Er sink gott með áli?
Spurningin um hvort sink sé "gott" með áli er villandi einföld. Í heimi efnisvísinda og verkfræði, sérstaklega í forritum sem fela í sér tæringarvörn, galvanísk tenging og húðunartækni, er sambandið milli sinks og áls ekki einfalt vináttu eða andstöðu. Þess í stað er það blæbrigðaríkt samstarf stjórnað af grundvallar rafefnafræðilegum meginreglum. Stutta svarið er: það fer eftir samhengi og notkun. Í mörgum tilfellum er sink einstaklega gott til að vernda ál, en í beinni, samfelldri rafsnertingu í ætandi umhverfi getur það valdið hættu.
The Electrochemical Foundation: The Galvanic Series
Til að skilja samspilið verður maður fyrst að skilja galvaníska röðina. Þetta er listi yfir málma og málmblöndur raðað í samræmi við staðlaða rafskautsgetu þeirra í tilteknu raflausn (eins og sjó). Lykilregla: þegar tveir ólíkir málmar eru raftengdir og útsettir fyrir raflausn, mun „virkari“ eða „anodic“ málmurinn tærast helst og fórna sér til að vernda „göfugri“ eða „kaþódíska“ málminn.
Hvar standa tveir málmar okkar?
· Sink er mjög anódískt. Venjulegur rafskautsmöguleiki þess er um það bil -0,76 V.
· Ál er einnig anódískt, en minna en sink, með möguleika um -0,71 til -0,74 V fyrir margar málmblöndur (þetta getur verið örlítið breytilegt). Í hagnýtu galvanískri seríunni í sjó falla álblöndur oft á milli mjög anódískra sinks/magnesíums og eðalmálma eins og stáls eða kopar.
Mikilvægt er að í flestum stöðluðum galvanískum röðum fyrir sjó er sink meira anódískt en ál. Þetta þýðir að í tengdu kerfi mun sink virka sem rafskaut og tæra, en ál verður bakskaut og er varið. Þetta er grundvallarreglan á bak við eitt mikilvægasta hlutverk sinks með áli: fórnarvernd.
Þar sem sink er „gott“ fyrir ál: hlífðarnotkun
1. Galvanísk (fórnar) vernd:
Þetta er beinasta ávinningurinn. Ef þú festir stykki af sinki (eða sinkskaut) við álbyggingu-eins og ál-skrokkbát, íhluti utanborðs eða neðanjarðartank- mun sinkið tærast hægt, sendir verndarstraum til áliðs og kemur í veg fyrir oxun þess. Þetta er útbreidd og mjög áhrifarík tæringarvarnaraðferð.
2. Sink-Húðun:
· Galvaniserun (á stáli) nálægt áli: Algeng atburðarás er hvenærgalvaniseruðu stáli(stál húðað með lagi af sinki) er í snertingu við ál. Hér verndar sinkhúðin ekki aðeins undirliggjandi stálið af fórnfýsi heldur einnig, að vissu marki, aðliggjandi ál. Sinkið tærist fyrst á mótunum og seinkar tæringu beggja málma. Rétt hönnun með einangrandi þéttingum eða húðun á snertipunkti er samt sem áður mælt með því að -stilli langtíma heilleika.
· Sink-Ríkur grunnur: Álfletir, sérstaklega í krefjandi umhverfi eins og brýr, flugvélar eða sjóbúnað, eru oft málaðir með sink-grunni. Þessi málning inniheldur mikla hleðslu af sink rykögnum. Þegar málningarfilman er rispuð eða skemmd, mynda sinkagnirnar galvanískan klefa með óvarinu áli, sem býður upp á fórnarvörn á gallastaðnum og kemur í veg fyrir tæringarskrið undirfilmu-verulegur kostur á ó-galvanískum grunni.
·Sinkhúðunum festingar: Algengt er að nota sink-húðaðar stálfestingar (skrúfur, hnoð, boltar) með álsamsetningum. Sinkhúðunin þjónar sem fórnarlag. Í upphafi tærist sinkið til að vernda bæði stálfestinguna og álgatið. Þegar sinkið er tæmt mun minna-göfugt stál tærast, sem getur samt verið æskilegt en álið sem tærir, allt eftir forgangsröðun hönnunarinnar.
3. Sink í álblöndur (sem málmblöndur):
Þetta er öðruvísi en mikilvægt samband. Sink er mikilvægur málmblöndurþáttur í sterkustu-álblöndunum, einkum 7xxx röðinni (td 7075, notuð í loftrýmisgrind). Í þessum málmblöndur gerir sink (ásamt magnesíum og kopar) kleift að mynda fínt botnfall við hitameðhöndlun (úrkomuherðing), sem gefur álið einstakt styrkleika-til-þyngdarhlutfalls. Í þessu samhengi er sink ekki bara „gott“ heldur nauðsynlegt innan málmfylkisins.
Þar sem sink getur verið „slæmt“ fyrir ál: Áhættan og mótvægisaðgerðirnar
Hlífðaratburðarásin snýst ef ál er tengt við málm sem er göfugri en hann sjálfur. Ef sinklagið eða húðunin er tæmd og undirliggjandi málmur (eins og stál) verður óvarinn, þá verður galvaníska parið að stáli (bakskaut) og áli (skaut). Í þessu tilviki mun álið tærast hratt.
Helstu áhætturnar eru:
1. Galvanísk tæring í árásargjarnu umhverfi: Í nærveru þrávirks raflausnar (saltvatns, stöðug þétting, iðnaðarefna) getur bein-snerting við-málm milli sinks og áls, við ákveðnar aðstæður sem byggjast á nákvæmum málmblöndur, leitt til hraðari neyslu á sinkinu. Meira um vert, ef sinkið er ekki viðhaldið og er að fullu neytt, mun útsetning fyrir katódískri undirlagi (eins og stál) ráðast á álið. Hlutfallslegt yfirborð er mikilvægt: lítið rafskaut (ál) tengt stóru bakskauti (sink-húðað stál)væri hræðileg hönnun, þar sem rafskautið tærist mikið.
2. Ósvipuð málmtæring í samsetningum: Þetta er klassísk verkfræðiáskorun. Sink-húðaður stálbolti í álplötu, í blautu umhverfi, myndar galvanískan klefa. Sinkhúðunin er gagnleg í upphafi, en hönnunin verður að tryggja að samskeytin séu rétt innsigluð, einangruð (með ó-leiðandi skífum eða húðun) eða hannað til að auðvelda viðhald og skoðun.
Mótvægisaðgerðir:
· Einangrun: Notaðu óvirkar þéttingar, múffur eða skífur úr plasti eða öðrum einangrunarefnum til að rjúfa rafmagnssamfellu.
· Hindrunarhúð: Berið málningu, dufthúð eða þéttiefni á báða snertiflötina fyrir samsetningu, sérstaklega á göfugra efnið (eða það sem þú vilt ekki fórna).
· Rétt val á rafskautum: Notaðu rafskaut sem eru sérstaklega hönnuð fyrir álbyggingar, eins og ál-sink-indium málmblöndur, sem bjóða upp á bestu möguleika og getu.
· Efnisval: Í sumum tilfellum er æskilegt að nota festingar úr málmi sem eru nær áli í galvanískri röð, eins og ryðfríu stáli (þó að fara þurfi varlega með sumar tegundir) eða jafnvel álblöndur sjálfar.
Sérstök mál:Al-Zn húðað stál(td Galvalume)
Heillandi blendingstækni sýnir samlegðaráhrifin. Galvalume® er stálhúðað með málmblöndu úr um það bil 55% áli, 43,4% sinki og 1,6% sílikoni. Þessi húðun sameinar hindrunarvörn og langlífi áls með galvanískri fórnarvörn sinks. Sink-ríku fasarnir í húðinni vernda afskornar brúnir og rispur á fórnfýsi, en álgrunnurinn veitir framúrskarandi tæringarþol í andrúmslofti til lengri tíma. Hér er sink-álsamstarfið hannað á örbyggingarstigi fyrir frábæra frammistöðu.
Niðurstaða: Skilyrt frábært samstarf
Svo, er sink gott með áli? Svarið er afdráttarlaust já, en með mikilvægu verkfræðilegu eftirliti.
Sink er í grundvallaratriðum verndari áls í langflestum hagnýtum notkunum. Vilji þess til að tæra fyrst gerir það að ómetanlegu tæki til að varðveita álbyggingar með fórnarskautum, sink-ríkum grunni og sem hlífðarhúðun á festingum. Hlutverk þess sem málmblöndur er jafn mikilvægt til að búa til sterk, létt efni.
Möguleiki á skaða stafar ekki af sinki sjálfu, heldur af niðurbroti á hlífðar sinklaginu eða frá óviðeigandi hönnun sem gerir árásargjarnara galvanískt par að myndast. Sambandið er því í eðli sínu ekki vandamál; það er öflugt tæki. Eins og öll öflug verkfæri verður að nota það af skilningi. Með því að virða meginreglur galvanísku seríunnar, innleiða rétta einangrunar- og hindrunartækni og velja réttu efnisformin fyrir umhverfið, geta verkfræðingar og hönnuðir nýtt sérsink-álsamstarf um að byggja upp varanlegar, áreiðanlegar og-varanlegar vörur og mannvirki. Samlegðaráhrifin eru mjög góð þegar þau eru tekin til greina.
