Цинк с оловом гальваническая пара

гальванические пары металлов

гальванические пары металлов

Гальванические пары металлов

Атмосферная коррозионная стойкость алюминия обьясняется наличием оксидной пленки, образующейся сразу после взаимодействия металла с кислородом воздуха (Литер.: В.Ф. Хенли «Анодное оксидирование алюминия и его сплавов»).

Табл. 1 Совместимость металлов и сплавов

П — совместимые при пайке, но несовместимые при непосредственном соприкосновении, так как образуют гальваническую пару

ПОС — припой оловянно-свинцовый

Пример нежелательных гальванических пар:

1 ПАРА : алюминий и все сплавы на его основе не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— с медью и ее сплавами

2 ПАРА : алюминий и все сплавы на его основе не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— с титаном и с его сплавами

3 ПАРА : магниево-алюминиевые сплавы не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— со сталью легированной и нелегированной

4 ПАРА : цинк и его сплавы не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— с медью и ее сплавами

5 ПАРА : никель и хром не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— с медью и ее сплавами

6 ПАРА : сталь нелегированная, олово, свинец, кадмий не рекомендуется и недопустимо сочетать:

Рисунок 1 — Гальваническая коррозия двух деталей из разнородных металлов

Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению, или же посредством проводника) помещаются в электролит (любую жидкость, проводящую электричество). Электролитом может быть что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из-под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность ее только растет.

Катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — это электрод, где протекают окислительные процессы.

Ряд активности металлов (электрохимический ряд напряжений металлов)

1 — Активные металлы

2 — Металлы средней активности

3 — Неактивные металлы

Химическая коррозия — металлы защищают себя оксидной пленкой на своей поверхности, является ли она самовосстанавливающейся, вот вопрос, как в случае алюминия, нержавеющей стали, цветных металлов или же как у стали отделяется.

Рис 2 — многослойная панель на основе сотового или гофро алюминия «Perfaten»

Рис 3 — угловое соединение многослойной панели

Источник

Цинк, спасающий железо

Немного теории

Как «работает» электрохимическая коррозия? Давайте вспомним азы. Есть в химии такое понятие – электрохимический ряд напряжений металлов. Смотрим на рисунок: литий, калий, …алюминий, цинк, хром, железо, никель, олово, …серебро, платина, золото. Слева расположены более активные металлы, справа – менее активные.

Если в какой-либо детали имеется соединение двух металлов с различными потенциалами, то в присутствии электролита они образуют гальваническую пару. И чем дальше разнесены металлы в ряду напряжений, тем больше гальванический ток и соответственно сильнее разрушения активного металла. Разрушаясь, он препятствует коррозионному поражению менее активного соседа.

Проиллюстрируем сказанное простым примером. Положим, в стальной автомобильной панели появилась медная заклепка. Медь менее активна, значит коррозионное разрушение железа в месте соединения обеспечено. А если заклепка алюминиевая, картина меняется: разрушаться будет алюминий.

Еще пример. Если покрыть кузовную панель оловом, сначала все будет хорошо. Олово создает пассивный защитный слой, не допуская к стали (железу) влагу и соли. Но когда защитный слой получает повреждение, картина меняется. Между сталью (железом) и оловом мгновенно возникает гальваническая пара. А поскольку олово является менее активным металлом, сталь под воздействием гальванического тока начинает разрушаться.

Вспомним судьбу консервных банок, изготовленных из луженой жести. Все бывает хорошо, пока банку не поцарапаешь. А уж коль случилось такое, «всей птичке пропасть»: луженая сталь в месте повреждения ржавеет гораздо быстрее нелуженой.

Иная картина с цинком. Защищающий металл (цинк) в ряду напряжений расположен левее железа. Следовательно, и коррозия в поврежденном месте протекает иначе, чем в случае с оловом. Гальваническая пара тоже возникает, но разрушается уже не сталь, а цинк. Но разрушается он очень медленно, сохраняя сталь (железо) на долгие-долгие годы.

Читайте также:  Начальная масса олова равна

Применяется ли это свойство цинка на практике? Конечно, и довольно давно. Но технологии оцинковки непрерывно совершенствуются.

В роли секьюрити

Человечество неплохо научилось бороться с коррозией металла. Причем под лозунгом «бей врага его же оружием». Или «лечи подобное подобным» – как вам больше нравится. Например, кузова большинства современных автомобилей оцинковывают на заводах. Покрытие толщиной от 2 до 10 мкм обеспечивает прекрасную защиту от возникновения и распространения коррозионных поражений.

Однако промышленные методы оцинковки – будь то горячее окунание или гальваностегия – не применимы в сервисных и гаражных условиях. Поэтому появление так называемых препаратов холодного цинкования оказалось для ремонтников весьма кстати. Наносимые подобно грунтовке или краске, эти материалы обеспечивают стальной поверхности двойную защиту: активную, как у горячей оцинковки, и пассивную, как у лакокрасочного слоя.

Давайте познакомимся с ними на примере препаратов Dinitrol 443 и Dinitrol 444, выпускаемых шведским химическим концерном DInol AB.

«Характер нордический»

Эти препараты представляют собой готовые к применению жидкие однокомпонентные составы, содержащие технически чистый гальванический цинк. «Технически чистый» означает 99,995% Zn, что является очень высоким показателем для промышленного продукта. И вот такого, практически не содержащего примесей, цинка в препаратах Dinitrol 443 и Dinitrol 444 ни много ни мало – 95%. Остальные 5% приходятся на синтетические смолы, безопасный растворитель и некоторые специальные добавки.

Химики знают, что пороговая величина для активизации электрохимического цинкового щита – 92%, а тут все 95! Значит, при прочих равных условиях, пленку материала можно сделать тоньше, а материала потратить меньше – и это тоже относится к заслугам шведских технологий.

Нельзя не сказать и о размерах цинковых частиц – они ограничиваются величиной 3,5 мкм. Искушенные читатели вправе задать естественный вопрос: «А частицы цинка не слипнутся?» Действительно, любая суспензия может потерять однородность. Частицы соберутся в более крупные конгломераты – и прощайте технологические возможности и эксплуатационные козыри.

В препаратах Dinitrol 444 наряду с цинком содержится и диспергированный алюминий

Что сказать на это? Просто суспензия как таковая может преподнести неприятный сюрприз, а вот Dinitrol 443 и Dinitrol 444 – нет. Им помогают те самые специальные добавки, о которых упоминалось выше. Они действуют подобно пептизаторам в коллоидных растворах, поддерживая частицы цинка во взвешенном состоянии и предотвращая их слипание.

Очень важна роль синтетической каучуковой смолы, входящей в рецептуру препарата. Благодаря ей слой Dinitrol 443 или 444 обладает отменной адгезией. Но это еще не все: при высыхании он сохраняет эластичность, без проблем выдерживая механические и тепловые деформации.

Кстати, о тепле. А как обстоят дела с термостойкостью? А вот как: пленка препарата выдерживает температуры от –40 до +150 °С без потери эксплуатационных свойств. Так что добро пожаловать и в Сибирь, и в окрасочно-сушильную камеру!

Что касается стойкости к химической агрессии, то «шведы» могут находиться в среде с рН от 5 до 10. Для тех, кто химию подзабыл, напомним: дистиллированная вода имеет рН = 7. Значит, Dinitrol 443 и 444 выдерживает как щелочную, так и кислотную «баню».

Важно знать, что скорость разрушения активного цинкового слоя составляет от 1 до 6 мкм в год. Это гарантирует сохранность защиты в течение 25–50 лет в зависимости от толщины пленки и условий окружающей среды. Словом, на автомобильный век хватит.

Как наносим?

«Холодный цинк» марки Dinitrol можно наносить методом воздушного или безвоздушного распыления, кистью, валиком или окунанием.

В фирменной документации говорится, что нанесение препаратов не требует высокой квалификации работника. Это действительно так, особенно если воспользоваться аэрозольным баллончиком. А вот подготовка поверхности требует тщательности и профессионализма. Главное – обеспечить требуемую чистоту и шероховатость.

Говорите, стальные диски ржавеют? Теперь не будут. И это лишь одно из многих применений «холодного цинка» Dinitrol

Препарат можно наносить на вертикальные и наклонные поверхности. Важно добиваться ровного слоя, без подтеков и пузырей. При толщине пленки 40 мкм расход составит 0,25 кг/м2. Высыхание длится 48 ч при комнатной температуре (на отлип – 10 мин). Для ускорения сушки деталь можно поместить в камеру и выдержать 30–60 мин при 60 °С. Повторный слой материала наносится через час. Полученную пленку можно окрашивать практически всеми видами ЛКМ.

Читайте также:  Презентация по химии про олово

И в заключение отметим, что области применения новых шведских препаратов весьма обширны: автомобильный и другой транспорт, мосты, дороги, тоннели, строительные конструкции, промышленные и городские объекты, гидросооружения, нефтегазовая промышленность. Так что не автосервисом единым… Материалы Dinitrol 443 и Dinitrol 444 пригодятся во многих сферах человеческой деятельности.

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.

Читайте также:  Сплав этого металла с оловом история 5

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