För att galvanisk korrosion av aluminium ska uppstå måste tre förutsättningar vara uppfyllda samtidigt: två olika metaller, en elektrisk förbindelse mellan dem och en elektrolyt som förbinder dem. Om någon av dessa faktorer tas bort upphör processen helt. Det är faktiskt allt som krävs, och det är därför problemet snarare handlar om detaljerna än om materialet.
Det är också anledningen till att galvanisk korrosion är den snabbaste korrosionsmekanismen som en konstruktion kan utsättas för. Det tar flera år innan gropkorrosion blir ett problem. Ett ogynnsamt galvaniskt par i saltvatten kan förstöra ett fästelement på bara en säsong.
Vilka kontakter orsakar egentligen problem?
Metallerna är rangordnade efter reaktivitet, och ju längre ifrån varandra två av dem ligger i denna rangordning, desto starkare är den drivande kraften mellan dem. Aluminium ligger nära den reaktiva änden, vilket innebär att det nästan alltid är det metallen som förbrukas.
| I kontakt med | Effekt på aluminium |
|---|---|
| Koppar och mässing | Allvarlig |
| Kol eller grafit | Allvarlig |
| Rostfritt stål | Betydande |
| Kolstål | Måttlig |
| Galvaniserat stål | Skyddar så länge zinken håller |
| Zink | Skyddande |
Koppar är det material som man måste betrakta som avgörande. Direkt kontakt leder inte bara till snabb korrosion, utan vatten som rinner från en kopparyta ner på aluminium för med sig upplösta kopparjoner som avsätts och bildar tusentals små kopparfläckar på en yta som aldrig har varit i kontakt med något. Avrinningsvägarna är därför lika viktiga som den fysiska kontakten.
Galvaniserat stål fungerar tvärtom, och det är värt att förstå detta ordentligt. Zink är mer aktivt än aluminium, så det offrar sig själv för att skydda. Detta skydd varar precis så länge som zinken håller, och när beläggningen är förbrukad blir det underliggande stålet en katod och förhållandet vänds.
Arealförhållandet avgör hur snabbt det sker
Den absolut viktigaste insikten inom detta ämne är att korrosionshastigheten beror på förhållandet mellan katodytan och anodytan. Om en stor ädelmetallyta gränsar till en liten aktiv yta koncentreras all ström till den lilla ytan, och den försvinner snabbt. Om en liten ädelmetallyta gränsar till en stor aktiv yta fördelas samma ström tunt över ytan, och effekten kan bli försumbar.
I praktiken ger detta en regel som avgör valet av fästelement. En rostfri skruv genom en aluminiumplåt utgör en liten katod mot en stor anod, vilket i allmänhet fungerar. En aluminiumskruv genom en rostfri plåt utgör samma kombination men med omvända ytor, och då uppstår fel. Metallerna är identiska i båda fallen; endast geometrin har förändrats.
Belägg det andra metallen, inte aluminiumet
Man får instinktivt lust att måla den metall man försöker skydda. När det gäller ett galvaniskt par är detta helt fel, och det är värt att veta varför. En beläggning på aluminiumet kommer så småningom att utveckla ett nålhål, och vid det nålhålet vetter en mycket liten aktiv yta mot hela den ädla ytan, vilket är det sämsta möjliga förhållandet. Resultatet blir en djup, snabb perforering istället för en långsam, allmän förlust.
Om man istället belägger ädelmetallen minskar katodytan, vilket i sin tur minskar drivströmmen. Ett litet hål i beläggningen blottar en liten katod mot en stor anod, vilket är den ofarliga riktningen. Om endast en yta kan behandlas, behandla den mer ädla, och om båda kan behandlas, behandla båda.
Icke-metaller som uppför sig som metaller
Tre vanliga byggmaterial orsakar problem som ser ut som galvaniska korrosionsskador och delvis också är det.
Betong. Färsk betong är starkt alkalisk, och aluminium angrips direkt av alkalier, helt oberoende av eventuella galvaniska effekter. Inbäddad armering tillför en ytterligare mekanism genom att fungera som katod. Aluminium som gjuts in i eller ligger direkt mot betong behöver en barriär, och detta krav gäller lika mycket för underlagsbruk och injekteringsbruk som för konstruktionsbetongen.
Behandlat virke. Moderna träskyddsbehandlingar är till stor del kopparbaserade, och kopparföreningarna i virket kan reagera med aluminium i närvaro av fukt. Trall, bärare och mellanlägg i träskyddsbehandlat virke måste därför hållas åtskilda från aluminiumkomponenter, vilket är en detalj som ofta förbises även i annars noggrant genomförda projekt.
Kolfiberkompositer. Kol är betydligt mer katodiskt än aluminium, och en kompositpanel som är fastskruvad direkt på en aluminiumram i en fuktig miljö fungerar som en grafitelektrod. Isolering är ett krav, inte bara en rekommendation.
Hur isolering egentligen ser ut
Att bryta den elektriska strömvägen är den mest tillförlitliga metoden. Isolerande genomföringar genom bulthålen och isolerande brickor under skruvhuvuden och muttrar förhindrar att fästelementet kommer i kontakt med aluminiumet, och en packning eller isoleringstejp håller de anliggande ytorna åtskilda. Detaljerna måste vara fullständiga: en enda kontakt mellan metall och metall någonstans i skarven återställer strömkretsen, och resten av isoleringen har då ingen effekt.
Att bryta vätskeflödet är den andra metoden och den är ofta enklare. Vatten som rinner bort lämnar ingen bro, så dränering, droppdetaljer och att undvika horisontella ytor som håller kvar vatten ger verkligt resultat. Att täta en fog så att vatten inte kan tränga in är lika effektivt, förutsatt att tätningen är heltäckande, eftersom en delvis tätad fog fångar upp fukt istället för att stänga ute den och skapar en spricka.
Om inget av detta är möjligt leder offeranoder korrosionen till en komponent som är avsedd att slitas ut. De är en underhållsartikel med ett visst bytesintervall och bör beskrivas i drifts- och underhållshandboken, istället för att bara monteras och sedan glömmas bort.
Vad som ska anges i specifikationen
Ange vilket material fästelementen ska vara tillverkade av och kräv att ytförhållandet är gynnsamt. Kräv en isoleringsdetalj vid varje gränssnitt mellan aluminium och annan metall, som ska visas på en ritning snarare än beskrivas. Ange att aluminium inte får ligga direkt mot betong eller mot konserveringsbehandlat trä utan en barriär. Kräv dränering vid varje horisontellt gränssnitt. Om anoder används, kräv att deras placering och bytesintervall dokumenteras.
Fem krav som tillsammans förhindrar den mekanism som orsakar mest skada på kortast tid. De gäller även för tillbehör som monteras i efterhand, vilket är anledningen till att de ska finnas med både i bruksanvisningen och i anbudet.
Innan detaljerna ritas in
Galvanisk korrosion är inte en egenskap hos aluminium som man måste acceptera. Det är en följd av att tre förhållanden inträffar samtidigt, och vart och ett av dem styrs enligt ritningen. Konstruktioner som drabbas av detta beror nästan aldrig på den ursprungliga konstruktionsavsikten; det beror på att en detalj monterades på plats med det fästelement som fanns i skåpbilen.
Anslutningsdetaljerna för varje konstruktion som vi levererar ritas upp istället för att överlåtas till installatören, och certifierings- och konstruktionsdokumentation som förvaras av DR VERSLAS innehåller isoleringsåtgärderna så att de kan kontrolleras och återskapas om något läggs till senare.