Sudėtingame elektros jungčių pasaulyje drėgmė yra priešas, veikiantis tyliai, bet destruktyviai. Nors mechaniniai gedimai dažnai praneša apie fizinius pažeidimus arba nutrūkstamus signalus,elektrocheminė korozijaprogresuoja nepastebimai, patikimus metalinius kontaktus paversdama didelio{0}}atsparumo barjerais arba visiškai atviromis grandinėmis. Suprasti, kodėl šis reiškinys klesti drėgnoje aplinkoje, yra būtinas inžinieriams, projektuojantiems sistemas lauko, jūrų, automobilių ar pramonės reikmėms.
Pagrindinė korozijos chemija
Elektrocheminė korozija nėra tik rūdys; tai galvaninis procesas, kuriam reikalingi keturi esminiai elementai: ananodas(kur oksiduojasi metalas), akatodas(kur vyksta sumažinimas), anelektrolitas(elektrai laidus tirpalas) ir ametalinis keliasjuos sujungiant. Jungtyje šie elementai dažnai yra būdingi jo konstrukcijai. Patys kontaktai tarnauja kaip elektrodai, o drėgmė tiekia elektrolitą, kai kondensuojasi ant paviršių arba prasiskverbia į korpusą.
Kai du skirtingi metalai-ar net identiški metalai, kurių paviršiaus būklė nežymiai skiriasi,{1}}paveikiami elektrolitu, susidaro galvaninis elementas. Aktyvesnis metalas tampa anodu, praranda elektronus ir ištirpsta į metalo jonus. Mažiau aktyvus metalas veikia kaip katodas, kur vyksta deguonies redukcija arba vandenilio išsiskyrimas. Šis elektronų srautas metaliniu keliu užbaigia grandinę, įgalindamas nuolatinę koroziją.
Drėgmė kaip katalizatorius
Drėgna aplinka yra ypač pavojinga, nes drėgmė veikia kaipkritinis elektrolitas. Grynas vanduo yra prastas laidininkas, bet atmosferinis vanduo niekada nėra grynas. Jis sugeria anglies dioksidą, sudarydamas silpną anglies rūgštį ir ištirpdo ore esančius teršalus, tokius kaip sieros dioksidas, jūros purslų ar kelių druskos chloridai ir pramoniniai teršalai. Šios priemaišos paverčia kondensuotą drėgmę labai laidžiu elektrolitu, galinčiu palaikyti stiprią koroziją.
Mechanizmas įsijungia, kai aplona vandens plėvelėsusidaro ant metalinių paviršių. Ši plėvelė leidžia joninei srovei tekėti tarp anodinių ir katodinių vietų tame pačiame kontakte arba tarp gretimų skirtingų medžiagų kontaktų. Korozijos greitis priklauso nuo kelių veiksnių:
Santykinė oro drėgmė:Korozija žymiai pagreitėja virš 60-70% santykinės drėgmės, slenksčio, iki kurio adsorbuoti vandens sluoksniai tampa ištisiniai.
Temperatūra:Aukštesnė temperatūra padidina reakcijos greitį ir korozinių dujų tirpumą.
Teršalai:Chloridai yra ypač agresyvūs, ardo pasyviąsias oksidų plėveles ir pagreitina taškinę koroziją.
Plyšinės korozijos ir deguonies koncentracijos ląstelės
Jungtys yra išskirtinai pažeidžiamosplyšių korozijanes jų konstrukcija iš prigimties sukuria ankštas erdves: tarp sujungtų kontaktų, po laidų sandarikliais ir korpuso sąsajose. Šiuose plyšiuose deguonies difuzija yra apribota. Šis skirtumas sukuriadeguonies koncentracijos ląstelėkur deguonies išeikvota -sritis (paprastai plyšio vidus) tampa anodinė, palyginti su deguonies{1}}prisotinta išorės dalimi. Susidaręs potencialų skirtumas skatina koroziją, kuri gali greitai pabloginti kontaktus ir gnybtus.
Šis reiškinys paaiškina, kodėl net puikų bendrą sandarumą turinčios jungtys gali sugesti, kai drėgmė patenka į mažą plyšį. Suaktyvėję korozijos produktai (oksidai, chloridai, sulfatai) užima daugiau tūrio nei originalus metalas, todėl susidaro mechaninis įtempis, dėl kurio gali įtrūkti korpusai arba dar labiau pažeisti sandariklius.
Galvaninės poros jungtyse
Šiuolaikinėse jungtyse dažnai derinami keli metalai, siekiant optimizuoti veikimą: vario lydiniai laidumui užtikrinti, aukso arba alavo dangos mažam kontaktiniam atsparumui užtikrinti ir įvairūs netaurieji metalai korpusams ir spyruoklėms. Kiekvienas metalas turi skirtingągalvaninis potencialas. Sausomis sąlygomis šie skirtingi metalai egzistuoja be problemų. Drėgnoje aplinkoje, kurioje yra elektrolito, jie sudaro galvanines poras, kur mažiau taurusis metalas rūdija.
Pavyzdžiui, alavu{0}}padengtas kontaktas, sujungtas su auksu{1}}dengtu kontaktu drėgnoje aplinkoje, sukuria didelį potencialų skirtumą. Alavas, būdamas aktyvesnis, tampa aukojamu anodu ir greitai korozuoja-reiškinį, žinomą kaipgalvaninė korozija. Panašiai atviras varis laidų galuose arba pažeistose dengimo vietose gali veikti kaip lokalizuoti anodai, dėl kurių gali atsirasti ankstyvas gedimas.
Elektrocheminės korozijos prevencija
Veiksminga korozijos prevencija drėgnoje aplinkoje reikalauja kelių{0}}sluoksnių:
Sandarinimas ir kapsuliavimas:Aukštos kokybės IP{0}} jungtys (IP67, IP68) apsaugo nuo drėgmės patekimo. Vazoniniai mišiniai gali uždengti vidinius kontaktus, visiškai pašalindami elektrolito kelią.
Dengimo pasirinkimas:Tauriosios dangos, tokios kaip auksas virš nikelio, užtikrina puikų atsparumą korozijai. Tais atvejais, kai auksas yra nepraktiškas, gali būti naudojamas storas alavas arba sidabras su atitinkamais korozijos inhibitoriais.
Šliaužimas ir klirensas:Padidinus atstumą tarp kontaktų sumažėja jonų srovės nutekėjimo per paviršius rizika.
Medžiagų suderinamumas:Galvaninių potencialų skirtumų sumažinimas parenkant metalus su panašiais elektrocheminiais potencialais.
Aplinkos kontrolė:Esant kritinėms reikmėms, naudojant konformalias dangas arba išlaikant sandarius gaubtus su sausikliais, galima visiškai pašalinti drėgmę.
Išvada
Elektrocheminė jungčių korozija priklauso ne nuo to, ar, o kada{0}}ypač drėgnoje aplinkoje. Tai nuspėjama pagrindinės elektrochemijos pasekmė, kurią pagreitina drėgmė, teršalai ir būdingi medžiagų deriniai, būtini jungties funkcijai. Inžinieriams šių mechanizmų supratimas paverčia koroziją iš nenuspėjamo gedimo į valdomą riziką. Pasirinkus jungtis su tinkamu sandarinimu, dengimu ir medžiagų suderinamumu bei įvertinus visą darbo aplinką, galima pasiekti patikimą ilgalaikį veikimą-, net jei drėgmė negailestinga.
