Ăn mòn galvanic: cách ghép các kim loại khác nhau
Ăn mòn galvanic, còn gọi là ăn mòn tiếp xúc, có thể làm một kim loại bị phá hủy nhanh hơn khi nó nối điện với kim loại khác và cả hai cùng bị làm ướt bởi một chất điện ly chung. Vì vậy, không thể chỉ dựa vào tên kim loại để chọn chi tiết liên kết: cần biết điều kiện ẩm, lớp phủ và diện tích bề mặt để hở. Biện pháp bảo vệ gồm chọn vật liệu tương thích, ngắt mạch điện hoặc tránh tình trạng ẩm ướt kéo dài.
Khi nào hình thành cặp galvanic
Cần đồng thời có thế ăn mòn khác nhau trong môi trường đang xét, đường dẫn điện giữa hai kim loại và chất điện ly nối các bề mặt của chúng. Một màng nước mỏng chứa muối hòa tan cũng có thể đóng vai trò chất điện ly; không cần ngâm toàn bộ mối ghép. Ngay cả trong nhà cũng phải tính đến nước ngưng tụ và việc vệ sinh bằng nước.
Kim loại kém quý hơn trong cặp trở thành anốt và bị ăn mòn ưu tiên; kim loại còn lại đóng vai trò catốt. Vai trò này phụ thuộc vào môi trường và trạng thái bề mặt. Dãy galvanic trong nước biển không phải bảng tương thích dùng cho mọi điều kiện, còn chênh lệch thế điện cực tiêu chuẩn không cho biết tốc độ ăn mòn của mối ghép thực tế.
Kết cấu mối ghép làm thay đổi rủi ro ra sao
Yếu tố quan trọng là diện tích bề mặt để hở được chất điện ly làm ướt, không phải khối lượng chi tiết hay chỉ diện tích tiếp xúc giữa chúng. Anốt nhỏ nối với catốt lớn đặc biệt bất lợi vì sự phá hủy tập trung trên một diện tích nhỏ. Bảng dưới đây nêu nguyên tắc đánh giá, không phải các tổ hợp được chấp thuận cho mọi công trình.
| Tình huống | Yếu tố quyết định rủi ro | Biện pháp thực tế |
|---|---|---|
| Mối ghép giữa các kim loại khác nhau ở trạng thái khô | Cơ chế này không hoạt động khi không có chất điện ly chung | Kiểm tra khả năng ngưng tụ và nước xâm nhập |
| Chi tiết liên kết bằng nhôm trong một chi tiết thép không gỉ lớn khi bị ướt | Anốt nhôm nhỏ nối với catốt lớn | Xem lại vật liệu chi tiết liên kết và cách bảo vệ mối ghép |
| Chi tiết liên kết bằng thép không gỉ trong một chi tiết nhôm lớn | Tỷ lệ diện tích thuận lợi hơn nhưng muối và nước đọng vẫn gây rủi ro | Kiểm tra môi trường, cách điện và thoát nước |
| Chỉ sơn kim loại kém quý hơn | Vết xước để lộ anốt nhỏ bên cạnh catốt lớn | Chọn hệ bảo vệ có xét đến cả hai phía của cặp kim loại |
Cách bảo vệ mối ghép cơ khí
- Xác định hợp kim, lớp phủ và điều kiện làm việc: mưa, ngưng tụ, nhiễm muối và ngâm trong chất lỏng. Đối chiếu tổ hợp vật liệu với tài liệu của nhà sản xuất hệ thống.
- Bố trí đường thoát nước và khả năng khô ráo. Khe hẹp và chất bẩn tích tụ có thể giữ chất điện ly; giải pháp làm kín phải phù hợp với kết cấu và điều kiện sử dụng.
- Khi cách ly điện, kiểm tra toàn bộ đường tiếp xúc: tấm đệm giữa các chi tiết, ống lót quanh bu lông, vòng đệm và ren. Một vòng đệm nhựa không bảo đảm ngắt được mạch. Vật liệu cách điện phải chịu được tải trọng và môi trường.
- Nếu dùng lớp phủ ngăn cách môi trường, hãy bảo vệ bề mặt catốt hoặc cả hai phía, không chỉ anốt. Kiểm tra hư hỏng trong quá trình lắp ráp và tình trạng lớp phủ khi bảo trì.
Khi nào cần đánh giá riêng
Không hình thành cặp galvanic không có nghĩa là loại trừ được các dạng ăn mòn khác. Nút liên kết chịu lực, đường ống và mối ghép luôn ẩm ướt cần giải pháp thiết kế phù hợp với môi trường cụ thể; không thể dùng bảng này để xác định tuổi thọ hay tải trọng cho phép.
Không được tự động áp dụng cách điện các chi tiết cơ khí cho tiếp điểm mang dòng, nối đất và liên kết đẳng thế, vì các vị trí đó có thể bắt buộc duy trì tính liên tục về điện. Với những liên kết này, phải dùng đầu nối tương thích và biện pháp bảo vệ được quy định trong thiết kế.