Гальваническая пара нержавейка и оцинкованная сталь

Гальваническая пара нержавейка и оцинкованная сталь

20 Ноября 2016
Согласно знаменитой поговорке, «электротехника — наука о контактах».

Любому электромонтажнику известно, 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 — коррозия может уничтожить электрический контакт. Голая алюминиевая деталь вообще может постепенно превратиться в прах, если к ней приложить даже низковольтное напряжение.

В советских ГОСТах было написано почти всё о допустимых контактах металлов, однако сейчас может быть весьма неудобно искать в старых документах информацию о соединениях. Хабраюзер @teleghost собрал все данные в одной таблице.

Далее приведена выдержка из ГОСТ 9.005-72 для средних атмосферных (т.е. комнатных) условий. Кликабельно.

Буква «А» означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях». Определение данного понятия из ГОСТ под спойлером.

Данные контакты могут применяться в изделиях, конструкционные особенности и эксплуатационные условия которых позволяют периодически возобновлять защиту контактных поверхностей нанесением рабочих или консервационных смазок, лакокрасочных покрытий или при условии допустимости коррозионного поражения контактирующих материалов для назначенного срока службы изделия.

Несколько слов о металлах.

Оцинкованная сталь — основная рабочая лошадка народного хозяйства. В виде различных метизов «оцинковка» встречается в магазинах стройматериалов гораздо чаще, чем, например, нержавейка. Фабричные корпуса ПК, технологические ящички и шкафчики для оборудования чаще всего выполнены из оцинкованной холоднокатанной стали толщиной порядка 1мм.

Нержавеющая сталь — королева 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.

Алюминий и его сплавы бывают анодированные (с защитным слоем) и обычные (неанодированные). Алюминий легко обрабатывать в домашних условиях, но необходимо помнить 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 пофиг, 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. Одним из примеров подобной коррозии является появление интерметаллидов алюминий-золото в паяных соединениях. Два таких сплава даже даже получили собственное название Au₅Al₂ («белая чума») и AuAl₂ («фиолетовая чума»), так как данные сплавы имеют сильно отличающиеся электрические и механические характеристики, что вызывает разрушение места пайки или потерю контакта.

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 (речь 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 относительно стойко к коррозии (в комнатных условиях) и электрически совместимое почти со всем, кроме чугуна, низколегированных и углеродистых сталей и 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.

Не следует использовать олово при низких температурах — с прошлого века известна т.н. «оловянная чума» — полиморфное превращение т. н. «белого олова» в «серое» (b-Sn → a-Sn), при котором металл рассыпается в серый порошок. Причина разрушения состоит в резком увеличении удельного объёма металла (плотность b-Sn больше, чем a-Sn). Переход облегчается при контакте олова с частицами a-Sn и распространяется подобно «болезни». Наибольшую скорость распространения оловянная чума имеет при температуре —33°С; свинец и многие др. примеси её задерживают. В результате разрушения «чумой» паянных оловом сосудов с жидким топливом в 1912 погибла экспедиция Р. Скотта к Южному полюсу.

Оловянная чума (распад олова при низких температурах).

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).

Особенности коррозионной агрессивности неметаллов. Приложение 3б к ГОСТ 9.005-72:

1. Коррозионная агрессивность органических материалов определяется активностью выделяющихся продуктов старения.
   • Коррозионная агрессивность фенопластов, аминопластов, пенопластов, формальдегидных клеев определяется выделением формальдегида, возможностью его окисления до муравьиной кислоты и уротропина, который может быть источником аммиака.
   • Коррозионная агрессивность материалов из древесины определяется выделением растворов уксусной и муравьиной кислот.
   • Коррозионная агрессивность эпоксидных материалов определяется наличием в них свободного хлора и хлористого водорода, карбоновых и дикарбоновых кислот.
   • Коррозионная агрессивность резинотехнических изделий определяется содержанием в них серы и ее соединений, соединений водорода с галогенидами, органических соединений с окислительными свойствами.
2. Полимерные материалы, получаемые реакцией конденсации (эпоксидные, полиэфирные и т.п.), обладают наибольшей коррозионной агрессивностью в период отверждения. Процесс отверждения в замкнутых объемах конструкции проводить не рекомендуется.
3. Облучение неметалла ионизирующим облучением (ультрафиолетовым, гамма-облучением и т.д.) может увеличивать его коррозионную агрессивность.
4. Коррозионная агрессивность неметалла при прямом контакте с металлом определяется его водо- и кислородопроницаемостью. Значения водо- и кислородопроницаемости для ряда неметаллов приведены в табл.4 и 5.

Материалы, которые нельзя сочетать при гальванизации

_{Если железо, методом горячего погружения, покрыть цинком , то получим так называемую гальванизированную сталь. Вступив в химическую связь с металлом, цинк образует антикоррозийное покрытие. Между чистым цинком, образующим верхний слой покрытия, и самим железом, прослаивается оксид цинка. Содержание оксида цинка в процентном соотношении плавно переходит от цинка к железу.}

_{Гальваническая коррозия возникает в тех случаях, когда разные металлы соприкасаются друг с другом в присутствии электролита. Так, например, морская вода, проникающая на лодке повсюду, является отличным электролитом. Рассмотрим электрические потенциалы металлов, которые чаще всего применяются в малом судостроении, с помощью гальванической шкалы, представленной ниже.}

_{Однако не будем углубляться в дебри химии, а для понятия практического смысла, рассмотрим основные детали:}

• _{Из двух металлов, контактирующих между собой, тот, что находится слева, будет подвергаться коррозии.}
• _{В зависимости от следующего условия, безопасной считается разница потенциалов в 0,1 Вольт, а разница в 0,2 Вольта считается приемлемой.}
• _{В зависимости от открытой площади поверхности металлов, коррозия распространяется различными темпами. Лучше, если крепеж изготовлен из более благородного металла, чем само изделие, в таком случае срок его службы будет дольше. В противном случае, он очень скоро начнет подвергаться коррозии.}

_​​

Если использовать алюминиевые крепежи, то вполне вероятно возникновение проблем, лучше всего использовать монелиевые заклепки, сплав которого состоит из никеля с содержанием меди, железа и марганца.

Используя данные приведенной ниже таблицы, можно самостоятельно решить, для крепления каких деталей, крепежи из какого металла лучше всего использовать. Так, например, детали из нержавеющей стали и алюминия не стоит крепить заклепками из цинка, а крепежи из латуни недопустимы для крепления изделий из бронзы.

Крепёж
Материал детали	Допустимо	Недопустимо
Оцинкованная сталь	Оцинкованная или нержавеющая	Латунь и бронза
Алюминий	Нержавеющая	Оцинкованный, латунь
Латунь	Латунь или бронза	Нержавеющая
Бронза	Бронза или нержавеющая	Латунь
Нержавеющая сталь	Нержавеющая или монель	Оцинкованная или латунь

Присутствуют сплавы, являющиеся гальваническими парами сами по себе. Примером гальванической пары может служить латунь, соприкасаясь с электролитом, одна из фаз у неё начинает корродировать. Такое свойство называется децинкификацией. Предмет из латуни, который подвергся такому взаимодействию, теряет прочность и очень неприятно выглядит.

Сталь и оцинковка

На борту лодки не стоит иметь предметы из низкоуглеродистой стали, не имеющей защитного покрытия, так как она склонна к коррозии. Если такие изделия покрыты защитным материалом, то их присутствие в лодке вполне допустимо. Достичь этого получается обычно путем нанесения слоя цинка, при этом получается 2 плюса. Цинк отлично справляется с коррозией, а в случае, если присутствует электролит, цинк подвергается коррозии раньше стали.

Известно несколько способов нанесения цинкового слоя, принципиальная разница между которыми заключается в величине толщины формируемого слоя. Для получения срока службы, приемлемого в морской среде, толщина защитного слоя должна быть около 100 мкм. Такой результат, до 125мкм, при горячем погружении, достигается лужением, результат до 40мкм достигается при окраске. Электрогальваника в таком случае не используется, с помощью нее можно достичь покрытия толщиной лишь 20 мкм.

Таким образом, блестящие оцинкованные крепежи, продаваемые в хозяйственных магазинах, могут пригодится лишь при строительстве теплицы, но никак не на лодке, где срок службы его окажется недолговечной. «Морской» крепеж просто обязан быть луженым.

Медь

При строительстве конструкций из дерева, традиционно применяют гвозди, изготовленные из медного материала с шайбами. Такие гвозди являются идеальным материалом для крепления достаточно гибких сооружений. Они устойчивы к коррозии, легко крепятся и являются достаточно гибкими для обеспечения подвижки элементов. Такие корабельные гвозди из меди до сих пор встречаются в продаже, несмотря на появление конструкций из клееных материалов и стеклопластика. Однако замечено снижение выбора таких гвоздей, так, например, пяти-шестимиллиметровые шайбы в продаже уже не найти, в связи с чем строители каноэ вынуждены заниматься расклепкой гвоздей. Исчезают с прилавков и гвозди нестандартных размеров, так необходимые при ремонте обшивки.

Латунь

Латунь традиционно применяется в роли шурупов. Вспоминая о присутствии такой проблемы, как децинкификация, крепежи из латунного материала рекомендуется применять только в защищенных местах, например, внутренняя обстройка или местах, в которых наша жизнь от него не зависит.

Бронза

Кремниевая бронза является стандартным материалом для изготовления крепежей. Используется она при изготовлении гвоздей, болтов, а также шурупов гигантских размеров. Бронза достаточно устойчива к подвержению коррозии и обладает длительным сроком службы (от 30 до 50 лет). Благодаря чему, независимо от дороговизны, крепеж из бронзы достаточно конкурентоспособен.

Виды медных сплавов и химический состав
Наименование	Обозначение	Состав	Применение
Латуни	Обычная латунь	CZ108	Zn 37%	Внутреннее оборудование
	Морская латунь	CZ112	Zn 37%; Sn 1%	Оборудование довоенных лодок
	Высокопрочная латунь	CZ114	Zn 37%; Mn 2%; Al,5%; Fe 1%; Pb 1,5%; Sn 0,8%.	Такелажные скобы, гребные винты, лебёдки
	Коррозионностойкая латунь	CZ132	Zn 36%; Pb 2,8%; As 0,1%	Водозапорная и трубная арматура
Бронзы	Алюминивая бронза	CA104	Al 10%; Ni 5%; Fe 5%	Высокопрочное оборудование
	Фосфористая бронза	PB102	Sn 5%; P 0,2%	Сборное и кованное оборудование
	Кремнистая бронза	CS101	Si 3%; Mn 1%	Крепёж
	Оружейная бронза	LG2	Sn 5%; Pb 5%; Zn 5%	Литьё
	Алюминевая бронза для литья	AB2	Al 10%; Ni 5%; Fe 3%	Леерное и мачтовое оборудование
Al — алюминий, As — мышьяк, Fe — железо, Mn — марганец, Ni — никель, P — фосфор, Pb — свинец, Si — кремний, Sn — олово, Zn — цинк.

_{Нежелательно и даже недопустимо создание гальванических пар из алюминия и алюминиевых сплавов в сочетании: с медью и медными сплавами, палладием, серебром, никелем, золотом, хромом, платиной, оловом и родием.}

_{Сплавы из цинка не сочетаются:}

_{Недопустимо сочетание хрома и никеля со следующими металлами:}

_{Нелегированная сталь кадмий, олово и свинец не сочетают:}

_{Сплавы из магния и алюминия не допустимы:}

Свяжитесь с нами любым удобным способом, для получения консультации на любой вид услуги по гальваническому покрытию.

Тел: +7 (960) 850-40-16
Email: info@miriso.ru
Часы работы: Пн-Пт с 9 00 до 18 00

Наши специалисты помогут вам с выбором вида и метода гальванического покрытия.

• Металлообрабатывающие станки
• Станки для резки ПВХ/Алюминия/Дерева
• Твердосплавный инструмент
• Контрольно-измерительное оборудование
• Станочная оснастка
• Измерительный инструмент
• Инструмент для обжима
• Инструмент для удаления заусенцев
• Металлорежущий и монолитный инструмент
• Инструмент для нарезания резьбы
• Химия
• Промышленные роботы
• Пневматический инструмент
• Алмазный инструмент и абразивы
• Гидравлика
• Склад
• Гальваническое покрытие
• Автоматика и комплектующие

Биметаллическая — Гальваническая — Контактная коррозия нержавеющей стали

Биметаллическая — гальваническая — контактная коррозия может возникнуть когда два разнородных металла находятся в «электрическом» контакте и соединены электропроводящей жидкостью. Образовавшаяся «ячейка» может привести к коррозии одного из парных металлов. В зависимости от обстоятельств, это может быть проблемой, когда нержавеющая сталь контактирует с другими металлами.

Контактная коррозия — тип коррозионного разрушения, который наблюдается при контакте двух разнородных металлов, то есть металлов, обладающих различными электрохимическими свойствами.

При неправильной компоновке металлов и сплавов этот тип (вид) коррозионного разрушения выводит из строя множество сложных конструкций из нержавеющей стали. Контактная коррозия также может наблюдаться при контакте изделий из одного и того же нержавеющего металла, но соединенных с помощью сварки. Сварной шов будет отличаться электрохимическими свойствами от основного металла. Различная механическая обработка нержавеющей стали (металла) также может вызвать контактную коррозию даже у одного и того же металла.

При контакте двух разнородных металлов на их поверхности реализуется компромиссный потенциал, отличающийся по своему значению от потенциалов каждого металла отдельно. Компромиссный потенциал определяется пересечением суммарных поляризационных кривых: анодной и катодной.

При контактной коррозии анодом будет металл, имеющий электроотрицательный потенциал, катод при этом имеет более электроположительный. Скорость растворения катода может быть выше, ниже или равна его скорости растворения в том же электролите.

Скорость растворения анода много зависит от разности потенциалов между катодом и анодом. Процессы вторичного осаждения продуктов растворения анода, ионизации кислорода играют при этом не последнюю роль и могут оказать существенное влияние на течение и скорость процесса.

Величина компромиссного потенциала зависит не только от природы контактирующих металлов, но и от характеристик окружающей среды: температура, аэрация, состав окружающей среды, влажность и т.д.

При протекании коррозионных процессов в почве часто возникают пары дифференциальной аэрации. Это связано с неравномерным подводом кислорода — окислительного элемента среды к поверхности металлоконструкции. Катодная реакция протекает с трудом. При этом на участках конструкции с разной аэрацией наблюдается разный потенциал свободной коррозии. Это чаще всего обусловлено пролеганием подземной металлоконструкции в грунтах с разными характеристиками.

Какие причины появления биметаллической — гальванической — контактной коррозии ?

Для того чтобы началась коррозия такого типа, необходимы три элемента:

1. Два металла с разным потенциалом коррозии.
2. Прямой электрический контакт металл-металл.
3. Проводящий раствор электролита (например, вода) должен регулярно соединять два металла. Раствор электролита создает «проводящий путь». Это может произойти при регулярном погружении в воду, конденсации, дожде, тумане или других источниках влаги, которые увлажняют и соединяют два металла.

Чем дальше друг от друга металлы с точки зрения относительных потенциалов, тем больше движущая сила в «ячейке». Так, например, нержавеющая сталь при контакте с медью представляет меньшую опасность возникновения ржавчины, чем при контакте с алюминием или оцинкованной сталью.

Чтобы завершить «ячейку», проводящая жидкость должна соединить контактные металлы. Чем больше электропроводной является жидкость, тем выше опасность коррозии. Морская вода или влажный воздух, насыщенный солью, представляют больший риск, чем контакт с дождевой водой в условиях города.

Если металлы постоянно сухие, биметаллическая (гальваническая, контактная) коррозия не может возникнуть.

Коррозия при контакте оцинкованной и нержавеющей стали

Оцинкованная сталь, контактирующая с нержавеющей сталью, обычно не считается серьезным риском коррозии, за исключением, возможно, тяжелых условий (морского типа) и при условии если цинковый слой цельный на всей поверхности. В таких ситуациях такие меры предосторожности, как изоляционные барьеры, обычно считаются достаточными, чтобы избежать биметаллической коррозии в большинстве практических ситуаций.

Но все равно риск есть. У оцинкованной и нержавеющей стали разные сроки долговечности. Рано или поздно оцинкованная сталь все равно начнет ржаветь и риск опрокидывания ржавчины на нержавеющую сталь все равно останется. Кроме того, идеально сухой среды в нормальных условиях почти не бывает. В воздухе всегда есть какой-то процент влаги. Поэтому лучше перестраховаться и по возможности производить конструкции только из нержавеющей стали. К примеру часто к стойкам перил производители приваривают оцинкованные фланцы из обычного металла. Впоследствии такое сочетание приводит к образованию ржавчины «с подтеком ее снаружи».

Коррозия при контакте алюминия и нержавеющей стали

Алюминий и нержавеющая сталь вместе также являются риском биметаллической коррозии. При такой комбинации важно влияние относительной площади поверхности на коррозию.

Большая площадь «катода» по отношению к «аноду» ускорит анодную коррозию. Хотя алюминий является анодным по отношению к нержавеющей стали, большие относительные площади поверхности алюминия по отношению к нержавеющей стали могут быть приемлемы в зависимости от местных условий.

Крепления из нержавеющей стали в алюминиевых пластинах или листах обычно считаются безопасными, тогда как алюминиевые заклепки или болты, скрепляющие детали из нержавеющей стали, являются неразумной комбинацией, поскольку существует практический риск коррозии.

Примером безопасного совместного использования нержавеющей стали и алюминия является использование крепежа и прижимных болтов из нержавеющей стали для крепления алюминиевых изгородей проезжей части или моста. Даже при отсутствии изоляции между металлами риск коррозии должен быть невелик.

Напротив, в морской среде наблюдалась серьезная локальная точечная коррозия алюминиевых ступеней, когда для фиксации лестницы на месте использовались неизолированные болты из нержавеющей стали. Однако на той же лестнице болты со звукоизоляционными шайбами не имели никаких пятен на окружающем алюминии. Это иллюстрирует положительный эффект разрушения коррозионного очага путем изоляции двух «разнородных» металлов в крайних случаях.

Изменение цвета нержавеющей стали продуктами коррозии

Проблемой может быть появление пятен на нержавеющих сталях от продуктов коррозии связанного металла. Свинец и медь достаточно близки по рейтингу к нержавеющей стали, поэтому риск биметаллической коррозии должен быть невелик. Однако любой продукт коррозии, если его смыть на нержавеющую сталь, может привести к проблемам, не связанным с биметаллическим эффектом, поэтому их невозможно предугадать.

Итак, гальваническая коррозия нержавеющей стали — это коррозионное повреждение, возникающее, когда два разнородных металла образуют электропроводное соединение и сталкиваются с общим коррозионным электролитом. Менее благородный из двух металлов растворится (анодная реакция растворения металла), а более благородный металл не будет подвержен коррозии (он выступает только как катод для восстановления кислорода).

При гальванической коррозии скорость коррозии менее благородного металла будет выше, чем у такого же металла в свободной коррозионной среде при отсутствии контакта с другим металлом.

Используя термодинамические данные и учитывая общий опыт, полученный в аналогичных ситуациях, можно прогнозировать, какие сочетания материалов с нержавеющей сталью будут подвержены гальванической коррозии.

В монтажных и строительных работах, к сожалению, часто допускаются всяческие ошибки и промахи. Последствия некоторых из них могут выявляться с течением небольшого количества времени. Что касается темы нержавеющего крепежа и такелажа, то самой распространенной ошибкой в его применении несомненно является попытка «совместить несовместимое», а именно смонтировать в один узел, нержавеющий и элементы из обычной стали.

И в таких ситуациях мы можем наглядно наблюдать скорую и беспощадную контактную коррозию. Данный вид коррозии развивается при контакте металлов, обладающих разными электрохимическими свойствами. Если выражаться научным языком, то при контактной коррозии на поверхности обеих составляющих системы реализуется компромиссный потенциал, определяемый сечением суммарных анодной и катодной поляризационных кривых. Скорости растворения обеих составляющих системы при этом потенциале будут отличаться от индивидуальных скоростей растворения каждой из составляющих того же раствора. Если же проще говорить, то место соединения нержавеющего и углеродного сплавов сразу начнет распространять от себя ржавчину по обоим изделиям, и скорость этой коррозии будет существенно превышать обычные показатели ржавения каждого из металлов.

Способы защиты от контактной — биметаллической — гальванической коррозии

Появление контактной — биметаллической — гальванической коррозии можно предотвратить применением изоляции между двумя металлами, с помощью лакокрасочных или металлических покрытий, а также применением нейтральных к такой коррозии промежуточных деталей.

Коррозионно-стойкие нержавеющие стали и сплавы при эксплуатации в средних и жестких условиях хорошо сочетаются с такими же сталями, с титаном и их сплавами, с хромистыми коррозионно-стойкими сталями, с никелем и его покрытиями, с медью и ее сплавами, с хромом и его покрытием, с серебром и его покрытием по меди, с золотом, платиной, палладием и родием (металл и покрытие).

Лучшая защита — это делать, по возможности, всю конструкцию только из нержавеющей стали и одной марки.

Как удалить биметаллическую — гальваническую — контактную коррозию / ржавчину и уберечь нержавеющий металл от разрушения ?

Когда коррозия возникает на изделиях из нержавеющего сплава, это нехороший признак. Ведь ржавчина не только имеет безобразный внешний вид, но и разрушает сам нержавеющий металл. Поэтому нужно принять своевременные меры, чтобы избежать этой ошибки и ее последствий.

Биметаллическая — гальваническая — контактная коррозия на начальном этапе своего развития не так страшна как другие типы коррозии нержавеющей стали. И пока она достаточно глубоко не проникла в металл — ее можно с легкостью удалить с помощью обычных традиционных методов и способов обработки и очистки нержавеющей стали:

1. Химический способ: травильная паста, кислоты, специальные гели, жидкости, гелеобразные средства или аэрозоли для удаления ржавчины на поверхности нержавейки.
2. Механическая очистка: шлифовка, полировка, стеклоструйная очистка, водоструйное удаление и т.д.
3. Электрохимическая очистка: Поверхностная ржавчина достаточно легко удаляется с помощью электрического тока и электролитических жидкостей. Электрохимическая полировка: делают в ваннах, заполненных электролитом.

Самым эффективным способом очищения будет использование нескольких методов. Так механическая полировка покажет наилучший результат, если ее применить после химической или электрохимической очистки.

Биметаллическая — гальваническая — контактная коррозия, даже после удаления ржавчины с поверхности нержавеющего металла, может проявить себя снова и снова если полностью не были устранены причины ее проявления. Если поверхность была некачественно очищена от ржавчины (остались остатки ржавчины на поверхности), то при благоприятных коррозионных условиях (например, попадание влаги) ржавчина может проявиться снова. Поэтому очищение следует провести очень тщательно с соблюдением всех установленных норм и правил того или иного средства для удаления. А причину появления такого типа ржавчины нужно устранить полностью.

• ТРУБА НЕРЖАВЕЮЩАЯ
• СПРАВОЧНИК
• КАТЕГОРИИ МАРОК

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.

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 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 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).

• металл
• металлы
• металлообработка
• электроника для начинающих
• контакты
• коррозия металла
• электрохимия