c.75]

В макроскопическом масштабе при коррозионном растрескивании участки пластически деформируемого металла (вершина трещин) и недеформируемого (остальная поверхность) образуют коррозионные элементы типа гальванопар со сложным распределением токов и потенциалов, испытываюш,ие вдобавок влияние ш,елевых условий коррозии.  [c.58]

Столь значительный сдвиг потенциала анодного нарушения пассивного состояния (потенциала пробоя ) в сторону отрицательных значений для пришовной области ведет к особой опасности локального нарушения пассивности в тех коррозионных средах, где нержавеющая сталь при отсутствии напряжений находится в устойчивом пассивном состоянии, с образованием условий для усиленной локальной коррозии (в том числе коррозионного растрескивания) при наличии коррозионных гальванопар на поверхности сварного соединения типа активная пришовная зона — пассивная остальная поверхность.  [c.223]

Предыстория изготовления труб или технологическая наследственность , в первую очередь механическая и термическая обработка, во многом обусловливают коррозию под напряжением. Так, формование уиоминаемых выше разрушившихся спиральношовных труб без должной настройки формующих машин привело к созданию в металле остаточных напряжений до 125 МПа (табл. 4). Кроме того, формующие ролики оставили спиральные вмятины на поверхности с соответствующим наклепом и понижением коррозионной стойкости (наблюдались полосы избирательной механохимической коррозии). Остатки прокатной окалины также создают на поверхности коррозионные гальванопары, которые могут привести электрохимический потенциал локальных участков к значениям, при которых возникают трещины. Механическая обработка поверхности (например, при зачистке поверхности трубы скребками) создает неоднородность физико-механического состояния поверхностного слоя и вызывает сильную электрохимическую гетерогенность поверхности, способствующую развитию значительной локальной коррозии. Большое влияние формы и количества неметаллических включений, т. е. степени загрязнения стали, на коррозионную усталость (снижение выносливости) также обусловлено электрохимической гетерогенностью в области включения, усиливающейся при приложении нагрузки вследствие концентрации напряжений. В этом отношении является неудовлетворительным качество стали 17Г2СФ непрерывной разливки в связи с большой загрязненностью неметаллическими включениями (в частности пластичными силикатами), что привело к почти полной потере пластичности листа в направлении поперек прокатки.  [c.229]


Особенно сильно ускоряется коррозия металлов вследствие их контакта с другими металлами, имеющими более положительные значения электродных потенциалов, поскольку здесь уже возникает типичная коррозионная макрогальванопара и катодный процесс переходит на более благородный металл. Так, например, ряд аварий морских судов обусловлен коррозионно-механическим разрушением систем рулевого управления (стального пера руля и его деталей) вследствие того, что вблизи руля в кормовой части судна находится латунный гребной винт и возникает коррозионная гальванопара руль-винт, стимулирующая коррозию рулевого устройства. Характерным примером является также активное коррозионное разрушение зубных коронок из нержавеющей стали, если рядом находятся золотые коронки.  [c.32]

Щелевая коррозия сталей реализуется в щелях и зазорах, Основной причиной ее служит возникновение градиента концентраций агрессивного компонента среды внутри и вне щели. Это приводит к образованию коррозионной гальванопары и ускоренному растворению металла в щели. Особенно склонны к щелевой коррозий а 1юминиевые сплавы и нержавеющие стали. Этот вид коррозии проявляется при неудовлетворительной сварке неплотного шва, в конструкционных неплотностях и зазорах, в щелях между прокладками и т. п. Для коррозии в щелях и зазорах характерно подкисление среды непосредственно в щели в результате протекания там гидролиза продуктов коррозии..  [c.35]

Короткозамкнутая деформационная гальванопара вершина трещины (анод) — берега трещины (неполяризуемый катод) является первопричиной коррозионного углубления трещины и генератором охрупчивающего водорода [53, 55].  [c.59]

Если электрохимическая система генерирует измеримый электрический ток, то она уже термодинамически не обратима и превращается в гальванический элемент (гальванопару). Часть полезной энергии при необратимом режиме работы утрачивается, переходя в теплоту (теплота Ленца-Джоуля). Гальванический элемент генерирует максимальный ток в режиме короткого замыкания, т. е, в режиме, когда проводимость, 1агруэки (проводника между электродами) заведомо превышает проводимость по электролиту. Следует отметить, что коррозионные гальванопары в большинстве случаев являются короткозамкнутыми.  [c.61]

Учитывая, что сопротивление электролита в коррозионной гальванопаре весьма мало по сравнению с поляризапиошым Ря/Sa + Рк/ к, а площадь анодного образования (в этом случ-чае -место деформационного разрыва пленок или полоса скольжения) несоизмеримо меньше площади катодных участков, которыми служат близлежащие неактивированные поверхности, первым и третьим членом в знаменателе пренебрегаем. Тогда уравнение (1), применительно к гальванопаре, обусловливающей коррозионное возрождение трещины, принимает следующий вид  [c.63]

Этот параметр важен, поскольку коррозионное зарождение трещины возможно только при эд.с. локально-коррозионной гальванопары LE, превышающей т.е. Д >Дполосами скольжения, и остальные участки поверхности с наиболее отрицательным значением их локальных электродных потенциалов, т. е. жесткой локализации коррозии не произойдет. Из этого следует парадоксальный, на первый взгляд, вывод чем выше фоновая условная гетерогенность поверхности металла, тем большим сопротивлением зарождешю коррозионно-механических трещин он должен обладать.  [c.64]

Гальванопара, обусловливающая деформационно-электрохимическое перерождение зародышевой трещины в собственно трещину, а также ее дальнейшее чисто коррозионное углубление, называется иногда. д альванопарой Эванса , по имени ученого, впервые описавшего ее 19, 89]. 3iд.с. данной гальванопары >Ei, если допустить, что а не зависит от а, определяется произведением этих величин  [c.66]

Рассматриваемая гальванопара Эванса является короткозамкнутой. Ее электроды замкнуты накоротко (по металлу) на ее внутреннее сопротивление (на электролит в трещине). Поэтому значение электродного потенхщала непосредственно в напряжен-но-деформированной вершине трещины практически не должно отличаться от такового на берегах (стенках) трещины, где прог текает катодный процесс. Эксперименты по моделированию пары Эванса показали, что высказанное положение соответствует действительности потенциал напряженного металла в момент контакта последнего в электролите с большей по площади пластиной ненапряженного металла смещается до величины потенциала данной пластины.  [c.68]

Это уравнение учитывает только атомарный водород, поступающий в металл, т. е. водород, прошедший стадию восстановления. Кроме этого, в металл возможно, по-видимому, поступление ионов водорода Н Есть основание считать, что интенсивность. наводорозкиванйя и его разупрочняющее воздействие на коррозионном этане развития трещины очень невелик так как площадь анодной поверхности в вершине трещины в этом случае исчезающе мала. Следует отметить, что данные гальванопары нелинейны, т. е. — функция силы тока.  [c.69]

Таким образом, на плавном этапе развитие трещины обусловливается чисто коррозионным ух лублением ее в металл в результате работы короткозамкнутой гальванопары напряженная вершина трещины (анод) — ненапряженные берега трещины (катод). Роль водорода на данном этапе относительно велика и сводится к ускорению локальной коррозии напряженного металла в вершине трещины, роль адсорбционных процессов заключается в адсорбции водорода и компонентов среды на металле. Адсорбционное понижение прочности (эффект Ребнндера) в его классическом понимании на коррозионном этапе подрастания трещршы существенной роли играть, по-видимому, не будет.  [c.70]

Рио. 4. Спад во времени анодной плотности тока гальванопары СОП -исходная (, тарая») поверхность в 3 %-м водном растворе Na l Ст. 45 в разлищом структурном состоянии  [c.75]

Стабилизация потенциала СОП и спад тока рассмотренной гальванопары во времени обусловлены, по-ввдимому, формиро-  [c.75]

Pif . 5. Изменение плотности анодного тока (1) и общего удельного количества электричества (2) с увеличением площади катода для гальванопары СОП — исходная ( старая ) поверхность (Ст. 40, мартенсит).  [c.76]


Анализируя спад величины электродного потенциала по мес-. ту СОП и спад тока гальванопары СОП — старая поверхность, следует отметить, что эти характеристики едва ли сравнимы. Спад потенциала по месту СОП определяется формированием на ней пленок вследствие адсорбции и протекания на СОП как катодного, так и анодного процесса. Спад тока гальванопары обусловлен адсорбцией на СОП и протеканием на ней преимущественно анодного процесса. Установлено, что в момент короткого замьисания СОП со старой поверхностью в электролите (площадь старой поверхности в 100 раз больше площади поверхности СОП) потенциал СОП мгновенно сдвигается в положительную сторону и становится равным потенциалу старой поверхности [62]. Таким образом, как в рассмотренной гальванопаре, так и в реальной трещине потенциал по месту СОП вследствие короткозамкнутого режима гальванопары практически равен потенциалу старой поверхности (потенциалу стенок трещины).  [c.76]

Из приведенных на рис. 5 данных следует, что с увеличением. площади катода ( старой поверхности) сила тока гальванопары существенно возрастает, а общее количество электричества, гфодуцированное тальванопарой за период ее активного функционирования, увеличивается (более чем в 15 раз). Это свидетельствует о том, что при контакте СОП со старой поверхностью, в особенности, когда площадь ее существенно больше площади СОП, по месту СОП происходят преимущественно анодные процессы, катодные же в основном переносятся на старую поверх-76  [c.76]

Нами были получены токовые кинетические зависимости для короткозамкнутой гальванопары СОП — старая поверхность в системе углеродистая сталь — 3 %-й водный нейтральный (pH = = 7) раствор Na l и, для сравнения, данные по скорости общей коррозии тех же сталей, найденные весовым методом. Токовые характеристики гальванопар снимались при условии превышения площади катода над площадью анода (СОП) в 1000 раз (наиболее характерные приведены на рис. 4). В этих условиях исходная поверхность служит уже практически неполяризуемым катодом [57].  [c.77]


Коррозионные гальванопары — Справочник химика 21


    В Процессе работы коррозионной гальванопары Zn/Fe окисляется, разрушается цинк. За счет электронов последнего железо предохраняется от коррозии. [c.361]

    С тем следует отметить, что в реальных условиях роль коррозионных гальванопар очень значительна. Детальное изучение закономерностей работы коррозионных пар представляет поэтому весьма важную задачу. Но к этому вопросу обратимся позже. [c.241]

    Наличие примесей в металлах для процессов электрохимической коррозии имеет большое значение, но образование коррозионных гальванопар возможно в результате того, что различные участки металлической поверхности находятся в неодинаковых условиях. Например, они могут быть в контакте с растворами одного и того же элемента, но разной концентрации или иметь неодинаковый доступ к кислороду и т. п. Нередко электрохимическая коррозия развивается в результате контакта разных металлов. Тогда коррозионные пары называются макропарами, а сама коррозия — контактной. [c.169]

    Интенсифицирующее влияние стояночной коррозии на разъедание-эксплуатируемого оборудования заключается в том, что во время его простоя на поверхности металла образуются коррозионные очаги. Последние затем развиваются во время работы агрегата, даже при удовлетворительном водном режиме, т. е. в условиях, недостаточных для возникновения центров опасной местной коррозии. Образующаяся при стояночной коррозии ржавчина во время работы агрегата играет роль деполяризатора коррозионных гальванопар. [c.396]

    Особенно сильно ускоряется коррозия металлов вследствие их контакта с другими металлами, имеющими более положительные значения электродных потенциалов, поскольку здесь уже возникает типичная коррозионная макрогальванопара и катодный процесс переходит на более благородный металл. Так, например, ряд аварий морских судов обусловлен коррозионно-механическим разрушением систем рулевого управления (стального пера руля и его деталей) вследствие того, что вблизи руля в кормовой части судна находится латунный гребной винт и возникает коррозионная гальванопара руль-винт, стимулирующая коррозию рулевого устройства. Характерным примером является также активное коррозионное разрушение зубных коронок из нержавеющей стали, если рядом находятся золотые коронки. [c.32]

    Коррозионные гальванопары. По тому, как протекает катодный процесс, различают коррозию с водородной и кислородной деполяризацией. В первом случае на катоде происходит восстановление ионов водорода. Так, например, работает пара Zn h3S04 u  [c.182]


    Повышение температуры должно увеличивать скорость коррозии металлов в электролитах. При этом интенсифицируются электродные процессы (катодный и анодный), возрастает скорость диффузионных процессов, падает омическое сопротивление электролита. Все это способствует усилению работы коррозионных гальванопар, И действительно, как правило, на-глг ч блюдается повышение ско- [c.14]

    Столь значительный сдвиг потенциала анодного нарушения пассивного состояния (потенциала пробоя ) в сторону отрицательных значений для пришовной области ведет к особой опасности локального нарушения пассивности в тех коррозионных средах, где нержавеющая сталь при отсутствии напряжений находится в устойчивом пассивном состоянии, с образованием условий для усиленной локальной коррозии (в том числе коррозионного растрескивания) при наличии коррозионных гальванопар на поверхности сварного соединения типа активная пришовная зона — пассивная остальная поверхность. [c.223]

    Предыстория изготовления труб или технологическая наследственность , в первую очередь механическая и термическая обработка, во многом обусловливают коррозию под напряжением. Так, формование уиоминаемых выше разрушившихся спиральношовных труб без должной настройки формующих машин привело к созданию в металле остаточных напряжений до 125 МПа (табл. 4). Кроме того, формующие ролики оставили сннральные вмятины на поверхности с соответствующим наклепом и понижением коррозионной стойкости (наблюдались полосы избирательной механохимической коррозии). Остатки прокатной окалины также создают на поверхности коррозионные гальванопары, которые могут привести электрохимический потенциал локальных участков к значениям, при которых возникают трещины. Механическая обработка поверхности (нанример, при зачистке поверхности трубы скребками) создает неоднородность физико-механического состояния поверхностного слоя и вызывает сильную электрохимическую гетерогенность поверхности, способствующую развитию значительной локальной коррозии. Большое влияние формы и количества неметаллических включений, т. е. степени загрязнения стали, на коррозионную усталость (снижение выносливости) также обусловлено электрохимической гетерогенностью в области включения, усиливающейся при приложении нагрузки вследствие концентрации напряжений. В этом отношении является неудовлетворительным качество стали 17Г2СФ непрерывной разливки в связи с большой загрязненностью неметаллическими включениями (в частности пластичными силикатами), что привело к почти полной потере пластичности листа в направлении поперек прокатки. [c.229]

    Учитывая, что сопротивление электролита в коррозионной гальванопаре весьма мало по сравнению с поляризащюшым Ря/Sa + Рк/ к, а площадь анодного образования (в этом случ-чае -место деформационного разрыва пленок или полоса скольжения) несоизмеримо меньше площади катодных участков, которыми служат близлежащие неактивированные поверхности, первым и третьим членом в знаменателе пренебрегаем. Тогда уравнение (1), применительно к гальванопаре, обусловливающей коррозионное возрождение трещины, принимает следующий вид  [c.63]

    Щелевая коррозия сталей реализуется в щедях и зазорах, Основной причиной ее служит возникновение градиента концентраций агрессивного компонента среды внутри и вне щели. Это приводит к образованию коррозионной гальванопары и ускоренному растворению металла в щели. Особенно склонны к щелевой коррозии а 1юминиевые сплавы и нержавеющие стали. Этот вид коррозии проявляется при неудовлетворительной сварке неплотного шва, в конструкционных неплотностях и зазорах, в щелях между прокладками и т. п. Для коррозии в щелях и зазорах характерно подкисление среды непосредственно в щели в результате протекания там гидролиза продуктов коррозии.. [c.35]

    Если электрохимическая система генерирует измеримый электрический ток, то она уже термодинамически не обратима и превращается в гальванический элемент (гальванопару). Часть полезной энергии при необратимом режиме работы утрачивается, переходя в теплоту (теплота Ленца-Джоуля). Гальванический элемент генерирует максимальный ток в режиме короткого замыкания, т. е, в режиме, когда проводимость, 1агрузки (проводника между электродами) заведомо превышает проводимость по электролиту. Следует отметить, что коррозионные гальванопары в большинстве случаев являются короткозамкнутыми. [c.61]

    Функционирование коррозионной гальванопары в трещине, определяющее протекание там электрохимических (коррозия и наводороживание) процессов, зависит от состава и структуры стали, состава агрессивной среды и уровня приложенных к металлу напряжений. Отмечено, что механическая прочность сталей далеко не всегда коррелирует с их трещиностойкостью в агрессивной среде, что связано, по-видимому, со сравнительно низкой коррозионной стойкостью высокопрочных сталей [27, 57]. [c.61]

    Этот параметр важен, поскольку коррозионное зарождение трещины возможно только при эд.с. локально-коррозионной гальванопары АЕ, превыщающей Д(Д т.е. Д >Дполосами скольжения, и остальные участки поверхности с наиболее отрицательным значением их локальных электродных потенциалов, т. е. жесткой локализации коррозии не произойдет. Из этого следует парадоксальный, на первый взгляд, вывод чем выше фоновая условная гетерогенность поверхности металла, тем большим сопротивлением зарождешю коррозионно-механических трещин он должен обладать. [c.64]


    В литературе имеются данные, что на СОП активно протекают как анодные, так и катодные процессы [77, 78]. Однако из этого ни в какой мере нельзя делать однозначный вывод, что в вершине реальной трещины на СОП протекают оба эти процесса. Короткоживущая СОП в вершине контактирует со значительно большей (в сравнении с поверхностью СОП) по площади старой поверхностью металла, т. е, поверхностью, где уже сформировались поверхностные пленки и потенШ1ал ее приблизился к исходному его значению. Поэтому есть все основания предполагать, что в вершине скачкообразно подрастающей трещины периодически (после скачков) функционирует короткозамкнутая коррозионная гальванопара с электродами СОП — старая поверхность металла, где СОП — анод, а исходная поверхность — катод, [c.72]

    При рассмотрении коррозионных процессов скачкообразного развития трещины учитывалась только коррозия СОП в гальванопаре со старой (вернее состарившейся) поверхностью берегов трещины. Однако в промежутке между скачками трещины, в период ее отстоя , металл в ее вершине напряжен, т, е, возможна работа деформационно коррозионной гальванопары (гальванопары Эванса), В период активности СОП токи зтихгаль-BaHonap должны суммироваться после релаксации СОП работа деформационной гальванопары продолжается, При больших промежутках времени между скачками деятельность деформационной гальванопары обусловливает существенное чисто коррозионное углубление трещины, а также и дополнительное поступление водорода в металл. Для решения вопроса о том, возможна ли работа подобной гальванопары на скачкообразном этапе развития трещин, необходимо выяснить, в какой степени СОП, а также бывшая (состарившаяся) СОП способны к де- [c.85]

    В процессе возникновения СОП вследствие деформации нормального отрыва на поверхности появляются деформационные образования (полосы и линии скольжения), поэтому последующее деформирование растяжением уже не вызьшает заметного изменения поверхности. По-видимому, это является причиной отсутствия деформационного рачблагораживания потенциала при деформации-г,бывшей СОП, Полученные данные свидетель-стауют о том, что э, д. с, предполагаемой деформационной коррозионной гальванопары ( пары Эванса ), когда вершина трещины состоит из СОП (вернее, из бывшей СОП), практически равна нулю, т. е, вершина, механические напряжения в которой выше, чем на ее стенках, в данном случае не может быть только за счет этого активным анодом. Таким образом, есть основания полагать, что, д-альванопара Эванса , определяя чисто коррозионный этап развития трещин, не является определяющей на этапе ее скачкообразного подрастания, когда в вершине трещины образуется СОП. [c.87]

    Анализ уравнений (3), (5), (6), (8), (9), а также (11) и (14) показывает, что чисто коррозионное углубление трещины на плавном и скачкообразном этапах ее развития определяется плотностью тока на аноде, а наводороживание — силой тока рассмотренной коррозионной гальванопарь . Сила (плотность) тока зависит от величины з. д. с. и а- Таким образом, сила иплот-ность тока коррозионной короткозамкнутой деформационной гальванопары с неполяризуемым катодом — инвариантные (независимые) характеристики коррозионно-водородного разупрочняющего воздействия средь . Экспериментально определить их в реальной трещине практически невозможно. Поэтому создаются модельные гальванопары, условия работы которых, по возможности, воспроизводят условия в трещине, [c.89]

    После очередного скачка в трещине работает активная коррозионная гальваноПара, где анод — СОП по месту микронадрыва, а катод — стенки трещины, которым отвечает стационарный потенциал по месту бывшей СОП, По истечении периода активности СОП, характеризуемого временем t, работа гальванопары угасает. Рассмотрим развитие трещины коррозионного растрескивания углеродистых сталей в 3 %-м водном растворе Na l. Анализ процессов, протекающих в трещине (см. рис, 6), дает возможность предположить следующее в моМент скачка происходит механический микронадрыв металла в вершине трещины по месту, ослабленному водородным охрупчиванием, в результате чего трещина подвигается на величину А / , После скачка трещины на величину Д/м возникает СОП, на которой усиленно протекает анодный процесс, вследствие работы гальванопары с электродами СОП — бывшая СОП, а также реализуется подкисление нейтральной среды в связи с гидролизом Продуктов коррозии. Последнее способствует протеканию катодного процесса частично с водородной деполяризацией. Активный локальный анодный процесс по всему фронту СОП после скачка ведет к расширению трещины, а также ее коррозионному продвижению на величину Д /к в глубь металла. При этом чисто коррозионное расширение трещины не превышает 2А / . [c.90]

    Работа коррозионной гальванопары с электродами общая поверхность трещины (т, е. поверхность бывшей СОП) — поверхность детали ( старая поверхность, являющаяся катодом), которая может функционировать практически весь период до-критического подрастания трещины, но не в состоянии обеспечить заметного коррозионного продвижения трещины за это время, поскольку общая плотность коррозионного тока D на аноДе вследствие его большой площади (21 ) весьма мала. По-видимому, эта пара, равно как и пара дифференциальной аэрации, влияет на коррозионное подрастание трещины только в самом начале ее развития, когда анодная (по отношению к поверхности детали) площадь ее стенок еще очень незначительна. Из этого следует, что на рассматриваемом этапе чисто коррозионное подрастание трещины реализуется преимущественно за счет локальной коррозии по месту СОП в ее вершин . [c.99]

    Указанная выше разность потенциалов характеризует з. д. с. деформащюнной коррозионной гальванопары, или, 1Львано-пары Эванса , которая определяет чисто коррозионный зтап продвижения трещины. Если эта з. д. с. не превышает общий уровень фоновой электрохимической гетерогенности поверхности, локальной коррозии в вершине петтинга не будет и перерождение питтинга в собственно трещину не произойдет. [c.104]

    Весьма чаото контактный 016,май являетоя нежелательным процессом. Например, -коррозия может усилиться в присутствия ионов злектрогаоложительного металла из-за их восстановления ДО металлического состояния и об-разования коррозионных гальванопар с основным металлом [18—21] выделение контактного осадка способно препятствовать получению прочно сцепленных с основой алектролитических покрытий [22—27] и т. д. [c.114]

    Большое значение имеет не только химическая неоднородность поверхности металла, но и его внутренняя структура, как результат той или иной механической обработки металла. Например, при контакте двух участков металла — деформированного и недеформирован-ного—может возникнуть коррозионная гальванопара, в которой анодом служат деформированные участки .  [c.380]


Виды коррозии, защита и хранение металлических изделий

Виды коррозии, защита и хранение металлических изделий

Несоблюдение правил хранения может привести к порче продукции. Гарантия производителя на изделия из оцинкованной стали предоставляется только в том случае, если соблюдены все условия транспортировки, хранения и монтажа изделий.

Основой оцинкованных изделий служит стальной лист, на котором под внешним воздействием атмосферы возможно возникновение коррозии. Чтобы этого избежать тонколистый стальной прокат обработан несколькими защитными слоями: цинковым и несколькими полимерными покрытиями, которые препятствуют прямому контакту стали с внешней средой.

Если оцинкованная сталь подвергается воздействию влаги (дождь, роса, конденсат) в среде, где не хватает кислорода, то вода быстро реагирует с цинком и постепенно разъедает покрытие. Наиболее распространённые условия, в которых появляется белая ржавчина, — изделия хранятся в заводской упаковке и/или плотно прижатыми друг к другу. 

Физико-химические процессы разрушения металла

Коррозия — это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металла, вследствие химического или электрохимического взаимодействия металла с окружающей средой. 

Различают химическую и электрохимическую коррозию. 

Химическая коррозия — коррозия металла в газовой и жидкостной среде, не проводящей ток. Коррозия этого вида состоит в окислении металла в результате непосредственного его химического взаимодействия с окружающей средой. В таких средах, как воздух, продукты сгорания каменного угля и других видов топлива (нефть, бензин, керосин, смазочные масла) обычно развивается химическая коррозия.

Но наличие даже небольших количеств влаги в указанных веществах может в большей или меньшей степени сообщить коррозии электрохимический характер. Химическая коррозия в чистом виде — достаточно специфическое явление, преобладающее в средах, достаточно закрытых для окружающего природного воздействия. Большое практическое значение имеет электрохимическая коррозия.


  
Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия имеет характер анодного окисления металла, которое может протекать по двум различным механизмам:  

– гальванокоррозия — окисление металла, являющегося анодом самопроизвольно возникающей гальванической цепи; 

– электрокоррозия — окисление металла, являющегося анодом своеобразной электролизной системы, самопроизвольно возникающей под влиянием тока от внешнего источника.

Гальванокоррозия

При гальванокоррозии основная масса металла обычно играет роль анода. В качестве материала катода могут служить самые разнообразные вещества, но обязательно являющиеся электронными проводниками. Сюда относятся более электронофильные металлы, чем анод. Например, по отношению к железному аноду такими металлами являются Sn, Pb, Cu, Hg, Ag и т.п. Роль катодов может выполнять и ряд электропроводящих неметаллических материалов, среди которых назовём ржавчину, зёрна графита, угля, цементита (карбида железа Fe3C), шлаковые включения в металл и т.д. 

Процессы, протекающие при гальванокоррозии, рассмотрим на двух примерах, представляющих практический интерес: коррозию железа в контакте: а) с цинком и б) с оловом во влажном воздухе. 

а) Коррозионный процесс в гальванопаре Zn/Fe. Цинк, как сравнительно более химически активный металл, подвергается анодному окислению и переходит в состояние ионов. 

Реакция на аноде**: 2Zn – 4e- → 2Zn** (окисление).
Реакция на катоде: 2h3O + O2 + 4e- → 4OH’ (восстановление).
Вторичная реакция: 2Zn** + 4OH’ → 2Zn(OH)2.

В процессе работы коррозионной гальванопары Zn/Fe окисляется, разрушается цинк. За счёт электронов последнего железо предохраняется от коррозии.  

б) Коррозионный процесс в гальванопаре Sn/Fe. В данном случае железо более химически активный металл, чем олово. Катодом гальванопары будет олово, а анодом — железо. 

Реакция на аноде**: 2Fe – 4e- → 2Fe** (окисление).
Реакция на катоде: 2h3O + O2 + 4e- → 4OH’ (восстановление).  

Они приводят к образованию бурой ржавчины. 

Таким образом, в процессе работы рассматриваемой гальванопары окисляется и разрушается железо, а олово остается без изменения.

На практике подобные явления встречаются при коррозии оцинкованного и луженого железа. В случае нанесения на железо менее химически активного металла (Sn, Cu, Ni, Cr, Ag, Au), для придания поверхности декоративных и других полезных свойств, защита железа происходит путем его изоляции от внешней среды. При повреждении внешнего защитного слоя начинают протекать описанные реакции и железо ржавеет. 

Коррозионные элементы могут возникать во всех случаях, когда в присутствии электролита соприкасаются металлы, различающиеся между собой электродными потенциалами. 

Особо нужно отметить влияние температуры. Повышение температуры ускоряет физические и химические процессы. В водной среде это особенно заметно при температуре около 60°С. При температуре около 70°С в гальванопаре Zn/Fe может произойти изменение потенциала цинка, в результате чего цинковое покрытие становится катодам, а железо анодом. Отмечают, что изменению полярности цинка способствуют низкое содержание в воде кислорода и высокое бикарбонатов. В таких условиях коррозировать будет железо.

Электрокоррозия

К электрокоррозии относятся случаи электрохимической коррозии металлов, протекающие под влиянием электрического тока от внешнего источника. Здесь в основе явления, как уже отмечалось, лежит самопроизвольно возникающий процесс электролиза. В качестве примера рассмотрим электрокоррозию под влиянием так называемых блуждающих токов. 

Металлические листы с полимерным покрытием, сложенные в пачку, представляют собой электрический конденсатор, где металлическая основа листа представляет собой обкладки конденсатора, а полимерное покрытие — диэлектрический слой между обкладками. В следствие неравномерности нагрева листов, воздействия внешних источников энергии и других факторов окружающей среды между различными листами пачки могут возникать разности электрического потенциала. 

В воде любого типа в большем или меньшем количестве содержатся растворенные соли, коллоидные и взвешенные вещества, живые микроорганизмы, в воду попадают частицы пыли и дыма. Поэтому при изучении поведения цинка и цинковых покрытий в водных средах воду следует рассматривать как коррозионный электролит. Если торцевую часть листов с разностью электрических потенциалов поместить в раствор соли, которым могут являться атмосферные осадки и конденсат, то возникает естественный процесс электролиза. На одном из листов, на его торцевой части, будет происходить анодное окисление металла, т.е. его коррозия. 

Состав электролита, в особенности величина его рН, существенно влияет на скорость коррозии. Так, повышение концентрации Н’-ионов (кислая среда), как правило, резко убыстряет разрушение металла. 

Повышение концентрации ОН’-ионов (щелочная среда) в электролите замедляет коррозию таких металлов, как Fe, Mg в следствии образования гидроокисных защитных плёнок. 

У металлов Al, Zn, Pb повышение щелочности среды на разрушение этих металлов действует убыстряющим образом т.к. гидроокиси этих металлов растворимы в щелочах. Описанная особенность этих металлов является причиной такого явления как белая ржавчина. 

Белая ржавчина на цинковом покрытии

Цинк — сравнительно реактивный металл, он активно реагирует с кислотами и щелочами. Лучше всего он проявляет свои антикоррозионные свойства в рН нейтральной среде. Долговечность цинкового покрытия зависит от формирования оксидно-карбонатной пленки. После окончательного формирования оксидно-карбонатной пленки уровень коррозии цинковых покрытий становится очень низким — не более двух микрон в год в нейтральной среде.
Химические реакции, требуемые для формирования этой плёнки, занимают некоторое время (от нескольких недель до нескольких месяцев): 

1. Фаза окисления 2Zn + O2 = 2ZnO
2. Фаза гидратации 2Zn = 2h3O + O2 = 2Zn(OH)2
3. Карбонизации 5Zn(OH)2 = 2CO2 + 2ZnCO3.3Zn(OH)2 + 2h3O

На последнем этапе окончательно формируется трудно растворимый основной карбонат цинка, который обеспечивает надежную антикоррозионную защиту цинковому слою при негативном воздействии влаги. В условиях относительно сухой среды протекают все три реакции, и на поверхности оцинкованного изделия формируется оксидно-карбонатная плёнка, будучи почти непроницаемой для кислорода и влаги, резко ограничивает дальнейший процесс взаимодействия цинка с кислородом.  

Иное происходит, если изделие свежеоцинкованное или на нём присутствуют места без сформированного плёночного покрытия (в частности, срезы профилированной продукции) хранится в условиях, когда на него воздействует дождь, роса, конденсат, а подвод углекислого газа и кислорода, способствующего образованию плотной оксидно-карбонатной пленки затруднен. В этом случает происходят только фазы окисления и гидратации. В результате получаются гидроксид и оксид цинка — вещества в виде белого порошка, обладающие низкой адгезионной способностью к поверхности, легко пропускающие кислород к цинку, допускающие его последующее окисление и развитие процессов образования белой ржавчины.

Еще одним случаем, представляющим опасность образования белой ржавчины, являются участки соприкасающихся между собой поверхностей оцинкованных изделий с уже окончательно сформировавшейся оксидно-карбонатной плёнкой. В этих местах задерживается дождевая влага (или конденсируется влага из воздуха при нахождении изделий на воздухе при температуре ниже точки росы), а испаряется она в последнюю очередь. Во всех природных водах присутствует углекислота, которая может находиться в воде в виде растворенного газа СО2 и недиссоциированных молекул Н2СО3 или ионов НСО3- и СО3в2-. Углекислота и присутствующие в воде нитраты, сульфаты, хлориды без доступа кислорода разрушают образующуюся на поверхности цинка оксидно-карбонатную пленку и тем самым усиливают коррозию, приводящую к образованию белой ржавчины. 

При очень длительном хранении (от полугода) оцинкованных изделий с полимерным покрытием в неблагоприятных условиях,  оксид  и гидроксид цинка — вещества в виде белого порошка может выделяться и на поверхности полимерного покрытия (в особенности на обратной стороне листа, который как правило покрыт только грунтовым полимерным слоем).
В благоприятных (для белой ржавчины) условиях разъедание цинка может происходить при уровнях коррозии в 20–50 раз больших, чем обычно предполагается. 

Условия хранения и эксплуатации

Из всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы. 

Цинковое покрытие стальных изделий хорошо работает как защитный слой в нейтральной сухой или влажной воздушной среде и при кратковременном воздействии воды со свободным доступом кислорода. При таких условиях работает эффект гальванопары Zn/Fe — эффект оксидно-карбонатной пленки. Такие условия соответствуют нормальным условиям эксплуатации изделий. 

В случае долговременного нахождения стальных оцинкованных изделий, сложенных в пачку, в водной среде при ограниченном доступе кислорода и повышенной температуре (более 70°С), начинают протекать реакции, при которых защитные эффекты перестают работать. Происходит активное разрушение защитного слоя. Как правило, такие негативные условия складываются при неправильном хранении изделий. При нарушении условий хранения риск поражения коррозией значительно выше, чем при неправильной эксплуатации или монтаже.

Правила хранения оцинкованных изделий:

• Изделия хранятся в заводской упаковке НЕ более 1 (одной) недели с даты поставки. Пачки в заводской упаковке укладываются на ровное место на бруски с шагом 0,5 м. 

При необходимости хранения профилированной продукции более 1 (одной) недели ее размещают под навесами или в крытых неотапливаемых, сухих помещениях без прямого воздействия солнечных лучей и осадков (в соответствии с ГОСТ 7566).

Изделия следует распаковать (снять заводскую упаковку), расположить на ровной поверхности и переложить каждый лист одинаковыми рейками (штабель высотой до 70 см)

• Хранение на открытом воздухе допускается только на период монтажных работ. Изделия должны быть расположены под небольшим наклоном в 3° так, чтобы между ними обеспечивались свободная циркуляция воздуха и слив воды. 

• Максимальный срок хранения во всех вышеперечисленных условиях не должен превышать 2 (двух) месяцев с даты поставки.




Используемая литература:
  1. «Общая химия» учебники и учебные пособия для высших сельскохозяйственных учебных заведений. А.Г. Кульман. Издательство «Колос» 1968.
  2. «Курс общей химии» учебник для студентов вузов. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Гуськова Л.Г. и др. под ред. Коровина Н.В. Высш. школа 1981.
  3. «Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудовани и сооружений» Справочник в 2т. Т1. Под ред. Герасименко А.А. М. Машиностроение. 1987.
  4. «Основы учения о коррозии и защите металлов» Дж. Скалли. Перевод с английского проф. А.В. Шрейдера. Издательство «Мир», Москва 1978.
  5. СТБ 1527-2005 «Профили металлические холодногнутые для наружной облицовки фасадов зданий и комплектующие изделия к ним».
  6. СТБ 1382-2003 «Профили металлические холодногнутые для кровель и комплектующие изделия к ним».
  7. ГОСТ 7566-2018 «Металлопродукция. Правила приемки, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение».

Как совместить несовместимое (о коррозии металлов)

Разнородные металлы при их непосредственном контакте «выносят» друг друга далеко не всегда. Нередко они образуют довольно сильную гальваническую пару, что приводит к коррозии одного из контактирующих металлов, а иногда и к «схватыванию» этого соединения, делая невозможной его последующую разборку для ремонта.

На память приходит случай из собственной практики, когда я, еще будучи молодым инженером, работал на автогиганте. Мы доводили новую систему автомобиля — экономайзер с электронным управлением. И столкнулись с тем, что после некоторого пробега машины входящие в систему электромагнитные клапаны, покрытые никелем, наотрез отказывались выворачиваться из своих гнезд. А снимать клапаны приходилось довольно часто — для проверки. Если же их вывинчивали «насильно», они выходили «с мясом» — вся резьба клапанов была сплошняком покрыта алюминием, выдранным из смесительной камеры карбюратора.

Чтобы избежать подобной неприятности, резьбу смазывали, в том числе и графитовой смазкой, но ничто не помогало. Попробовали было заменить никелевое покрытие клапанов на кадмиевое, но тогда клапаны засели и вовсе «намертво». Чтобы их вывернуть, обычного полуметрового динамометрического ключа (до 10 кгс) уже не хватало — пришлось орудовать ломом. Правда, покрытая кадмием резьба теперь выходила из камеры без привычной алюминиевой корки. Дефект устранялся, если на резьбу наносили слой цинка. Но цинк нас тоже не устраивал. Покрытие из него нестойкое, оно быстро истиралось и вода, всегда содержащаяся в бензине, вызывала ржавление клапанов, которые просто переставали действовать.

Лишь применив комбинированное покрытие «хром по никелю», мы навсегда избавились от этого дефекта. (Никель по-прежнему был нужен, поскольку хром не хотел ложиться на металл клапана.)

Обратившись уже после к таблице совместимости металлов (она тогда была почему-то секретной!), мы убедились, что наш чисто эмпирический выбор был сделан правильно. Жаль только, что из-за элементарной неразберихи так много времени было тогда убито впустую. Вот если бы эта «секретная» табличка была бы у нас тогда под рукой…

На таблице 1 эти «секретные» данные представлены в сокращенном виде. Из нее видно, что алюминий вполне может контактировать с цинком и хромом (знак +). А вот контакт с никелем ему противопоказан (знак -). Графу с кадмием я не привожу потому, что кадмирование сейчас почти повсеместно отменено из-за канцерогенности этого процесса.

Таблица 1. Гальваническая совместимость металлов

Анализ таблицы 1 показывает, что медь и ее сплавы (латуни и бронзы), алюминий и его сплавы (дюрали), а также олово и его сплавы (припои ПОС) ведут себя синхронно. Значит, эту таблицу можно упростить (см. таблицу 2).

Таблица 2. Упрощенный вид таблицы 1

Это упрощение облегчает пользование таблицей. Но все равно это не решает проблемы в полной мере. Ведь запоминать наизусть, словно «долбицу умножения», столь громоздкую таблицу (состоящую из 49 клеток) вряд ли кто будет. А каждый раз разыскивать таблицу, прежде чем приладить одну деталь к другой, никакой любитель мастерить тоже не будет. Как же быть?

Попробуем переложить таблицу 2 на ряд формальных (мнемонических) фраз, а именно:

1. Сталь (нелигированная!) не любит медь.

2. Алюминий не любит медь и никель, а с оловом его нужно обязательно паять (буква П).

3. Медь не любит сталь, алюминий и цинк, а с оловом ее нужно паять.

4. Хром любит всех, а с оловом нуждается в пайке.

5. Никель не любит алюминий, а с оловом его нужно паять.

6. Цинк не любит медь.

7. Олово любит сталь и цинк, а с остальными — пайку.

Можно заметить, что 6-е высказывание лишнее. Ведь в 3-м высказывании уже содержится «нелюбовь» меди к цинку, а односторонней любви среди металлов не может быть (во всяком случае, мы будем так условно считать). Значит, 3-е высказывание отбрасывать уже нельзя. Затем, 1-е высказывание оказывается лишним: «нелюбовь» стали и меди следует из 3-го высказывания. Далее, 7-е высказывание тоже, видимо, требуется сохранить. Тогда 4-е высказывание будет лишним — слова «с оловом нуждается в пайке» косвенным образом содержатся в 7-м высказывании. Потом, 2-е высказывание тоже требует сохранения, вот только слова «а с оловом его нужно паять» лишние (это и так ясно из 7-го высказывания). Наконец, в 3-м высказывании слово «алюминий» лишнее: «нелюбовь» меди и алюминия уже содержатся во 2-м высказывании. Дальше минимизировать нам уже нечего.

Таким образом, после ряда упрощений мы получили уже не семь, а всего лишь три высказывания:

1. Алюминий не любит никель и медь.

2. Медь не любит сталь и цинк.

3. Олово любит сталь и цинк, с остальными — пайку.

Как стихотворение, эти простые фразы запомнит едва ли не каждый. Они помогут вам правильно ориентироваться при работе с металлом, даже не имея под рукой никакой таблицы.

2-я фраза наиболее показательна: смоченная обычной водой медь беспощадно разрушает сталь и цинк. Помирить их сможет, например, облуживание «агрессивной» меди (полуда не страшна ни стали, ни цинку). «Агрессия» меди распространяется и на алюминий. Спасти последний может лужение меди, а также ее цинкование и хромирование, но не никелирование. Хотя облудить разрешается и алюминий, благо рецептов этой операции сейчас существует уже немало. Спасет лужение алюминий и от «агрессии» со стороны никеля. Следовательно, все конфликты, содержащиеся в 1-й и 2-й фразах, мы разрешили. Ну а к 3-й фразе комментарии, как говорится, излишни.

Откуда известно, какой металл пострадает в нежелательной (или, наоборот, нужной нам) гальванической паре? А из ряда активности металлов. Воспроизведем его частично: Аl, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, Cu. Этот ряд показывает, что алюминий (AI) тут наименее активный металл, то есть самый слабый, а медь (Си), наоборот, наиболее активный металл, то есть она самая сильная. Поэтому в паре, скажем, железо (Fe) и медь (Cu) безусловным победителем окажется медь, то есть разрушаться будет только железо.

Поэтому непременно нужно сказать, что все плюсы и минусы, указанные в таблицах, весьма условны. Любые два разнородных металла образуют гальваническую пару. Только в одних случаях она «сильная», а в других «слабая». К примеру, таблица говорит о допустимости контакта олова (полуды) и стали. Однако попробуйте закопать в землю вскрытую консервную банку. Вскоре от нее останется одна ржавчина с остатками полуды. Влага, а главное соли, приведут к тому, что когда-то защитный слой полуды теперь неизбежно разрушит жесть. Вот если бы контакт полуды и жести не был бы открыт (то есть банка была бы цела), этого бы не произошло.

То же самое можно сказать и контакте стали и цинка. Таблица нам рекомендует эту пару. Но вот если это соединение поливать соленой водой, цинк (Zn) будет непременно разрушаться. Именно на этом как раз и обоснована весьма популярная сейчас анодная защита кузова легкового автомобиля.

Цинковую пластинку надежно прикрепляют к кузову (с небольшим зазором, но без электрического контакта с кузовом). Контакт же пластинки с кузовом производится отдельным проводом, идущим от пластинки (провод крепят к кузову на некотором удалении от пластинки).

Когда всегда имеющаяся на асфальте в сырую погоду соленая вода начнет поливать кузов и цинковую пластинку, в зазоре образуется электролит: пара «кузов-пластинка» превратится в элементарную батарейку. При этом ток от этой батарейки начнет течь через упомянутый провод и кузов машины. Цинк, как более «слабый» в гальванопаре «цинк-железо», начнет разрушаться, предохраняя стальной кузов от коррозии. Установите у себя на автомобиле десяток таких пластин — ржавление кузова прекратится.

Чтобы защитить от коррозии стальную ограду (например, на кладбищенской могиле), достаточно в землю вкопать четыре-пять цинковых пластин, соединив с ними проводом верх ограды. «Батарейкой» (вернее, гальваническим элементом) тут будет сама влажная земля. Такая анодная защита мало чем отличается от автомобильной.

Выходит, «все врут календари», то бишь таблицы. Нет, не врут. Просто они ориентируют нас на обычные условия эксплуатации соединений, когда явной сырости, а тем более соли, нет. Да и в их присутствии урон будет минимальным. Поэтому не поленитесь запомнить найденные нами три предложения. Они помогут вам выполнять свои самоделки грамотно.

Задачи к разделу Коррозия металлов

Решение.

Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.

К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором. Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора.

Для протекторной защиты никеля подойдут, например, железо и цинк:

ENi2+/Ni = — 0,250 В

EFe2+/Fe = — 0,440 В

EZn2+/Zn = — 0,763 В

 

При электрохимической коррозии в среде азотной кислоты протекают следующие реакции:

Ni — Fe

А: Fe – 2e = Fe2+

K:  2H+ + NO3 + e = NO2 + H2O

Fe + 4H+ + 2NO3= Fe2++ 2NO2 + 2H2O

Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

 

Ni — Zn

А: Zn – 2e =Zn+

K:  2H+ + NO3 + e = NO2 + H2O

Zn + 4H+ + 2NO3= Zn 2++ 2NO2 + 2H2O

Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

 

Оценить коррозионную стойкость кадмия на воздухе при высоких температурах. Образец кадмия плотностью ρ = 8,65 г/см3, размером 45х25х1 мм после 150 часов окисления и снятия продуктов коррозии весил 10,0031 г.

Оценить коррозионную стойкость металла можно по формуле:

Kн = 365·h/τ

h = Δm/(S·ρ)

Найдем площадь поверхности металла:

S = 2·(4,5·2,5) + 2·(4,5·0,1) + 2·(2,5·0,1) = 23,9 см2

 

Масса металла до начала коррозии равна:

m1 = V·ρ = 4,5·2,5·0,1·8,65 = 9,7313 г

 

Убыль массы:

Δm = m1 – m2 = 10,0031 – 9,7313 = 0,2718

h = 0,2718/(23,9·8,65) = 0,0013 см = 0,013 мм

Kн = 365·0,013·24/150 = 0,76 мм/год

По десятибалльной шкале коррозионной стойкости металлов, определяем, что в данных условиях, кадмий соответствует 7 баллам и относится к пониженностойким металлам.

Гальваническая коррозия — NACE

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия (также называемая «коррозией разнородных металлов» или ошибочно «электролизом») относится к коррозионным повреждениям, вызванным соединением двух разнородных материалов в коррозионно-активном электролите. Это происходит, когда два (или более) разнородных металла приводят в электрический контакт под водой. Когда образуется гальваническая пара, один из металлов в паре становится анодом и корродирует быстрее, чем сам по себе, в то время как другой становится катодом и корродирует медленнее, чем в одиночку.

Любой (или оба) металла в паре могут или не могут корродировать сам по себе. Однако при контакте с разнородным металлом скорость самокоррозии изменяется:
Коррозия анода ускоряется. Коррозия катода замедляется или даже прекращается. Гальваническая муфта — основа многих методов мониторинга коррозии

Движущей силой коррозии является разность потенциалов между различными материалами. Биметаллическая движущая сила была открыта в конце восемнадцатого века Луиджи Гальвани в серии экспериментов с обнаженными мышцами и нервами лягушки, которые сокращались при подключении к биметаллическому проводнику.Позже этот принцип был применен на практике Алессандро Вольта, который в 1800 году построил первый электрический элемент или батарею: серию металлических дисков двух типов, разделенных картонными дисками, пропитанными кислотными или солевыми растворами. Это основа всех современных аккумуляторов с жидкими элементами, и это было чрезвычайно важное научное открытие, потому что это был первый найденный метод генерации постоянного электрического тока.

Этот принцип был также разработан сэром Хамфри Дэви и Майклом Фарадеем для полезной защиты металлических конструкций в начале девятнадцатого века.Протекторная коррозия одного металла, такого как цинк, магний или алюминий, является широко распространенным методом катодной защиты металлических конструкций.

В биметаллической паре менее благородный материал станет анодом этой коррозионной ячейки и будет иметь тенденцию к коррозии с большей скоростью по сравнению с несвязанным состоянием. Более благородный материал будет действовать как катод в коррозионной ячейке. Гальваническая коррозия может быть одной из самых распространенных форм коррозии, а также одной из самых разрушительных.

Следующие примеры иллюстрируют этот тип атаки.
Гальваническая коррозия: винт из нержавеющей стали v стальная шайба с кадмиевым покрытием Гальваническая коррозия внутри горизонтального стабилизатора Гальваническая коррозия Статуи Свободы Контргайка с кадмиевым покрытием.
Относительное благородство материала можно предсказать, измерив его коррозионный потенциал. Хорошо известная гальваническая серия перечисляет относительное благородство определенных материалов в морской воде. Небольшое соотношение площадей анода и катода крайне нежелательно.В этом случае гальванический ток концентрируется на небольшой анодной площади. В этих условиях обычно происходит быстрая потеря толщины растворяющегося анода. Проблемы гальванической коррозии следует решать путем проектирования, в первую очередь избегая этих проблем. Ячейки гальванической коррозии могут быть созданы на макроскопическом или микроскопическом уровне. На микроструктурном уровне различные фазы или другие микроструктурные особенности могут подвергаться воздействию гальванических токов

Гальваническая пара — обзор

3.10.3 ВЛИЯНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ МУФТЫ (РИС. 3.12)

Обычной практикой является использование потенциала металла в серии ЭДС для прогнозирования его склонности к коррозии. В случае гальванических пар разность потенциалов между парами принимается как мера склонности пары к коррозии. В общем, чем больше разница между термодинамическими потенциалами металлов, образующих гальваническую пару, тем серьезнее будет величина гальванической коррозии. Это на основе термодинамики.Рассмотрим соединение цинка с золотом и цинка с платиной. Согласно термодинамическому подходу, разница между потенциалом цинка (EZn ° = –0,76 В) и золота (EAu ° = 1,50 В) выше, чем разность потенциалов цинка и платины (EZn ° = -0,76 В). , E Pt = + 1,2 В). Согласно термодинамическому подходу пара Zn-Au должна корродировать быстрее, чем пара Zn-Pt. Это, конечно, неверно и противоречит экспериментальным наблюдениям. Таким образом, чисто термодинамический подход не мог служить хорошей основой для прогнозов.Посмотрим теперь на точность прогнозов, сделанных на основе кинетики. Изучите рис. 3.12, показывающий гальваническую связь цинка с золотом и платиной.

Окисление цинка поляризует электрод в благородном (положительном) направлении, а катодное восстановление водорода — в активном (отрицательном) направлении. Пересечение двух кривых дает i corr для Zn. Плотность тока обмена водорода на цинке, Au и Pt показана на диаграмме. Плотность обменного тока для цинка показана на первой кривой на рис.3.12. Кривые окисления золота и платины на диаграмме не показаны, поскольку указанные металлы не окисляются в HCl. Пересечение кривой восстановления водородом золота с кривой окисления цинка дает i corr и i corr цинка, связанного с золотом (Au), а пересечение кривой окисления цинка с платиной дает i corr и E corr цинка в сочетании с платиной.

Ясно видно, что наибольшее значение i corr показывает связь Zn – Pt.Значение i corr пары Zn-Au явно намного ниже, чем пары Zn-Pt. Скорость реакции восстановления водородом является максимальной на поверхности платины io (H на Pt) = 10 −3 А / см 2 , затем идет золото i 0 (H на Au) = 10 −6 А / см 2 . Скорость восстановления водорода очень мала для цинка i 0 (H + / H 2 на Zn) = 10 -10 А / см 2 . Как видно на рис.3.12, пары Zn-Pt i corr выше, чем пары Zn-Au, следовательно, скорость коррозии пары Zn-Pt выше, чем у пары Zn-Au. Этот результат противоположен результату, полученному на основе только термодинамических потенциалов, но верен из-за эффекта кинетики. Золото — плохой катализатор выделения водорода i 0 (H на Au) = 10 −6 А / см 2 , по сравнению с i 0 (H на Pt) = 10 −3 А / см 2 .

Цинк, когда он связан с платиной, поэтому коррозирует с гораздо большей скоростью, чем когда он связан с золотом. Вышеупомянутые прогнозы основаны на кинетике реакций и, следовательно, являются более точными и полными, чем прогнозы, основанные на термодинамических потенциалах. Последнее часто может вводить в заблуждение, и если будет сделан точный прогноз, например, в случае активной металлической связи, это может быть скорее совпадением, чем правилом.

Гальваническая реакция: несовместимые металлы, вызывающие коррозию

Во время технического обслуживания в 1980-х годах рабочие обнаружили, что у Статуи Свободы была серьезная структурная проблема: внутренняя опорная система статуи из кованого железа ржавела, потому что изолирующий слой шеллака между железом и медью вышел из строя, что привело к гальванической коррозии. происходить.Хотя это не был верный рецепт структурной катастрофы, это все же была серьезная структурная проблема, на которую потребовались миллионы долларов и месяцы работы, чтобы гарантировать, что структурная целостность Леди Либерти будет лучше подготовлена ​​к тому, чтобы выдержать испытание временем.

В то время как атмосферная и щелевая коррозия являются одними из наиболее распространенных причин ухудшения состояния металла в конструктивных элементах, гальваническая коррозия, еще одна распространенная причина ухудшения качества металла, также широко распространена. Тем не менее, многие представители строительной индустрии часто неправильно понимают эту пагубную химическую реакцию.

Как дизайнер, строитель, инженер или архитектор, работающий с наружными металлами, вы, возможно, слышали о термине гальваническая коррозия (также известная как биметаллическая коррозия) или, по крайней мере, знакомы с концепцией оцинкованных металлов. такие как сталь, покрытая тонким слоем цинка для предотвращения ржавчины, в которых используется «контролируемая» форма гальванической коррозии для достижения своих коррозионно-стойких свойств.

В то время как большинство людей знают, что гальваническая коррозия опасна, немногие знают, как она работает, как ее реальные последствия сказываются с точки зрения структурной безопасности и что можно сделать, чтобы этого избежать.

В этой статье содержится важная информация о гальванической коррозии и связанных с ней соображениях безопасности.

Что такое гальваническая коррозия?

Проще говоря, гальваническая коррозия — это повреждение или разрушение металла, которое происходит между разнородными металлами из-за электрохимической реакции. В частности, это происходит, когда два разных металла вступают в контакт друг с другом и либо были погружены в воду, либо смочены электролитом, при этом коррозия происходит вокруг точки, где встречаются два металла.Кроме того, эта реакция может катализироваться веществами, которые увеличивают проводимость воды, например солью, и, таким образом, скорость коррозии может варьироваться в зависимости от среды, в которой происходит реакция.

Гальваническая коррозия возникает из-за того, что каждый металл имеет свой собственный потенциал электропроводности. Эта разница в потенциале электродов, в свою очередь, вызывает коррозионную атаку на положительно заряженный металл (анод), заставляя его растворяться в электролите.

Чаще всего гальваническую коррозию можно увидеть в водопроводных системах, где медная труба напрямую соединена со стальной или железной трубой.При контакте оба металла могут подвергнуться гальванической коррозии из-за электрического или гальванического тока, протекающего на аноде и катоде пары металлов.

Помимо солености окружающей среды, серьезность гальванической коррозии, которая возникает при соприкосновении двух металлов, зависит также от нескольких других факторов, в том числе:

  • Несходство двух участвующих металлов и разность электродных потенциалов каждого из них.
  • Поверхность каждого металла и наличие на ней защитной пленки.
  • Свойства электролита, включая скорость потока, объем, температуру, ионные частицы, проводимость и pH.
  • Наличие поблизости бетона, заделанного ацетатом натрия.
  • Влажность, влажность, воздействие солнца, перепады температуры и т. Д. Окружающей среды.
  • Геометрические и физические факторы, такие как площадь поверхности, точка контакта и расстояние между металлами.
  • Металлургические свойства, такие как сплав сплава, механическое нарушение и термообработка.
  • Другие факторы, такие как обратимые электродные потенциалы, химические реакции и микробиологические факторы.

Примеры электрохимической коррозии

В дополнение к примеру со Статуей Свободы, приведенному в начале этой статьи, было несколько других громких примеров гальванической коррозии, влияющей на целостность конструкции.

Еще один из этих известных примеров — собор Святой Марии в Токио, известная католическая церковь, построенная в 1964 году с уникальным металлическим дизайном.В 2002 году была опубликована фотография здания, на которой была запечатлена крыша из нержавеющей стали, и хотя она была грязной, она была полностью защищена от коррозии. Однако всего несколько лет спустя крыша здания обвалилась во время шторма. Как это случилось? Что ж, за прошедшие годы неметаллический разделитель между металлической крышей и металлической конструкцией значительно испортился. Как только этот инертный сепаратор был утерян, гальваническая коррозия вызвала отказ опорной системы из углеродистой стали. К сожалению, это общая тема для многих из этих ярких примеров: дизайнеры часто не понимают, что если система облицовки или крыши рассчитана на срок службы в течение всего срока службы здания, то то же самое должно относиться и к несущей конструкции.

Конечно, не все из нас работают с ультрасовременными металлическими церквями в Японии, так какие еще реальные примеры последствий гальванической коррозии для безопасности, с которыми может столкнуться средний архитектор или дизайнер? Допустим, вы хотите построить фасад из нержавеющей стали, который крепится шурупами. Теперь, если вы выберете винты, покрытые цинком, нержавеющая сталь будет агрессивно разъедать цинк, потому что крепежные детали, покрытые цинком, атакуют этот разнородный металл со всех сторон.Очевидно, что это плохо: винты и анкеры жизненно важны для структурной целостности, а коррозия винтов может привести к разрушению конструкции. Не говоря уже об уродливых следах ржавчины и белой коррозии, которые будут кровоточить по обшивке здания, когда металл разъедает.

Таким образом, рекомендуется выбирать застежки с цинковым покрытием на металле, если ваш металл такой же или имеет такое же благородство, что и цинк. Другими словами, вы можете выбрать оцинкованные крепежные детали для использования с алюминием, поскольку он намного ближе к цинку в гальванической серии (рейтинг молекулярного сходства различных металлов) и, следовательно, менее отличается, что, в свою очередь, означает, что не будет много коррозии.Однако вы можете полностью избежать гальванической коррозии, выбрав подходящие металлические анкеры. Так, например, выбор цинка вместо цинка будет иметь наименьший риск коррозии. Воспользуйтесь приведенной ниже таблицей, чтобы лучше понять, какие металлы лучше всего работают вместе без возможности гальванической коррозии:

Нажмите, чтобы увеличить

Как предотвратить гальваническую коррозию

Принимая во внимание реактивность и благородство металлических конструкционных материалов при выборе строительных компонентов, это один из способов предотвращения коррозии в результате гальванического взаимодействия, но не единственный.Также возможно предотвратить гальваническую реакцию в металлических конструкциях и материалах, выбрав соответствующие строительные материалы и компоненты. Вот несколько примеров:

  • Предотвращение электрических соединений: в случаях, когда необходимо соединить два разнородных металла, лучше всего разделить их любым непроводящим компонентом, например, диэлектрическими фитингами на трубах.
  • Использование коррозионно-стойких соединителей: при соединении двух разнородных металлов, например, в случаях, когда медь используется с железными трубами, лучше использовать паяное или паяное соединение вместо резьбового или механического, поскольку первое более прочное, чем последний.
  • Выбор правильного размера или площади соединяемых металлов: когда дело доходит до соединения двух разнородных металлов, более благородный металл должен иметь меньшую площадь, а менее благородный металл — большую площадь.
  • Используйте антиоксиданты: при работе с медью или алюминием используйте антиоксидантные пасты.
  • Предотвращение контакта с электролитом: покрытие металлов гидрофобными веществами, такими как смазка, предотвращает контакт с электролитом, замедляя любую потенциальную коррозию.
  • Правильное использование защитных покрытий: если вы используете антикоррозионную краску или покрытие, убедитесь, что покрыты оба металла, а не только один.
  • Использование расходуемого анода: в некоторых случаях вы также можете покрыть компонент материалом, который служит «жертвенным анодом». Таким образом, когда коррозия все же происходит, она только отколет жертвенный анод и не повредит компонент под ним до тех пор, пока весь расходуемый анод не будет корродирован (как в случае с гальванизированным железом или сталью, в которых в качестве расходуемого анода используется тонкий слой цинка. для предотвращения ржавчины).

Всегда ли вредна электрохимическая коррозия?

Хотя гальванической коррозии обычно избегают любой ценой, в некоторых отраслях можно использовать контролируемую гальваническую реакцию для продления срока службы актива.Объединение металла с металлом, который находится выше в гальванической серии, может вызвать коррозию анода, одновременно защищая катоды анода, которые в противном случае были бы подвержены риску. Этот метод известен как катодная защита, и хотя он дорогостоящий, он часто используется для труднодоступных мест, таких как заглубленные трубопроводы или корпуса судов.

Заключение

Гальваническая коррозия — это дорогостоящая проблема, которая может не только привести к появлению некрасивых пятен ржавчины и металлической отделки, но также является серьезным фактором безопасности, который может привести к катастрофическому и смертельному разрушению конструкции, если его не остановить.Однако, приняв некоторые меры, можно обеспечить безопасность ваших зданий от гальванической коррозии. Помните об этих факторах, чтобы предотвратить и контролировать гальваническую реакцию, а также обеспечить безопасность и долговечность вашего здания.

Если вам нужна дополнительная информация о коррозионных свойствах металлов, которые мы используем в наших продуктах, позвоните нам по телефону (631) 750-3000.

4 факта о коррозии разнородных металлов

Если вы строитель, вы, вероятно, уже знаете об опасностях объединения разнородных металлов.Это может привести к коррозии, выходу из строя арматуры и полному разрушению трубопроводных систем. Но не всегда легко понять первопричины коррозии разнородных металлов и способы ее предотвращения.

Мы вас прикрыли. Мы выделили то, что вам нужно знать о разнородных металлах, и изложили факты об этой коррозионной комбинации.

Что такое коррозия разнородных металлов?

Как вы, наверное, догадались по названию, разнородные металлы — это металлы и сплавы с очень разными свойствами.Но то, как они различаются, — вот что важно во время проекта. Металлы считаются непохожими, если их электродный потенциал сильно различается. Электродный потенциал говорит нам, насколько легко металл отдает свои электроны.

Простой способ взглянуть на разнородные металлы — через их место на гальванической шкале. Металлы, которые легко отдают свои электроны, считаются основными. Они попадают на одну чашу весов. С другой стороны, есть металлы, которые более скупы на свои электроны, которые считаются благородными металлами.Если у вас есть два металла с большим разрывом между тем, насколько они благородны или просты, вероятно, это разные металлы.

Когда вы соединяете благородный металл с основным металлом, это вызывает коррозию разнородного металла.

Итак, почему коррозия так важна и есть ли решения? Вот четыре важных факта, на которые есть ответы:

1. Он запускает электрохимическую реакцию

Когда один разнородный металл вызывает коррозию другого, это называется гальванической коррозией.Для возникновения гальванической коррозии вам понадобятся три вещи: два разнородных металла и электролит. Когда два разнородных металла соприкасаются, электролит запускает процесс коррозии. Некоторые распространенные электролиты — это вода, соли и бактерии.

Когда электроны движутся от анода (основной металл) к катоду (благородный металл), первый металл становится уязвимым для окисления. В случае углеродистой стали, которая сделана из железа, оксид железа или ржавчина образует и разъедает более слабый металл.

2. Может повредить трубопровод

Разные металлы могут разрушить трубопроводы и целые системы. Например, если у вас есть трубы, сделанные из благородного металла, такого как медь, и добавить фитинги из углеродистой стали, это может вызвать большие проблемы. В этом случае углеродистая сталь подвержена коррозии и разрушению. К сожалению, то же самое может случиться и в обратном направлении. Когда вы соедините благородный ограничитель с простой трубой, труба может заржаветь и лопнуть. В любом случае любой сбой может привести к краху всей системы.

3. Изменена история

Ошибка объединения разнородных металлов имела большие и очень публичные последствия. В 1980-х годах Статуя Свободы была подвергнута серьезной реконструкции, чтобы не разрушиться. Кожа статуи была сделана из меди, а изоляция изношена. Из-за этого железные опорные балки ложились на медь и ржавели.

Точно так же коррозия вызвала разрушение USS Independence и привела к разливу нефти в Санта-Барбаре.

4. Возможна остановка

К счастью, есть способы использовать разнородные металлы, не вызывая коррозии. Вот лучшие способы заставить их работать вместе:

  • Оцинковка: Оцинковка — это цинкование опоры трубы. Цинк является более основным, чем большинство металлов. Это означает, что он пожертвует своими электронами и сохранит электроны реактивного металла под ним.
  • Сведение к минимуму воздействия электролитов: Вы можете замедлить коррозию, удерживая электролиты вдали от точек контакта металла с металлом.Один из способов — добавить гидроизоляцию. Вы также можете создать дренажные системы или нанести герметики, чтобы электролиты не просачивались в щели.
  • Изоляция: Это когда вы физически разделяете два металла, добавляя между ними барьер. Хороший пример изоляции — использование башмаков для труб. Эти опоры для труб поднимают трубы с балок или опор и предохраняют разнородные металлы от трения друг о друга.

Решения для защиты от коррозии разнородных металлов

Эти факты должны прояснить заблуждение относительно коррозии разнородных металлов.И мы можем помочь вам бороться с этой разрушительной силой. Отправьте нам сообщение о своем предстоящем проекте, и мы поможем вам найти решение.

Гальваническая коррозия и разнородные металлы

Обзор разнородных металлов

Металлы, которые не похожи друг на друга, различаются в зависимости от их различий в коррозии. Гальваническая коррозия — это процесс, который показывает сравнение различий в коррозии металлов при контакте с электрическим соединением.Эта система ранжирования разнородных металлов называется гальванической серией, которая дает хорошее представление о том, какие металлы с большей вероятностью подвергаются коррозии в первую очередь. При использовании в морской воде можно классифицировать металлы и степень их коррозии. Эта система дает строителям хорошее представление о коррозионной активности металлов при их использовании в строительстве.

Эта гальваническая серия также указывает на предпочтение металла по сравнению с другими металлами в определенных условиях. Затем металлы будут сгруппированы по образцам их поведения.Когда два металла расположены близко друг к другу, вероятность того, что между ними возникнет реакция, меньше. Этот рейтинг металлов в одной группе указывает на их совместимость. Когда два металла находятся дальше друг от друга в своем рейтинге, они считаются несходными и при совместном использовании с большей вероятностью будут проявлять гальваническую коррозию.

Гальваническая коррозия

Согласно мультимедийному руководству по коррозии, гальваническая коррозия определяется как «эффект, возникающий в результате контакта двух разных металлов или сплавов в проводящей коррозионной среде».Коррозионная среда будет включать присутствие электролита для образования гальванической пары. В строительной промышленности электролитом обычно является вода. Вода может быть паровой или жидкой, например влажной или дождевой. Образовавшаяся гальваническая пара создаст перенос электронов, в результате чего возникнет коррозия. Чем больше разнятся металлы, тем больше будет коррозии. По этой причине рекомендуется при строительстве конструкции использовать больше похожих металлов, чтобы замедлить эффект коррозии.

Ржавчина на гофрированном листе железа — распространенный пример гальванической коррозии. Это может произойти, когда защитное цинковое покрытие изнашивается, а стальной сердечник обнажается и в конечном итоге повреждается. Для сравнения, при использовании обычной жестяной банки нет защитного покрытия, например цинка, поэтому будет иметь место противоположный эффект. После того, как покрытие жестяной банки разрушено, на стали под ним сразу же появляются признаки повреждения.

Более химически активный металл называется анодом, который в процессе гальванической коррозии отдает свои электроны катоду, который является менее химически активным металлом.Эта активность является причиной коррозии. Положение металлов в гальванической серии определяет, как скоро он начнет корродировать, однако металл катода не начнет корродировать, пока анод не будет полностью корродирован. Если взять в качестве примера оцинкованную сталь, то сталь погружают в расплавленный цинк или покрывают им, в результате чего сталь покрывается цинком. Во время процесса горячего погружения цинк немного рассеивается в стали. Из-за этого, если защитное покрытие цинка будет поцарапано или пробито каким-либо образом, сталь и цинк станут гальванической парой.В этом примере цинк будет действовать как анод, отдавая свои электроны, и будет разъедать, пока почти ничего не останется. В этот момент сталь начнет коррозию.

Влияние площади

Одним из факторов, определяющих скорость коррозии гальванической пары, является приблизительная площадь катода. Стальная застежка в алюминиевом листе функционирует как анод из-за основных свойств алюминия и стали в гальванической серии. Однако из-за несоответствия между относительно небольшой площадью застежки и гораздо большей площадью алюминиевого листа застежка будет отдавать электроны намного быстрее.Это событие называется эффектом площади. Если бы произошло обратное, когда алюминиевый зажим пробивал стальной лист, сталь будет корродировать, но гораздо медленнее из-за площади поверхности стали.

Предотвращение гальванической коррозии

Коррозия разнородных металлов, называемая гальванической коррозией, может возникнуть при использовании любой смеси металлов. В какой-то момент все металлы будут подвержены коррозии, однако выбор правильной комбинации металлов обеспечит максимально возможный срок службы любых двух металлов.Следует отметить, что для получения гальванической пары необходимы три вещи. Это:

  1. Электрический контакт между разнородными металлами
  2. Скорость коррозии будет определяться степенью несходства
  3. Наличие электролита

Если какой-либо из этих трех элементов отсутствует, возможность образования гальванической пары сильно уменьшился. Используя эти знания, существуют варианты предотвращения гальванической коррозии при строительстве конструкции.Учитывая, что удаление влаги из воздуха, вероятно, не вариант, было бы преимуществом использовать аналогичные металлы в соответствии с гальванической серией и создать своего рода барьер, который предотвратил бы электрический контакт между этими аналогичными металлами. Густая и плотная краска может отлично работать как электрический барьер, однако рекомендуется выбирать лучшие материалы как простейшее решение для соединения. Строитель может рассмотреть возможность окраски катода, что уменьшит площадь поверхности и снизит скорость коррозии анода.

Практика выбора металла

Лист крыши: оцинкованный / Galvalume

  • Рекомендуемые крепежные элементы:
    • Оцинкованная сталь
    • Серия 300 SS
    • Серия 400 SS
  • Не рекомендуется: Лист крыши: алюминий

    • Рекомендуемый крепеж:
    • Не рекомендуется:

    Лист крыши: медь

    • Рекомендуемый крепеж:
    • Не рекомендуется:
      • Оцинкованная сталь

      Заключение

      Коррозионные материалы являются важным фактором при строительстве зданий, поскольку коррозия влияет на долговечность конструкции.Разные металлы различаются по скорости коррозии. Используя гальваническую серию, ранжирование разнородных металлов показывает, какие металлы будут корродировать быстрее, чем их аналоги. Как правило, обшивка и гидроизоляция должны быть выполнены из материала, аналогичного тому, из которого сделаны листы. В случае, если кровельный материал представляет собой другое вещество, чем сайдинг, рекомендуется использовать герметизирующую ленту или густую густую краску, которая будет разделять разнородные металлы в точке контакта.

      Гальваническая и коррозионная совместимость Коррозия разнородных металлов

      Гальваническая совместимость Руководство по коррозии Руководство по коррозии разнородных металлов — Engineers Edge

      Коррозия / Гальваническая совместимость Содержание
      Металл Продукция Поставщик
      Машиностроение Металлы и материалы Содержание

      Гальваническая и коррозионная совместимость Коррозия разнородных металлов Направляющая

      Качественное проектирование и проектирование требует понимания совместимости материалов. Гальваническая коррозия (иногда называют разнородным металлом). коррозия) — это процесс окисления или коррозии соприкасающихся друг с другом материалов. Для гальванической коррозии должны выполняться три условия. происходить. Сначала должны присутствовать два электрохимически разнородных металла. Во-вторых, между двумя металлами должен быть токопроводящий путь. И в-третьих, там должен быть проводящим путем для ионов металла, чтобы перемещаться от более анодного металла к более катодному металлу.Если хотя бы одно из этих трех условий не существует, гальваническое коррозии не будет. Часто, когда конструкция требует соприкосновения разнородных металлов, гальваническая совместимость обеспечивается отделкой. и обшивка. Выбранные отделка и покрытие облегчают контакт разнородных материалов и защищают основные материалы от коррозии.

      Для суровых условий эксплуатации , например, на открытом воздухе, в условиях высокой влажности и соленой среды. категория.Обычно разница в «анодном индексе» не должна превышать 0,15 В. Например; золото серебро будет иметь разницу в 0,15 В приемлемо.

      Для нормальной окружающей среды , например, для хранения на складах или без контроля температуры и влажности среды. Обычно разница в «анодном индексе» не должна превышать 0,25 В.

      Для контролируемых сред , таких как температура и влажность, 0.50 В может быть терпимо. При выборе этого приложения следует соблюдать осторожность, поскольку влажность и температура могут отличаться от региона

      .

      МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ КАТЕГОРИЯ

      АНОДНЫЙ ИНДЕКС (V)

      Золото, цельное с покрытием, золото-платиновый сплав

      0.00

      Родиевое покрытие на посеребренной меди

      0,05

      Серебро, сплошное или с гальваническим покрытием; монель металл. Высоконикелево-медные сплавы

      0,15

      Никель твердый или гальванический, титановые и металлические сплавы, монель

      0.30

      Медь цельная или плакированная; низкая латунь или бронза; серебряный припой; Немецкие серебристые сплавы с высоким содержанием меди и никеля; никель-хромовые сплавы

      0,35

      Латунь и бронза

      0.40

      Высокие латунь и бронза

      0,45

      Коррозионно-стойкие стали с содержанием 18% хрома

      0,50

      Хромированный; луженые; Коррозионностойкие стали с содержанием хрома 12%

      0.60

      Жесть листовая; припой оловянно-свинцовый

      0,65

      Свинец цельный или с гальваническим покрытием; сплавы с высоким содержанием свинца

      0,70

      Алюминий, деформируемые сплавы серии 2000

      0.75

      Чугун кованый, серый или ковкий, простая углеродистая и низколегированная сталь

      0,85

      Алюминий, деформируемые сплавы, кроме алюминия серии 2000, литые сплавы типа кремния

      0.90

      Алюминий, литые сплавы, кроме кремния, кадмия, гальванического покрытия и хромата

      0,95

      Лист горячего цинкования; оцинкованная сталь

      1,20

      Цинк кованый; сплавы для литья под давлением на основе цинка; оцинкованный

      1.25

      Магний и сплавы на основе магния, литые или деформируемые

      1,75

      Бериллий

      1.85

      Прочие документы, представляющие интерес:

      Коррозия металлов

      Теория коррозии металлов

      Коррозия определяется как повреждение материала в результате химическая, часто электрохимическая реакция с окружающей средой.Согласно этому определению термин «коррозия» может применяться ко всем материалы, в том числе неметаллы. Но на практике слово коррозия в основном используется в в сочетании с металлическими материалами.

      Почему металлы корродируют? Помимо золота, платины и некоторых других, в чистом виде металлы в природе не встречаются. Они обычно химически связаны с другими веществами в рудах, такими как сульфиды, оксиды и т. д.Энергия должна быть затрачена (например, в доменной печи) для извлечения металлов из сульфиды, оксиды и т. д. для получения чистых металлов.

      Чистые металлы содержат больше связанной энергии, представляя собой более высокое энергетическое состояние, чем в природе в виде сульфидов или оксидов.


      Энергетическое состояние металла в различных формах

      Поскольку весь материал во Вселенной стремится вернуться к своему низкому уровню энергетическое состояние, чистые металлы также стремятся вернуться к своему самому низкому энергетическому состоянию которые у них были в виде сульфидов или оксидов.Один из способов, которыми металлы могут вернуться к низкому уровню энергии за счет коррозии. Продукты коррозии металлы часто представляют собой сульфиды или оксиды.

      Химическая и электрохимическая коррозия

      Химическая коррозия может рассматриваться как окисление и происходит под действием сухих газов, часто при высоких температурах. С другой стороны, имеет место электрохимическая коррозия. электродными реакциями, часто во влажной среде, т.е.е. влажная коррозия.

      Все металлы в сухом воздухе покрыты очень тонким слоем оксида, мощностью около 100 (10 -2 м). Этот слой образован химическими веществами. коррозия кислородом воздуха. При очень высоких температурах реакция с кислородом в воздухе может продолжаться без ограничений, и металл быстро превратится в оксид.


      Окисление металла при разных температурах

      При комнатной температуре реакция останавливается, когда слой становится тонким.Эти тонкие слои оксида могут защитить металл от продолжительного воздействия, например в водный раствор. На самом деле именно эти слои оксида и / или продукты коррозии, образующиеся на поверхности металла, которые защищают металл от продолжающегося воздействия в гораздо большей степени, чем коррозия сопротивление самого металла.

      Эти слои оксида могут быть более или менее прочными в вода, например.Мы знаем, что обычная углеродистая сталь быстрее корродирует в воде. чем нержавеющая сталь. Разница зависит от состава и проницаемость их соответственно оксидных слоев. Следующее описание явление коррозии касается только электрохимической коррозии, т.е. влажная коррозия.

      Ячейки коррозии

      Как металлы корродируют в жидкостях? Проиллюстрируем это, используя явление коррозии, называемое биметаллической коррозией или гальванической коррозией.Биметаллическая коррозионная ячейка может, например, состоят из стальной пластины и медной пластины в электрическом контакте друг с другом и погружены в водный раствор (электролит).

      Электролит содержит растворенный кислород из воздуха. и растворенная соль. Если лампа подключена между стальной пластиной и медная пластина, она загорится. Это указывает на то, что ток течет между металлические пластины.Медь будет положительным электродом, а сталь — быть отрицательным электродом.


      Ток течет через лампу от медной пластины к стальной пластине

      Движущей силой тока является разница в электрическом потенциал между медью и сталью. Цепь должна быть замкнута и следовательно, ток будет течь в жидкости (электролите) от стального листа. к медной пластине.Ток протекает через положительно заряженный атомы железа (ионы железа) покидают стальную пластину, и стальная пластина подвергается коррозии.

      Корродирующая металлическая поверхность называется анодом. Кислород и вода расходуются на поверхности медной пластины, а гидроксильные ионы (ОН-), которые имеют отрицательный заряд, образуются. Отрицательные ионы гидроксила «нейтрализовать» положительно заряженные атомы железа.Ионы железа и гидроксила образуют гидроксид железа (ржавчина).

      В описанной выше коррозионной ячейке металлическая медь называется катодом. Обе металлические пластины называются электродами, а определение анода и катода дано ниже.

      Анод : Электрод, от которого течет положительный ток. в электролит.
      Катод : Электрод, через который проходит положительный электрический ток. ток уходит из электролита.

      Когда положительные атомы железа переходят в раствор из стальной пластины, электроны остаются в металле и переносятся в обратном направлении, в сторону положительный ток.

      Предпосылки для К формированию биметаллической ячейки относятся:
      1.Электролит
      2. Анод
      3. Катод
      4. Окислительная среда, например растворенный кислород (O 2 ) или ионы водорода. (H + ).

      Электродный потенциал — гальваническая серия

      В приведенном выше примере было показано, что движущая сила для протекания тока и, следовательно, Коррозия — это разность электродных потенциалов.Электродный потенциал металл — это показатель склонности металла к растворению и коррозии. в определенном электролите.

      Упоминается также «благородство» металла. Более благородный металла, чем выше потенциал, тем меньше у него тенденция к раствориться в электролите.

      Электродные потенциалы различных металлов могут быть указаны в отношение друг к другу в гальваническом ряду для разных электролитов.В гальванический ряд различных металлов в морской воде показан ниже.

      Золото +0,42
      Серебро +0,19

      Нержавеющая сталь (AISI 304), пассивное состояние

      +0.09
      Медь +0,02
      Олово -0,26

      Нержавеющая сталь (AISI 304), активное состояние

      -0,29
      Свинец -0,31
      Сталь -0.46
      Кадмий -0,49
      Алюминий -0,51
      Сталь оцинкованная -0,81
      цинк -0,86
      Магний -1,36

      Учитывая сталь-медь Например, из приведенной выше таблицы будет отмечено, что медь имеет более высокий потенциал ( благороднее), чем обычная углеродистая сталь.Сталь будет анодом и корродирует, тогда как медь будет катодом и не подвергнется коррозии.

      Коррозия в микроячейках

      Сталь-медь пример показал, как происходит коррозия, когда два разных материала соединен в водном растворе. Как происходит коррозия на поверхности из цельного металла? Когда поверхность металла исследуется под микроскопом, будет видно, что это не один однородный металл.Различия в структура и размер зерна возникают на поверхности. Химический состав может варьируются, и могут присутствовать различные примеси.

      Если потенциал электрода измеряется через явно однородной поверхности, будет обнаружено, что она значительно варьируется в пределах только доли квадратного миллиметра. Итак, катоды и аноды, возможно, маленькие, но достаточно большой, чтобы вызвать коррозию, может быть сформирован на той же металлической поверхности.В результате анодной и катодной реакций образовалась коррозионная микроячейка. описано ниже.


      Анодная часть поверхности корродирована

      В случае низкого pH катодная реакция будет: 2e + 2H + → H 2 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *