Реакция аллюминия с медью

Содержание
  1. Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке? То, что в электротехнике нельзя напрямую соединять медные и алюминиевые проводники, не является секретом даже для многих обывателей, не имеющих никакого отношения к электрике. Со стороны тех же обывателей в адрес электриков-профессионалов часто звучит вопрос: «А почему?». Почемучки любого возраста способны загнать в тупик кого угодно. Вот и здесь подобный случай. Типичный ответ профессионала: «Почему-почему… Потому что гореть будет. Особенно, если ток большой». Но это не всегда помогает. Так как вслед за этим часто следует другой вопрос: «А почему будет гореть? Почему медь со сталью не горит, алюминий со сталью не горит, а алюминий с медью – горит?» На последний вопрос можно услышать разные ответы. Вот часть из них: 1) У алюминия и меди разный коэффициент теплового расширения. Когда через них проходит ток, они расширяются по-разному, когда ток прекращается, они остывают по-разному. В итоге серия расширений-сужений изменяет геометрию проводников, и контакт становится неплотным. А дальше уже в месте плохого контакта возникает нагрев, он ухудшается еще больше, появляется электрическая дуга, которая и довершает все это дело. 2) Алюминий образует на своей поверхности окисную непроводящую пленку, которая с самого начала ухудшает контакт, а дальше процесс идет по той же нарастающей: нагрев, дальнейшее ухудшение контакта, дуга и разрушение. 3) Алюминий и медь образуют «гальваническую пару», которая просто не может не перегреваться в месте контакта. И снова нагрев, дуга и так далее. Где же правда, в конце-то концов? Что же там происходит, в месте соединения меди и алюминия? Первый из приведенных ответов все-таки несостоятелен. Вот табличные данные по линейному коэффициенту теплового расширения для металлов, применяемых для электромонтажа: медь – 16,6*10 -6 м/(м*гр. Цельсия); алюминий – 22,2*10 -6 м/(м*гр. Цельсия); сталь – 10,8*10 -6 м/(м*гр. Цельсия). Очевидно, что если бы дело было в коэффициентах расширения, то самый ненадежный контакт был бы между стальным и алюминиевым проводником, ведь их коэффициенты расширения отличаются в два раза. Но и без табличных данных ясно, что различия в линейном тепловом расширении относительно легко компенсируются применением надежных зажимов, создающих постоянное давление на контакт. Расширяться металлам, сжатым, например, при помощи хорошо затянутого болтового соединения, остается только в сторону, а перепады температуры не способны серьезно ослабить контакт. Вариант с оксидной пленкой тоже не совсем верен. Ведь эта же самая оксидная пленка позволяет соединять алюминиевые проводники со сталью и с другими алюминиевыми проводниками. Да, конечно, рекомендуется применение специальной смазки против окислов, да, рекомендуется систематическая ревизия соединений с участием алюминия. Но ведь все это допускается и работает годами. А вот версия с гальванической парой действительно имеет право на существование. Но здесь все-таки не обходится без окислов. Ведь медный проводник тоже достаточно быстро покрывается окислом с той лишь разницей, что окисел меди более-менее проводит ток. Но если соединены медный и алюминиевый проводник, их окислы имеют возможность диссоциации, то есть распада на заряженные ионы. Диссоциация возможна благодаря естественной влаге, которая всегда есть в воздухе. Ионы окислов алюминия и меди, будучи частицами с разным электрическим потенциалом, начинают принимать участие в процессе течения тока. Начинается процесс, известный как «электролиз» (смотрите — Применение электролиза). В ходе электролиза ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников. При их перемещениях металл разрушается, образуются раковины и пустоты. Особенно это касается алюминия. Ну, а там где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надежный электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится еще хуже и так далее вплоть до возгорания. Отметим, что чем влажнее окружающий воздух, тем более интенсивно протекают все перечисленные процессы. А неравномерное тепловое расширение и непроводящий слой окисла алюминия – это лишь отягчающие факторы, не более того. В дополнение к статье полезная табличка, в которой в наглядной форме показана совместимость и несовместимость отдельных металлов и сплавов при их соединении. Медь и алюминий между собой соединять нельзя, так как они несовместимы. Совместимость некоторых металлов и сплавов Примечание: С – совместимые, Н – несовместимые, П – совместимые при пайке, при непосредственном соединении образуют гальваническую пару. Источник Эксперимент «Битва металлов» Алюминий Vs. Медь В химии, как и в жизни, тоже есть конкуренция, например, когда металлы вытесняют друг друга из соединений. В этом красочном опыте мы покажем основное правило замещения металлов на примере «битвы» между алюминием и медью. Реагенты и оборудование: алюминиевая фольга; сульфат меди(II); хлорид натрия; дистиллированная вода; химический стакан. Пошаговая инструкция Для начала сформируем небольшую чашечку из алюминиевой фольги и «вставим» ее в химический стакан, как показано на видео. Теперь нальем в эту чашечку голубой раствор сульфата меди(II) и прозрачный раствор хлорида натрия. Раствор в «чашечке» окрасился в зеленый цвет. Через несколько секунд запускается бурная реакция с выделением газа и красно-бурого осадка на поверхности алюминиевой фольги. Постепенно фольга теряет целостность, и через нее раствор просачивается в стакан. Пояснение процессов Фольга покрыта прочной оксидной пленкой, которая не дает алюминию реагировать с раствором сульфата меди. Когда мы смешиваем растворы сульфата меди(II) и хлорида натрия, образуется комплексная соль хлорида меди(II), и раствор окрашивается в зеленый цвет: Cu­SO₄ + 4Na­Cl ↔ Na₂[Cu­Cl₄] + Na₂­SO₄ Хлорид-ионы разрушают оксидную пленку, и в результате алюминий начинает одновременно реагировать с катионами меди и молекулами воды: 2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂ 3Cu²⁺ + 2Al → 3Cu + 2Al³⁺ В электрохимическом ряду напряжения металлов алюминий является более активным, чем медь, поэтому он вытесняет ее из соединения. В результате выделяется красная металлическая медь и газообразный водород. Реакция протекает очень интенсивно и сопровождается выделением тепла. Меры предосторожности Проводите опыт в защитных перчатках и очках. Внимание! В эксперименте использованы токсичные и опасные для здоровья вещества. Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно. Источник Алюминий с медью. Что происходит при этом? Знаю не по наслышке о недпустимсти соединения медной жилы кабеля с алюминием. А какие физико-химические процессы происходят при таком соединении? Оптимисты погибают первыми. УУУ!Вступают в реакцию(только кто с кем или оба),короче жить этому соединению от года до трёх максимум! Почти у всех люстры подключены именно так (скрутка меди и алюминия ) При мощности до 500 ватт выдержит лет 20 без всяких последствий azus6 написал : Почти у всех люстры подключены именно так (скрутка меди и алюминия ) При мощности до 500 ватт выдержит лет 20 без всяких последствий При помощи клемников,а двадцати летних скруток Al + Cu не встречал! azus6 написал : Почти у всех люстры подключены именно так Не забывайте добавлять. «У меня так!» services написал : При помощи клемников,а двадцати летних скруток Al + Cu не встречал! В Сахаре и дольше проживет, для электрохимической коррозии влажность нужна, но у нас не Сахара, здесь климат иной, поэтому нашими ПУЭ непосредственный контакт меди с алюминием категорически запрещен. у меня ввод в дом алюминий с медью уже 10 лет на улице скрутка специально смотрю правда в солидоле и ничего ,а в домах видел если сырость быстро разлагалось У меня как раз НЕ ТАК. т.к я уже писал неоднократно ,что у меня в люстре 5 ЛН по 200 ватт каждая. Поэтому подключено все через советский карболитовый трехполюсный клеммник. А сухость кстати там неимоверная. Даже изоляция на проводах пересыхает. Викторыч написал : В Сахаре и дольше проживет, для электрохимической коррозии влажность нужна, Поправлю маленько. При соединении меди и алюминия происходит химическая реакция с образованием интерметаллидов. Медь с алюминием образуют два вида интерметаллидов и все бы ничего, но они оба имеют более плотную кристаллическую упаковку. Именно поэтому контакт ослабевает. Есть технологии создания соединений алюминия и меди без возможности им образовывать химическое соединение, но это трудоемко. Обычно такие соединения-заготовки продаются в готовом виде. Не, если на сварочный кабль наращиваю медь с алюминием, то делаю кольца и на болт М10, но ЧЕРЕЗ ШАЙБУ. Место соединения,конечно, великовато, но служит довольно долго, просто надо систематически изоляцию проверять на этом месте. Оптимисты погибают первыми. змеелов написал : Знаю не по наслышке о недпустимсти соединения медной жилы кабеля с алюминием если шайбу ставишь,зачем тогда такой вопрос задаешь,делать нечего? 4Серый написал : если шайбу ставишь,зачем тогда такой вопрос задаешь,делать нечего? Я вообще то вопрос задал «какие процессы происходят в местах соединения в проводниках из разнородных металлов», а не как их соединять. Оптимисты погибают первыми. services написал : При помощи клемников,а двадцати летних скруток Al + Cu не встречал! Я встречал повсеместно, работая в аналоге ЖКХ. На лестничных проёмах многожильным медным проводом светильники к алюминьке подключены. Лет 20 и поболее. Ничего страшного не происходит. Нужны некоторые вредные факторы для образования процесса окисления. Влажная среда в первую очередь. Вообще и в квартирах находил подключенные ещё советские светильники шарообразные, лет 35 отстояли и ничего ))) змеелов написал : Я вообще то вопрос задал «какие процессы происходят в местах соединения в проводниках из разнородных металлов», а не как их соединять. Окисляются такие контакты и разваливаются от перегрева. Много раз видел такое. Особенно на дачах, где зимой холодно и влажно. Кстати, даже просто скрутки в таких условиях из меди, окисляются тоже. Андрёй написал : Именно поэтому контакт ослабевает. Есть технологии создания соединений алюминия и меди без возможности им образовывать химическое соединение, но это трудоемко. Обычно такие соединения-заготовки продаются в готовом виде. Можно просто сваривать медь и алюминий. Госты это допускают, такое соединение будет надёжным и прослужит много лет. azus6 написал : Поэтому подключено все через советский карболитовый трехполюсный клеммник. А сухость кстати там неимоверная. Даже изоляция на проводах пересыхает. Вблизи клемника? Боюсь разочаровать Вас, но это нагрев контактов был или есть. Викторыч написал : поэтому нашими ПУЭ непосредственный контакт меди с алюминием категорически запрещен. Это всевозможные скрутки и тому подобные соединения, сварка разрешена. В доме у родителей скрутки медь-алюминий везде. Простояли 30 лет. Нарушения контакта ни в одной не произошло, состояние контактирующих металлов хорошее. А вот другой пример- строение на берегу моря— проводка сделана алюминием. В «ревущие 90-е» вандалы сорвали светильник наружного освещения, провода срезали заподлицо со стеной. Начал ковырять штукатурку, чтоб концы удлиннить. Провода- вот они в белой ПВХ изоляции, срезаю изоляцию- а там белый порошок, провода нет. Агрессивная среда? советские провода на освещение—алюминий 2,5мм2. Длительно допустимый ток —16 ампер и более. при том что люстра всего 1 Квт. Так что нагрева нет. в спальне прожектор КГ-500 ,пришлось сделать несколько иначе. Тот клеммник что у прожектора внутри -совсем не рассчитан на алюминиевые провода (они просто не влезут) . Поэтому делаем переходник из 10 см медного провода в теплостойкой изоляции (в идеале—стеклоткань ). С одного конца—обычный советский карболитовый клеммник , которым зажимаем алюминиевые провода торчащие из потолка. Другой конец—вводим в прожектор. Резиновые уплотнения-долой. Нам наоборот воздухообмен должен быть свободным. Однозначно. Море- соль в испарениях. azus6 написал : советские провода на освещение—алюминий 2,5мм2. Длительно допустимый ток —16 ампер и более. azus6 написал : советские провода на освещение—алюминий 2,5мм2. Длительно допустимый ток —16 ампер и более. при том что люстра всего 1 Квт. Так что нагрева нет. Нагрев от открутившихся болтиков в карболитовом зажиме. Гровера там вроде не было никогда, а подтяжку болтов вы навряд ли производили каждый год ))) Ток тут вообще не играет первоначально роли. Частота 50 гц сама выкручивает постепенно болтики, потом уже нагрев контакта, потом оплавление изоляии рядом. Вот отсюда и мой вопрос: изоляция у вас крошится рядом с карболитовым соединителем? в том то и дело что нет. не рядом с соединением, а в месте выхода из потолка. В спальне например, чтобы добраться до поврежденной изоляции (лет 10 назад это было, когда еще не было установлено КГ, случилось тогда КЗ на корпус (крюк). Дело в том,что в спальне у меня из потолка торчит 3 провода и крюк ,который надежно приварен к арматуре перекрытия. 4 года висела обычная лампочка-всего 300 ватт в патроне еще с момента сдачи дома. Понятное дело что лампочке больше 2х проводов никак не нужно. Выключатель же-2 клавишный. Нажимаю на 2 ю клавишу—бабах . Смотрим в чем дело—изоляция от нагрева на 3 (не подключенно проводе) в месте выхода отвалилась—замыкание на крюк. как заизолировать это место—вопрос сложный. Поэтому беру зубило и отбиваю чтобы можно было подобраться. Изолируем,все ОК. Кстати до сих пор этот провод там (уже 12 лет—-«законсервирован» ) хотя он мне и ненужен вовсе. Источник 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): 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. 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. 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 . 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). Источник
  2. Эксперимент «Битва металлов»
  3. Пошаговая инструкция
  4. Пояснение процессов
  5. Меры предосторожности
  6. Алюминий с медью. Что происходит при этом?
  7. Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы
  8. Преамбула
  9. Допустимые и недопустимые контакты металлов по ГОСТ 9.005-72
  10. Пара слов о металлах
  11. Пара слов про case modding
  12. Источники
Читайте также:  Втулка шкворня медь 5320 3001016

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

То, что в электротехнике нельзя напрямую соединять медные и алюминиевые проводники, не является секретом даже для многих обывателей, не имеющих никакого отношения к электрике. Со стороны тех же обывателей в адрес электриков-профессионалов часто звучит вопрос: «А почему?».

Почемучки любого возраста способны загнать в тупик кого угодно. Вот и здесь подобный случай. Типичный ответ профессионала: «Почему-почему… Потому что гореть будет. Особенно, если ток большой». Но это не всегда помогает. Так как вслед за этим часто следует другой вопрос: «А почему будет гореть? Почему медь со сталью не горит, алюминий со сталью не горит, а алюминий с медью – горит?»

На последний вопрос можно услышать разные ответы. Вот часть из них:

1) У алюминия и меди разный коэффициент теплового расширения. Когда через них проходит ток, они расширяются по-разному, когда ток прекращается, они остывают по-разному. В итоге серия расширений-сужений изменяет геометрию проводников, и контакт становится неплотным. А дальше уже в месте плохого контакта возникает нагрев, он ухудшается еще больше, появляется электрическая дуга, которая и довершает все это дело.

2) Алюминий образует на своей поверхности окисную непроводящую пленку, которая с самого начала ухудшает контакт, а дальше процесс идет по той же нарастающей: нагрев, дальнейшее ухудшение контакта, дуга и разрушение.

3) Алюминий и медь образуют «гальваническую пару», которая просто не может не перегреваться в месте контакта. И снова нагрев, дуга и так далее.

Где же правда, в конце-то концов? Что же там происходит, в месте соединения меди и алюминия?

Первый из приведенных ответов все-таки несостоятелен. Вот табличные данные по линейному коэффициенту теплового расширения для металлов, применяемых для электромонтажа:

медь – 16,6*10 -6 м/(м*гр. Цельсия);

алюминий – 22,2*10 -6 м/(м*гр. Цельсия);

сталь – 10,8*10 -6 м/(м*гр. Цельсия).

Очевидно, что если бы дело было в коэффициентах расширения, то самый ненадежный контакт был бы между стальным и алюминиевым проводником, ведь их коэффициенты расширения отличаются в два раза.

Но и без табличных данных ясно, что различия в линейном тепловом расширении относительно легко компенсируются применением надежных зажимов, создающих постоянное давление на контакт. Расширяться металлам, сжатым, например, при помощи хорошо затянутого болтового соединения, остается только в сторону, а перепады температуры не способны серьезно ослабить контакт.

Вариант с оксидной пленкой тоже не совсем верен. Ведь эта же самая оксидная пленка позволяет соединять алюминиевые проводники со сталью и с другими алюминиевыми проводниками. Да, конечно, рекомендуется применение специальной смазки против окислов, да, рекомендуется систематическая ревизия соединений с участием алюминия. Но ведь все это допускается и работает годами.

А вот версия с гальванической парой действительно имеет право на существование. Но здесь все-таки не обходится без окислов. Ведь медный проводник тоже достаточно быстро покрывается окислом с той лишь разницей, что окисел меди более-менее проводит ток.

Но если соединены медный и алюминиевый проводник, их окислы имеют возможность диссоциации, то есть распада на заряженные ионы. Диссоциация возможна благодаря естественной влаге, которая всегда есть в воздухе. Ионы окислов алюминия и меди, будучи частицами с разным электрическим потенциалом, начинают принимать участие в процессе течения тока. Начинается процесс, известный как «электролиз» (смотрите — Применение электролиза).

В ходе электролиза ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников. При их перемещениях металл разрушается, образуются раковины и пустоты. Особенно это касается алюминия. Ну, а там где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надежный электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится еще хуже и так далее вплоть до возгорания.

Отметим, что чем влажнее окружающий воздух, тем более интенсивно протекают все перечисленные процессы. А неравномерное тепловое расширение и непроводящий слой окисла алюминия – это лишь отягчающие факторы, не более того.

В дополнение к статье полезная табличка, в которой в наглядной форме показана совместимость и несовместимость отдельных металлов и сплавов при их соединении. Медь и алюминий между собой соединять нельзя, так как они несовместимы.

Совместимость некоторых металлов и сплавов

Примечание: С – совместимые, Н – несовместимые, П – совместимые при пайке, при непосредственном соединении образуют гальваническую пару.

Источник

Эксперимент «Битва металлов»

Алюминий Vs. Медь

В химии, как и в жизни, тоже есть конкуренция, например, когда металлы вытесняют друг друга из соединений. В этом красочном опыте мы покажем основное правило замещения металлов на примере «битвы» между алюминием и медью.

Реагенты и оборудование:

  • алюминиевая фольга;
  • сульфат меди(II);
  • хлорид натрия;
  • дистиллированная вода;
  • химический стакан.

Пошаговая инструкция

Для начала сформируем небольшую чашечку из алюминиевой фольги и «вставим» ее в химический стакан, как показано на видео. Теперь нальем в эту чашечку голубой раствор сульфата меди(II) и прозрачный раствор хлорида натрия. Раствор в «чашечке» окрасился в зеленый цвет. Через несколько секунд запускается бурная реакция с выделением газа и красно-бурого осадка на поверхности алюминиевой фольги. Постепенно фольга теряет целостность, и через нее раствор просачивается в стакан.

Пояснение процессов

Фольга покрыта прочной оксидной пленкой, которая не дает алюминию реагировать с раствором сульфата меди. Когда мы смешиваем растворы сульфата меди(II) и хлорида натрия, образуется комплексная соль хлорида меди(II), и раствор окрашивается в зеленый цвет:

Cu­SO₄ + 4Na­Cl ↔ Na₂[Cu­Cl₄] + Na₂­SO₄

Хлорид-ионы разрушают оксидную пленку, и в результате алюминий начинает одновременно реагировать с катионами меди и молекулами воды:

2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂

3Cu²⁺ + 2Al → 3Cu + 2Al³⁺

В электрохимическом ряду напряжения металлов алюминий является более активным, чем медь, поэтому он вытесняет ее из соединения. В результате выделяется красная металлическая медь и газообразный водород. Реакция протекает очень интенсивно и сопровождается выделением тепла.

Меры предосторожности

Проводите опыт в защитных перчатках и очках.

Внимание! В эксперименте использованы токсичные и опасные для здоровья вещества. Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно.

Источник

Алюминий с медью. Что происходит при этом?

Знаю не по наслышке о недпустимсти соединения медной жилы кабеля с алюминием. А какие физико-химические процессы происходят при таком соединении?

Оптимисты погибают первыми.

УУУ!Вступают в реакцию(только кто с кем или оба),короче жить этому соединению от года до трёх максимум!

Почти у всех люстры подключены именно так (скрутка меди и алюминия )
При мощности до 500 ватт выдержит лет 20 без всяких последствий

azus6 написал :
Почти у всех люстры подключены именно так (скрутка меди и алюминия )
При мощности до 500 ватт выдержит лет 20 без всяких последствий

При помощи клемников,а двадцати летних скруток Al + Cu не встречал!

azus6 написал :
Почти у всех люстры подключены именно так

Не забывайте добавлять. «У меня так!»

services написал :
При помощи клемников,а двадцати летних скруток Al + Cu не встречал!

В Сахаре и дольше проживет, для электрохимической коррозии влажность нужна, но у нас не Сахара, здесь климат иной, поэтому нашими ПУЭ непосредственный контакт меди с алюминием категорически запрещен.

у меня ввод в дом алюминий с медью уже 10 лет на улице скрутка
специально смотрю правда в солидоле и ничего ,а в домах видел если сырость быстро разлагалось

У меня как раз НЕ ТАК.
т.к я уже писал неоднократно ,что у меня в люстре 5 ЛН по 200 ватт каждая.
Поэтому подключено все через советский карболитовый трехполюсный клеммник.

А сухость кстати там неимоверная. Даже изоляция на проводах пересыхает.

Викторыч написал :
В Сахаре и дольше проживет, для электрохимической коррозии влажность нужна,

Поправлю маленько.
При соединении меди и алюминия происходит химическая реакция с образованием интерметаллидов. Медь с алюминием образуют два вида интерметаллидов и все бы ничего, но они оба имеют более плотную кристаллическую упаковку. Именно поэтому контакт ослабевает.
Есть технологии создания соединений алюминия и меди без возможности им образовывать химическое соединение, но это трудоемко. Обычно такие соединения-заготовки продаются в готовом виде.

Не, если на сварочный кабль наращиваю медь с алюминием, то делаю кольца и на болт М10, но ЧЕРЕЗ ШАЙБУ. Место соединения,конечно, великовато, но служит довольно долго, просто надо систематически изоляцию проверять на этом месте.

Оптимисты погибают первыми.

змеелов написал :
Знаю не по наслышке о недпустимсти соединения медной жилы кабеля с алюминием

если шайбу ставишь,зачем тогда такой вопрос задаешь,делать нечего?

4Серый написал :
если шайбу ставишь,зачем тогда такой вопрос задаешь,делать нечего?

Я вообще то вопрос задал «какие процессы происходят в местах соединения в проводниках из разнородных металлов», а не как их соединять.

Оптимисты погибают первыми.

services написал :
При помощи клемников,а двадцати летних скруток Al + Cu не встречал!

Я встречал повсеместно, работая в аналоге ЖКХ. На лестничных проёмах многожильным медным проводом светильники к алюминьке подключены. Лет 20 и поболее. Ничего страшного не происходит. Нужны некоторые вредные факторы для образования процесса окисления. Влажная среда в первую очередь. Вообще и в квартирах находил подключенные ещё советские светильники шарообразные, лет 35 отстояли и ничего )))

змеелов написал :
Я вообще то вопрос задал «какие процессы происходят в местах соединения в проводниках из разнородных металлов», а не как их соединять.

Окисляются такие контакты и разваливаются от перегрева. Много раз видел такое. Особенно на дачах, где зимой холодно и влажно. Кстати, даже просто скрутки в таких условиях из меди, окисляются тоже.

Андрёй написал :
Именно поэтому контакт ослабевает.
Есть технологии создания соединений алюминия и меди без возможности им образовывать химическое соединение, но это трудоемко. Обычно такие соединения-заготовки продаются в готовом виде.

Можно просто сваривать медь и алюминий. Госты это допускают, такое соединение будет надёжным и прослужит много лет.

azus6 написал :
Поэтому подключено все через советский карболитовый трехполюсный клеммник.

А сухость кстати там неимоверная. Даже изоляция на проводах пересыхает.

Вблизи клемника? Боюсь разочаровать Вас, но это нагрев контактов был или есть.

Викторыч написал :
поэтому нашими ПУЭ непосредственный контакт меди с алюминием категорически запрещен.

Это всевозможные скрутки и тому подобные соединения, сварка разрешена.

В доме у родителей скрутки медь-алюминий везде. Простояли 30 лет. Нарушения контакта ни в одной не произошло, состояние контактирующих металлов хорошее.
А вот другой пример- строение на берегу моря— проводка сделана алюминием. В «ревущие 90-е» вандалы сорвали светильник наружного освещения, провода срезали заподлицо со стеной. Начал ковырять штукатурку, чтоб концы удлиннить. Провода- вот они в белой ПВХ изоляции, срезаю изоляцию- а там белый порошок, провода нет. Агрессивная среда?

советские провода на освещение—алюминий 2,5мм2.
Длительно допустимый ток —16 ампер и более.
при том что люстра всего 1 Квт. Так что нагрева нет.

в спальне прожектор КГ-500 ,пришлось сделать несколько иначе.
Тот клеммник что у прожектора внутри -совсем не рассчитан на алюминиевые провода (они просто не влезут) .
Поэтому делаем переходник из 10 см медного провода в теплостойкой изоляции (в идеале—стеклоткань ).
С одного конца—обычный советский карболитовый клеммник , которым зажимаем алюминиевые провода торчащие из потолка. Другой конец—вводим в прожектор.

Резиновые уплотнения-долой. Нам наоборот воздухообмен должен быть свободным.

Однозначно. Море- соль в испарениях.

azus6 написал :
советские провода на освещение—алюминий 2,5мм2.
Длительно допустимый ток —16 ампер и более.

azus6 написал :
советские провода на освещение—алюминий 2,5мм2.
Длительно допустимый ток —16 ампер и более.
при том что люстра всего 1 Квт. Так что нагрева нет.

Нагрев от открутившихся болтиков в карболитовом зажиме. Гровера там вроде не было никогда, а подтяжку болтов вы навряд ли производили каждый год ))) Ток тут вообще не играет первоначально роли. Частота 50 гц сама выкручивает постепенно болтики, потом уже нагрев контакта, потом оплавление изоляии рядом. Вот отсюда и мой вопрос: изоляция у вас крошится рядом с карболитовым соединителем?

в том то и дело что нет. не рядом с соединением, а в месте выхода из потолка.

В спальне например, чтобы добраться до поврежденной изоляции (лет 10 назад это было, когда еще не было установлено КГ, случилось тогда КЗ на корпус (крюк).
Дело в том,что в спальне у меня из потолка торчит 3 провода и крюк ,который надежно приварен к арматуре перекрытия.

4 года висела обычная лампочка-всего 300 ватт в патроне еще с момента сдачи дома. Понятное дело что лампочке больше 2х проводов никак не нужно. Выключатель же-2 клавишный.
Нажимаю на 2 ю клавишу—бабах . Смотрим в чем дело—изоляция от нагрева на 3 (не подключенно проводе) в месте выхода отвалилась—замыкание на крюк.
как заизолировать это место—вопрос сложный. Поэтому беру зубило и отбиваю чтобы можно было подобраться. Изолируем,все ОК.

Кстати до сих пор этот провод там (уже 12 лет—-«законсервирован» ) хотя он мне и ненужен вовсе.

Источник

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):

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.

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.

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 .

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).

Источник