Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Многие знают что нельзя соединять медные и алюминиевые жилы кабелей и проводов. Однако, почему нельзя, объясняют по-разному. Давайте разберемся почему это делать нельзя. И какие еще металлы не надо соединять между собой. А также, как обойти эти правила.

Будем рассматривать электрохимические процессы, которые происходят при соединении двух разных металлов. Почему электрохимические? Потому что процессы эти могут быть вызваны как химическими, так и электрическими причинами. То есть они могут быть вызваны появлением электрического тока из вне. Либо они сами могут приводить к появлению тока в цепи. Примером могут служить "батарейки" или аккумуляторы.

 Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

При соединении двух разных металлов могут проходить химические процессы - окисление и восстановление. Окисление - это процесс при котором атомы вещества теряют электроны. А восстановление - это когда атомы присоединяют к себе электроны. Когда эти реакции становятся электрохимическими. Когда они происходят на границе раздела сред. То есть на незначительном участке.

И обычно эти среды являются электролитом с двумя помещенными в него электродами. То есть в гальваническом элементе. Названом в честь его первооткрывателя Луиджи Гальвани. Считается что это он обнаружил возникновение разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита.

В результате этих процессов образуется движение электрических зарядов. То есть электродвижущая сила. Как уже упоминалось в гальванический элемент входят два электрода. На одном электроде происходит процесс окисления. На другом идет процесс восстановления. И электродвижущая сила складывается из потенциалов двух этих процессов.

Считается что кристаллическая решетка металлов состоит из положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов. Узлы решетки образуют ионы. Электроны же имеют некоторую степень свободы. И при определенных условиях могут свой атом покидать.

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Возьмем два разных металла и погрузим их в электролит. Как определить на каком электроде будет происходить реакция восстановления, а на каком окисления. Существует электрохимический ряд напряжений металлов. В котором они расположены в определенном порядке. Слева на право. На нем видно у каких металлов увеличивается окислительная способность. А у каких металлов увеличивается восстановительная способность.

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Водород расположенный на этой таблице конечно металлом не является. Но он является некой точкой отчета. То есть металлы расположены на таблице в порядке электроотрицательности. Что это означает на практике? Если два металла контактируют между собой в воде, то разрушается тот, который в этом ряду находится левее. И чем дальше два металла находятся друг от друга в этом ряду, тем процесс этот происходит интенсивней. То есть при контакте меди и алюминия, будет разрушаться алюминий.

Непременным условием этого разрушения является соединение этих металлов в единую электрическую цепь. Этот разрушительный процесс называется гальванической коррозией. Что нужно для процесса.

  • 1. Во-первых, два разных металла.
  • 2. Во-вторых, наличие между ними жидкой среды.
  • 3. В-третьих, электрический контакт между металлами.

Если нет хоть одного условия,то электрохимическая коррозия не происходит. То есть если два металла плотно соединенны друг с другом и между ними нет места куда может попасть влага, то разрушения не происходит. Например, в щитовых алюминиевые шины соединяются напрямую с медными контактами рубильника. Потому как контакты очень плотно зажаты с помощью болтового соединения. А возможно между контактов нанесена электропроводная смазка. Она также мешает проникновению влаги.

Разберемся что происходит с соединением меди и алюминия. Соединение находится в воздухе. В воздухе всегда есть влага. Даже если концентрация ее очень невелика. Влага имеет свойство конденсироваться на различных поверхностях. Особенно на поверхностях металлических. Конденсируясь на соединении меди с алюминием, она запускает процесс электрохимической коррозии. В итоге получается гальванический элемент из соединенных медной и алюминиевых жил и воды между ними. Происходит процесс окисления алюминия. 

Процесс этот будет происходить до тех пор пока на границе контакта этих проводников не образуется оксидная пленка. Данная пленка не позволит далее продолжать этот процесс. Но при наличии электрического тока процесс этот идет немножко интенсивнее.

Далее дело разрушения берет на себя электрический ток. Он встречает на своем пути оксидную пленку. То есть место с повышенным сопротивлением его течению. И это место начинает усилено нагреваться. А затем окисляться уже все что возможно. Вплоть до потери контакта, в лучшем случае. И до возгорания, в худшем случае.

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Если рассмотреть электрохимический ряд напряжений металлов, то можно увидеть что металлов там довольно много. И комбинаций соединений металлов, при котором будет происходить разрушение, тоже хватает. Алюминий с медью - это еще не худший вариант.

Просто он встречается чаще. И чем дальше расположены металлы друг от друга тем хуже. Например, при соединении алюминия с оцинкованным железом ничего страшного не произойдет. Но при повреждении цинкового покрытия, алюминий начинает контактировать с железом. И запускается процесс коррозии. Еще хуже будет обстоять дело если вместо воды будет какая то агрессивная среда.

Глядя на таблицу мы можем видеть какие чистые металлы не стоит соединять. Но ведь существуют и различные сплавы. К примеру, латунь или бронза. Здесь впору совершенно запутаться. Однако, существует ГОСТ 9.005-72. Он называется "Допустимые и недопустимые контакты с металлами и неметаллами". В нем можно посмотреть можно соединять данные материалы или нет.

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Но все же иногда возникает ситуация когда приходится соединять алюминий с медью. Просто нет другого выхода. В таком случае для соединения алюминия с медью можно применить некие соединители. Например, использовать клеммник Ваго серии 2273 с пастой Alu+. Если линия используется на освещении, где протекающие токи не очень велики. Или же опрессовать соединение специальной гильзой для перехода с меди на алюминий. Если протекающие по проводникам токи более значительны.

 

Комментарии ()