独家揭秘: 保威钢铝结构太阳能支架--镀锌钢与铝结合的(双金属)电化学腐蚀风险分析报告

1.简介

双金属腐蚀只会出现在两个不同类的金属处于导电接触以及被导电液体所连接的情况下。

电流的产生会导致不同类的金属发生腐蚀。当镀锌钢和铝接触时就会产生这个问题，视具体情况而定。

1.1建立腐蚀电流需要什么？

要建立一个在两种导电材料间的原电池(比如镀锌钢和铝)，两种材料必须拥有不同的诱发电位或一种比另一种或多或少要耐腐蚀一些。更耐腐蚀的金属(阴极)是受到更易腐蚀的金属(阳极)的牺牲性腐蚀保护的。要完成这个电池，互相接触的金属必须用一种导电性的液体来桥接。

导电性越好的液体腐蚀的危险性越大。海水或富含盐分的湿气比普通的雨水的腐蚀风险要高的多。如果金属本身是干燥的，双金属的电化学腐蚀就不会发生。

1.2什么是电化学腐蚀表？

一张电化学腐蚀表是一张包含了根据导电性或电化序排序的金属等级表。通常是用标准甘汞电极来进行测量的。

这张电化学腐蚀表表明，在这一系列的负端尾部上都是阳极的以及易腐蚀的金属。---在这份表格的右部，比如镁，锌和铝---他们要比这些阴极的或耐腐蚀的金属系列比如金和石墨更容易受到腐蚀。

关键是两种可能存在电位差异的材料却要被连接成为一个部分。数百毫安的电位差就有可能导致电化腐蚀，但如果只有数十毫安的电位差则不大可能会导致这个问题的出现。

电化腐蚀是一种通过被优先腐蚀的金属产生的局部性现象。这种类型的腐蚀有侵蚀与其接触的金属的可能，或侵蚀更换后的金属的接触面的可能。

下表列出了处于常温下及流动的海水中各类金属的腐蚀电位。

中空的符号表示镀锌钢在含酸性的液体中比如可能出现的裂缝，被污染，低流速以及轻微碳酸化的水中的反应。实心的符号表示镀锌钢钝化处理后的诱发电位。

这份表引自：阿特拉斯钢铁技术报告第七刊“电化学腐蚀”

评估电化学腐蚀可能性的时候，必须仔细的评估一篮子导致电化学腐蚀产生的因素。

2．钢铝电化学腐蚀

电化学腐蚀，别名双金属腐蚀，当两种不同类的金属处于电气性连接并有电流通过时发生。

电化学腐蚀的可能性和严重性取决于几个因素，如：

·考虑金属腐蚀电位的环境因素

·两种金属的接触面积

·电解液的种类

从各类金属在海水中的电压序列表中可以看出，钢的腐蚀电位要比铝的腐蚀电位要高。

这表示当钢和铝接合时，钢会因为铝的牺牲性腐蚀而不被腐蚀。如果要避免铝材与更高电位金属接触时产生的腐蚀，只能允许铝材与电位差在0.10V电位序之内的金属接触才可避免电化学腐蚀的产生。

阳极电流密度也就是指腐蚀速率，通过减少阳极对阴极表面的接触比例可以减慢；如果小面积的铁接触到大面积的铝，铝的电化学的腐蚀相对较低。

3.镀锌钢和铝接触的腐蚀风险

镀锌钢是一种易于加工并且适应各种不同的环境的材料，大多数情况下镀锌钢都会与其他金属接触如不锈钢，铝，铜和耐候钢。

当两种不同的金属接触并处于腐蚀性的环境时，其中一种金属将会因为电化学腐蚀而导致加速腐蚀从而使另一种金属得到电位隔离保护。

电极电位差相近的金属互相之间的影响较小。通常来说，随着金属之间的电极电位序列的增加，金属之间的腐蚀效果也会相应的增加。

不同类的金属的相对表面区域的接触同样受会加速腐蚀金属的影响。用一大块的阴极表面与一小块的阳极面接触来获取牺牲性腐蚀保护是不可取的。

当两种不同的金属接触并处于腐蚀性的环境时，电化学腐蚀就会发生：其中一种金属会发生加速腐蚀，当两种有不同电极电位的金属相接触，金属之间的电极电位差会导致电流的产生，从而引发腐蚀。

在电极电位序列表上处于高位的(阳极金属)会保护处于低位的(阴极金属)。

如电极电位表所示，锌会保护处于低位的钢。

对于两种金属的基础面而言，尽管腐蚀电流是在阳极和阴极之间独立的区域进行流动，阳极电流的穿透率取决于电流密度。因此，一块较大面积的阳极区域与一块较小面积的阴极区域接触常规上是有没有问题的。无论如何，环境因素任就导致腐蚀速度的决定性因素。

因此，我们可以得出一个结论，当我们把镀锌钢和铝连接在一起时，不会有发生腐蚀的危险。

4.紧固件防腐蚀

使用螺栓、螺丝和焊接片等金属紧固件时电化学腐蚀的影响是非常重要的考虑因素。由于紧固件的表面积比它要紧固的部件要小得多，充当阳极的紧固件，这就会有加速腐蚀的危险，所以应该要采取保护措施。举例说，涂有锌的紧固件应该只能跟涂有铝、锌的钢连接，因为这些金属在电压序列中很接近，所以连接在一起通常不会有产生腐蚀的危险。相反，涂有锌或者铝的紧固件不应该和铜或者不锈钢的组件接触。

为了减少电化腐蚀对紧固件的影响，紧固件的表面金属需要和被紧固件的表面金属相符合。最理想的连接方式是最偏向阳极的金属搭配最接近阴极的金属。换句话说，螺栓和螺丝等紧固件应该要选用腐蚀可能性最小的金属或者是更偏向阴极的金属。

下表是基于电化腐蚀作用来选择紧固件的指引：

5.总结

当选择钢铝作为保威支架系统的紧固件和基础材料时，其电化腐蚀效应是不可能显著地发生的。

采用铝作为基地金属，参考英国国家标准协会的文件，不会因为与镀锌钢紧固件接触而增加腐蚀性。事实是当我们采用镀锌钢作为紧固件且以铝为基底金属时是不会有腐蚀产生的危险。

锌和镀锌钢不会经受到额外的腐蚀，或是只会受到轻微的腐蚀，如果以铝为基底金属，那么这样的腐蚀通常是在可接受的范围之内。

1.军队材料退化预防控制指南——第一部分MIL-HDBK-735

2.英国标准协会文件，pp6484:1979,Table23

3.澳大利亚标准协会文件

4.阿特拉斯钢技术报告No.7“电化学腐蚀”

附录2：电压序列

电压序列是按照金属浸泡在流动海水时的电位顺序而排列的金属列表。在阳极或者是活泼那一端的金属会比在阴极或者惰性那一端的金属更容易受到腐蚀。

特别值得注意的是，在选择镶嵌金属、金属装饰和金属紧固件的时侯，需要认真考虑电化腐蚀的电位问题。在选择金属材料的时候，应该要选列表中相近的金属，因为相近的金属相互间不会有太大的影响。如果两个金属在列表上的位置相差很远，那么越偏向正极的金属受到电化腐蚀的影响就越大。

·阳极-活泼的

·镁合金

·锌

·铍

·铝1100,3003,3004,5052,6053

·镀锌钢

·镉

·铝2017,2024,2117

·低碳钢(1018)，锻铁

·铸铁，低合金高强度钢

·铬铁(活泼的)

·不锈钢，430系列(活泼的)

·不锈钢302,303,304,321,347,410,416(活泼的)

·镍(抵抗阳极氧化)

·不锈钢316,317(活泼的)

·卡彭特不锈合金20CB-3(活泼的)

·铝青铜(CA687)

·哈斯特洛伊耐蚀镍基合金C(活泼的)，因科内尔铬镍铁合金625(活泼的)钛(活泼的)

·铅锡焊条

·铅

·锡

·因科内尔铬镍铁合金600(活泼的)

·镍(活泼的)

·铜(浅蓝色，黄色，红色，深蓝色)

·红铜(CA102)

·锰青铜，锡青铜

·硅青铜

·镍黄铜

·白铜合金

·不锈钢

·镍(惰性的)，铝，青铜

·蒙乃尔铜镍合金400，K500

·银焊条

·镍(惰性的)

·铬铁(惰性的)

·不锈钢(惰性的)彭特不锈合金20CB-3(惰性的)，因科镍铬不锈钢825

·镍钼铬铁合金

·银

·钛、钛合金

·石墨

·镐

·黄金

·铂

·阴极-惰性的