索比光伏網訊:1. 簡介
雙金屬腐蝕只會出現在兩個不同類的金屬處於導電接觸以及被導電液體所連接的情況下。
電流的產生會導致不同類的金屬發生腐蝕。當鍍鋅鋼和鋁接觸時就會產生這個問題，視具體情況而定。
1.1 建立腐蝕電流需要什麼？
要建立一個在兩種導電材料間的原電池（比如鍍鋅鋼和鋁），兩種材料必須擁有不同的誘發電位或一種比另一種或多或少要耐腐蝕一些。 更耐腐蝕的金屬（陰極）是受到更易腐蝕的金屬（陽極）的犧牲性腐蝕保護的。要完成這個電池，互相接觸的金屬必須用一種導電性的液體來橋接。
導電性越好的液體腐蝕的危險性越大。 海水或富含鹽分的溼氣比普通的雨水的腐蝕風險要高的多。 如果金屬本身是乾燥的，雙金屬的電化學腐蝕就不會發生。
1.2 什麼是電化學腐蝕表？
一張電化學腐蝕表是一張包含了根據導電性或電化序排序的金屬等級表。 通常是用標準甘汞電極來進行測量的。
這張電化學腐蝕表表明，在這一系列的負端尾部上都是陽極的以及易腐蝕的金屬。--- 在這份表格的右部，比如鎂，鋅和鋁---他們要比這些陰極的或耐腐蝕的金屬系列比如金和石墨更容易受到腐蝕。
關鍵是兩種可能存在電位差異的材料卻要被連接成為一個部分。數百毫安的電位差就有可能導致電化腐蝕，但如果只有數十毫安的電位差則不大可能會導致這個問題的出現。
電化腐蝕是一種通過被優先腐蝕的金屬產生的局部性現象。 這種類型的腐蝕有侵蝕與其接觸的金屬的可能，或侵蝕更換後的金屬的接觸面的可能。
下表列出了處於常溫下及流動的海水中各類金屬的腐蝕電位。
中空的符號表示鍍鋅鋼在含酸性的液體中比如可能出現的裂縫，被汙染，低流速以及輕微碳酸化的水中的反應。 實心的符號表示鍍鋅鋼鈍化處理後的誘發電位。
這份表引自：阿特拉斯鋼鐵技術報告第七刊「電化學腐蝕」
評估電化學腐蝕可能性的時候，必須仔細的評估一籃子導致電化學腐蝕產生的因素。
2． 鋼鋁電化學腐蝕
電化學腐蝕，別名雙金屬腐蝕， 當兩種不同類的金屬處於電氣性連接並有電流通過時發生。
電化學腐蝕的可能性和嚴重性取決於幾個因素，如：
· 考慮金屬腐蝕電位的環境因素· 兩種金屬的接觸面積·電解液的種類從各類金屬在海水中的電壓序列表中可以看出，鋼的腐蝕電位要比鋁的腐蝕電位要高。
這表示當鋼和鋁接合時，鋼會因為鋁的犧牲性腐蝕而不被腐蝕。如果要避免鋁材與更高電位金屬接觸時產生的腐蝕，只能允許鋁材與電位差在0.10V電位序之內的金屬接觸才可避免電化學腐蝕的產生。
陽極電流密度也就是指腐蝕速率，通過減少陽極對陰極表面的接觸比例可以減慢；如果小面積的鐵接觸到大面積的鋁，鋁的電化學的腐蝕相對較低。
3. 鍍鋅鋼和鋁接觸的腐蝕風險
鍍鋅鋼是一種易於加工並且適應各種不同的環境的材料，大多數情況下鍍鋅鋼都會與其他金屬接觸如不鏽鋼，鋁，銅和耐候鋼。
當兩種不同的金屬接觸並處於腐蝕性的環境時， 其中一種金屬將會因為電化學腐蝕而導致加速腐蝕從而使另一種金屬得到電位隔離保護。
電極電位差相近的金屬互相之間的影響較小。 通常來說，隨著金屬之間的電極電位序列的增加，金屬之間的腐蝕效果也會相應的增加。
不同類的金屬的相對表面區域的接觸同樣受會加速腐蝕金屬的影響。 用一大塊的陰極表面與一小塊的陽極面接觸來獲取犧牲性腐蝕保護是不可取的。
當兩種不同的金屬接觸並處於腐蝕性的環境時，電化學腐蝕就會發生： 其中一種金屬會發生加速腐蝕，當兩種有不同電極電位的金屬相接觸，金屬之間的電極電位差會導致電流的產生，從而引發腐蝕。
在電極電位序列表上處於高位的（陽極金屬）會保護處於低位的（陰極金屬）。
如電極電位表所示，鋅會保護處於低位的鋼。
對於兩種金屬的基礎面而言，儘管腐蝕電流是在陽極和陰極之間獨立的區域進行流動， 陽極電流的穿透率取決於電流密度。 因此，一塊較大面積的陽極區域與一塊較小面積的陰極區域接觸常規上是有沒有問題的。無論如何，環境因素任就導致腐蝕速度的決定性因素。
| 環境 | ||||||
| 周邊 | 浸泡液 | |||||
| 接觸金屬 | 郊區 | 工業區或市區 | 海邊 | 淡水 | 海水 | |
| 鋁、鋁合金 | 0 | 0 to 1 | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | |
| 摻有高強度黃銅的黃銅（錳青銅） | 0 to 1 | 1 | 0 to 2 | 1 to 2 | 2 to 3 | |
| 鎘 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 鑄鐵 | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 2 to 3 | |
| 鑄鐵（沃斯田鐵） | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 1 to 3 | |
| 鉻 | 0 to 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 1 to 2 | 2 to 3 | |
| 紅銅 | 0 to 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 1 to 2 | 2 to 3 | |
| 黃金 | (0 to 1) | (1 to 2) | (1 to 2) | (1 to 2) | (2 to 3) | |
| 鉛 | 0 to 1 | 0 to 1 | 0 to 1 | 0 to 2 | (0 to 2) | |
| 鎳 | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 2 to 3 | |
| 銅鎳合金 | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 2 to 3 | |
| 鎳鉻合金 | (0 to 1) | (1) | (1 to 2) | (1 to 2) | (1 to 3) | |
| 鎳鉻鉬合金 | (0 to 1) | (1) | (1 to 2) | (1 to 2) | (1 to 3) | |
| 鎳黃銅 | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 1 to 3 | |
| 鉑 | (0 to 1) | (1 to 2) | (1 to 2) | (1 to 2) | (2 to 3) | |
| 銠 | (0 to 1) | (1 to 2) | (1 to 2) | (1 to 2) | (2 to 3) | |
| 銀 | (0 to 1) | (1 to 2) | (1 to 2) | (1 to 2) | (2 to 3) | |
| 不鏽鋼（包含大約13%鉻的馬氏體不鏽鋼） | 0 to 1 | 0 to 1 | 0 to 1 | 0 to 2 | 1 to 2 | |
| 鋼（碳、低合金） | 0 to 1 | 1 | 1 to 2 | 1 to 2 | 1 to 2 | |
| 錫 | 0 | 0 to 1 | 1 | 1 | 1 to 2 | |
| 鈦、鈦合金 | (0 to 1) | (1) | (1 to 2) | (0 to 2) | (1 to 3) | |
| 註： · 0=鋅和鍍鋅鋼不會經受到額外的腐蝕，或者最多只會受到極少的腐蝕，通常是在可以接受的範圍之內。 · 1=鋅和鍍鋅鋼會受到輕微到中度的額外腐蝕，在特定環境下這樣的腐蝕是可以接受的。 · 2=鋅和鍍鋅鋼可能會受到相當嚴重的額外腐蝕，保護措施通常是必須的。 · 3=鋅和鍍鋅鋼可能會受到特別嚴重的額外腐蝕，應該要避免相互之間的接觸。 總結：在括號裡的評級尚欠足夠的證據支持，因此相比其他的評級確定性相對低一些。此表格是從額外腐蝕的角度來看，而評級為0並不意味著無論暴露在哪種環境下都不需要對互相接觸的這兩種金屬進行保護。 Source: British Standard Institute, pp 6484: 1979, Table 23來源：英國國家標準學會，pp 6484: 1979, 表23 | ||||||
鋅和鍍鋅鋼不會經受到額外的腐蝕，或是只會受到輕微的腐蝕，如果以鋁為基底金屬，那麼這樣的腐蝕通常是在可接受的範圍之內。
因此，我們可以得出一個結論，當我們把鍍鋅鋼和鋁連接在一起時，不會有發生腐蝕的危險。
4. 緊固件防腐蝕
使用螺栓、螺絲和焊接片等金屬緊固件時電化學腐蝕的影響是非常重要的考慮因素。由於緊固件的表面積比它要緊固的部件要小得多，充當陽極的緊固件，這就會有加速腐蝕的危險，所以應該要採取保護措施。舉例說，塗有鋅的緊固件應該只能跟塗有鋁、鋅的鋼連接，因為這些金屬在電壓序列中很接近，所以連接在一起通常不會有產生腐蝕的危險。相反，塗有鋅或者鋁的緊固件不應該和銅或者不鏽鋼的組件接觸。
為了減少電化腐蝕對緊固件的影響，緊固件的表面金屬需要和被緊固件的表面金屬相符合。最理想的連接方式是最偏向陽極的金屬搭配最接近陰極的金屬。換句話說，螺栓和螺絲等緊固件應該要選用腐蝕可能性最小的金屬或者是更偏向陰極的金屬。
下表是基於電化腐蝕作用來選擇緊固件的指引：
| 基底金屬 | 鋅和鍍 鋅鋼 | 鋁和鋁 合金 | 鋼和 鍛鐵 | 黃銅，紅銅， 青銅，鎳合金 | 馬氏體不鏽鋼(Type410) | 奧氏體不 鏽鋼(Type3) |
| 鋅和鍍鋅鋼 | A | B | B | C | C | C |
| 鋁和鋁合金 | A | A | B | C | B | |
| 鋼和鍛鐵 | AD | A | A | C | C | B |
| 鉛錫片電鍍鋼片 | ADE | AE | AE | C | C | B |
| 黃銅，紅銅，青 銅，鎳合金 | ADE | AE | AE | C | C | B |
| 鐵素體不鏽鋼 | ADE | AE | AE | A | A | A |
| 奧氏體不鏽鋼(Type302/304) | ADE | AE | AE | AE | A | A |
| 註： A：緊固件不會增加基底金屬的腐蝕性； B: 緊固件少量增加基底金屬的腐蝕性； C: 緊固件明顯地增加基底金屬的腐蝕性； D: 塗在緊固件上的表面金屬會被快速消耗，使得緊固件的金屬外露 E: 基底金屬會增加緊固件的腐蝕性。 | ||||||
採用鋁作為基底金屬，參考英國國家標準學會的文件，不會因為與鍍鋅鋼緊固件接觸而增加腐蝕性。事實是當我們採用鍍鋅鋼作為緊固件且以鋁為基底金屬時是不會有腐蝕產生的危險。
5. 總結
當選擇鋼鋁作為保威支架系統的緊固件和基礎材料時，其電化腐蝕效應是不可能顯著地發生的。
採用鋁作為基地金屬，參考英國國家標準協會的文件，不會因為與鍍鋅鋼緊固件接觸而增加腐蝕性。事實是當我們採用鍍鋅鋼作為緊固件且以鋁為基底金屬時是不會有腐蝕產生的危險。
鋅和鍍鋅鋼不會經受到額外的腐蝕，或是只會受到輕微的腐蝕，如果以鋁為基底金屬，那麼這樣的腐蝕通常是在可接受的範圍之內。
| 常用金屬間電化腐蝕產生的可能性 | ||||||||
| 鋅 | 鋁 | 鍍鋅鋼 | 鐵/鋼 | 鉛 | 黃銅， 青銅 | 紅銅 | 不鏽鋼（惰性的） | |
| 鋅 | 低 | 低 | 高 | 低 | 高 | 高 | 高 | |
| 鋁 | 低 | 低 | 中 | 中 | 高 | 高 | 低 | |
| 鍍鋅鋼 | 低 | 低 | 中 | 低 | 中 | 中 | 中 | |
| 鉛 | 低 | 中 | 低 | 低 | 中 | 中 | 中 | |
| 銅 | 高 | 高 | 中 | 高 | 中 | 中 | 高 | |
| 不鏽鋼 | 高 | 低 | 中 | 中 | 中 | 高 | 高 | |
| 低：沒有明顯的電化作用會發生； 中：電化腐蝕可能在經歷一段長時間後會發生； 高：電化腐蝕作用很可能會發生，應該避免直接接觸。 | ||||||||
附錄1：參考文獻
1. 軍隊材料退化預防控制指南——第一部分 MIL-HDBK-735
2. 英國標準協會文件，pp 6484: 1979, Table 23
3. 澳大利亞標準協會文件
4. 阿特拉斯鋼技術報告No. 7 「電化學腐蝕」
附錄2：電壓序列
電壓序列是按照金屬浸泡在流動海水時的電位順序而排列的金屬列表。在陽極或者是活潑那一端的金屬會比在陰極或者惰性那一端的金屬更容易受到腐蝕。
特別值得注意的是，在選擇鑲嵌金屬、金屬裝飾和金屬緊固件的時侯，需要認真考慮電化腐蝕的電位問題。在選擇金屬材料的時候，應該要選列表中相近的金屬，因為相近的金屬相互間不會有太大的影響。如果兩個金屬在列表上的位置相差很遠，那麼越偏向正極的金屬受到電化腐蝕的影響就越大。
· 陽極-活潑的
· 鎂合金
· 鋅
· 鈹
· 鋁 1100, 3003, 3004, 5052, 6053
· 鍍鋅鋼
· 鎘
· 鋁 2017, 2024, 2117
· 低碳鋼（1018），鍛鐵
· 鑄鐵，低合金高強度鋼
· 鉻鐵（活潑的）
· 不鏽鋼，430系列（活潑的）
· 不鏽鋼302, 303, 304, 321, 347, 410, 416（活潑的）
· 鎳（抵抗 陽極氧化）
· 不鏽鋼316, 317（活潑的）
· 卡彭特不鏽合金20 CB-3 （活潑的）
· 鋁青銅（CA687）
· 哈斯特洛伊耐蝕鎳基合金C（活潑的），因科內爾鉻鎳鐵合金625（活潑的）鈦（活潑的）
· 鉛錫焊條
· 鉛
· 錫
· 因科內爾鉻鎳鐵合金600（活潑的）
· 鎳（活潑的）
· 銅（淺藍色，黃色，紅色，深藍色）
· 紅銅（CA102）
· 錳青銅，錫青銅
· 矽青銅
· 鎳黃銅
· 白銅合金
· 不鏽鋼
· 鎳（惰性的），鋁，青銅
· 蒙乃爾銅鎳合金400，K500
· 銀焊條
· 鎳（惰性的）
· 鉻鐵（惰性的）
· 不鏽鋼（惰性的）彭特不鏽合金20 CB-3 （惰性的），因科鎳鉻不鏽鋼 825
· 鎳 鉬 鉻 鐵合金
· 銀
· 鈦、鈦合金
· 石墨
· 鎬
· 黃金
· 鉑
· 陰極-惰性的
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