Korozja galwaniczna: jak bezpiecznie łączyć aluminium ze stalą?

W inżynierii i budownictwie łączenie aluminium ze stalą jest codziennością – od montażu instalacji fotowoltaicznych, przez lekkie konstrukcje hal, aż po serwisowanie nadwozi samochodowych. Jednak styk tych dwóch metali niesie ze sobą ryzyko wystąpienia zjawiska, jakim jest korozja galwaniczna (bimetaliczna). Co to? 

Jest to proces elektrochemiczny, który w obecności wilgoci prowadzi do szybkiego zniszczenia elementu mniej szlachetnego (anody). Aby zapewnić trwałość konstrukcji, konieczny jest świadomy dobór elementów złącznych, uwzględniający ich potencjał standardowy oraz zastosowanie odpowiedniej izolacji. 

Najważniejsze informacje na start 

• Mechanizm: Aluminium ma bardzo niski potencjał elektrochemiczny (-1.66 V). W bezpośrednim kontakcie ze stalą węglową (-0.44 V) lub miedzią, aluminium staje się anodą i ulega przyspieszonej korozji (“poświęca się” dla stali). 

• Rola elektrolitu: Do wystąpienia korozji galwanicznej konieczna jest obecność elektrolitu (woda deszczowa, wilgoć, mgła solna). W suchych wnętrzach ryzyko jest minimalne. 

• Zasada powierzchni: Bezpieczniejszy układ to “duża anoda (aluminium) + mała katoda (śruba nierdzewna)”. Odwrotna proporcja (mały element aluminiowy, duża stalowa powierzchnia) prowadzi do błyskawicznego zniszczenia aluminium. 

• Rozwiązania techniczne: Stosowanie podkładek izolacyjnych (poliamid, EPDM) lub specjalistycznych powłok płatkowych, które nie przewodzą prądu. 

• Kategoryczny zakaz: Nie wolno stosować smarów miedzianych na gwintach wkręcanych w elementy aluminiowe. 

Fizyka złącza: dlaczego łączenie stali z aluminium jest ryzykowne? 

Kluczem do zrozumienia problemu jest szereg napięciowy metali. Różnica potencjałów między łączonymi materiałami jest siłą napędową korozji. W typowym połączeniu śrubowym, śruba stalowa jest zazwyczaj materiałem bardziej szlachetnym (katodą), a konstrukcja aluminiowa – materiałem mniej szlachetnym (anodą). 

W praktyce oznacza to, że wokół stalowej śruby aluminium zaczyna się utleniać. Produkty korozji (tlenki) mają znacznie większą objętość niż sam metal, co powoduje “puchnięcie” złącza, kruszenie się materiału rodzimego i w konsekwencji – luzowanie się połączenia, co może grozić katastrofą budowlaną. 

Stal ocynkowana a stal nierdzewna – co wybrać do aluminium? 

Użytkownicy często stają przed wyborem: jakie śruby do aluminium będą najbezpieczniejsze? 

1. Stal ocynkowana (Klasa 8.8 z ocynkiem): Cynk (-0.76 V) w szeregu napięciowym leży bliżej aluminium niż naga stal, co teoretycznie zmniejsza ryzyko. Jednak powłoka cynkowa na śrubach jest cienka (zazwyczaj 5-8 µm). Gdy ulegnie zużyciu, odsłonięty stalowy rdzeń zacznie tworzyć silne ogniwo korozyjne z aluminium. 
2. Stal nierdzewna (A2/A4): Choć różnica potencjałów jest duża (stal nierdzewna jest szlachetna, ok. -0.10 V), jest to standard w branży PV. Dlaczego? Stal nierdzewna pokryta jest szczelną warstwą tlenków chromu (pasywacją), która słabo przewodzi prąd korozyjny. Jeśli zachowamy zasadę dużej powierzchni aluminium względem małej śruby, układ jest stabilny przez lata. 

Metody zabezpieczeń przed korozją galwaniczną: izolacja i powłoki płatkowe 

Aby skutecznie zapobiec korozji galwanicznej, w Elgo rekomendujemy trzy poziomy zabezpieczeń, zależne od wymagań projektu i agresywności środowiska. 

1. Izolacja fizyczna: podkładki izolacyjne poliamidowe

Najskuteczniejszą metodą na uniknięcie korozji galwanicznej jest przerwanie obwodu elektrycznego między metalami. Zwykła podkładka stalowa nie wystarczy. Należy zastosować podkładki poliamidowe (z tworzywa PA6) lub podkładki EPDM. 

• Podkładki te działają jak dielektryk. 

• W środowiskach bardzo agresywnych (np. morskim) zaleca się stosowanie tulei kołnierzowych, które izolują również trzpień śruby od ścianek otworu w aluminium. 

2. Powłoki płatkowe

To technologia dominująca w przemyśle motoryzacyjnym (automotive). Śruby wysokiej wytrzymałości (klasy 8.8, 10.9) pokrywa się powłoką cynkowo-aluminiową. Powłoki płatkowe (np. Geomet / Dacromet) nie tworzą ogniwa galwanicznego z aluminium, ponieważ ich potencjał jest zbliżony do podłoża aluminiowego. Dodatkowo, powłoka ta jest barierowa i nie ulega kruchości wodorowej, co jest kluczowe dla śrub o wysokiej twardości. 

3. Chemia montażowa: nikaj miedzi!

Krytycznym błędem montażowym jest stosowanie smarów miedzianych “przeciw zapiekaniu”. Miedź (+0.34 V) jest “zabójcą” dla aluminium. Zamiast tego należy stosować pasty ceramiczne lub specjalistyczne pasty montażowe na bazie aluminium, które zapobiegają zacieraniu (galling) bez inicjowania korozji. 

Przeglądaj produkty według podkategorii 

• Podkładki poliamidowe (PA6) – niezbędna izolacja elektryczna przy łączeniu stali z aluminium. Dostępne w normie DIN 125 i DIN 34815. 

• Śruby nierdzewne A2 (INOX) – szeroki wybór śrub z pełnym gwintem (DIN 933 / ISO 4017) odpornych na warunki atmosferyczne. 

• Wkręty samowiercące podkładki z EPDM EL 248 Alu/EPDM – uszczelniają i izolują połączenie, idealne do montażu blach aluminiowych. 

• Śruby HV do konstrukcji stalowych – zestawy śrubowe zgodne z EN 14399-4 do połączeń sprężanych. 

Przykładowy wybór produktów Elgo 

Do bezpiecznego połączenia elementu stalowego z aluminiowym należy dobrać produkty, które minimalizują ryzyko korozji galwanicznej. Najlepiej, by nie tworzyły ogniwa elektrochemicznego lub miały barierową powłokę ochronną. Z Twojej listy 177 produktów odpowiednie będą: 

• Śruby z łbem sześciokątnym z kołnierzem stożkowym DIN 6921, kl. 10.9, oc. płatkowy (Dacromet / Geomet) – powłoka płatkowa działa barierowo, ograniczając kontakt aluminium ze stalą. 

• Podkładki kształtowe samoklinujące EL-133 Nord-Lock, oc. płatkowy – dodatkowa ochrona powierzchni i stabilność połączenia. 

• Podkładki okrągłe płaskie do konstrukcji stalowych DIN 7989 TZN – stanowią warstwę izolacyjną między metalami. 

• Śruby z łbem stożkowym z gniazdem sześciokarbowym Torx DIN 7991, kl. 10.9, oc. płatkowy – powłoka płatkowa zbliżona potencjałem elektrochemicznym do aluminium. 

• Podkładki okrągłe płaskie powiększone DIN 9021 A2 – stal nierdzewna A2, odporna na korozję i neutralna względem aluminium. 

Takie połączenie (śruby z powłoką płatkową + podkładki nierdzewne lub z barierą) pozwala uniknąć korozji kontaktowej przy styku stali i aluminium. 

Często poruszane kwestie (FAQ) 

Co to jest korozja galwaniczna i jak jej zapobiegać? 

Korozja galwaniczna (nazywana też bimetaliczną lub stykową) to proces elektrochemiczny, który zachodzi, gdy dwa różne metale (lub stopy metali) mające różny potencjał elektrochemiczny są w bezpośrednim kontakcie ze sobą w obecności elektrolitu (np. wilgoci, słonej wody, kwaśnego deszczu). 

Metal o niższym potencjale (bardziej aktywny, czyli anoda) ulega przyspieszonej korozji, “chroniąc” jednocześnie metal o wyższym potencjale (mniej aktywny, czyli katodę). 

Czy śruby ocynkowane można wkręcać w aluminium? 

Wewnątrz suchych pomieszczeń jest to dopuszczalne. Na zewnątrz – zdecydowanie odradzamy. Wilgoć doprowadzi do szybkiego utlenienia cynku, a następnie do korozji aluminium. Bezpieczniejszym wyborem są śruby nierdzewne A2 z pastą montażową lub elementy w powłoce płatkowej. 

Co to jest anoda i katoda w złączu śrubowym? 

Metal mniej szlachetny (z niższym potencjałem, np. aluminium) staje się anodą i ulega korozji (zniszczeniu). Metal bardziej szlachetny (np. stal, stal nierdzewna) staje się katodą i pozostaje nienaruszony. 

Jakim momentem dokręcać śruby w aluminium? 

Aluminium jest materiałem miękkim i podatnym na pełzanie (odkształcanie pod naciskiem). Należy stosować niższe momenty dokręcania niż dla stali oraz używać podkładek szerokich (DIN 9021), aby rozłożyć siłę docisku na większą powierzchnię i uniknąć zmiażdżenia materiału. 

Elgo – wyceny, sprzedaż i doradztwo techniczne w jednym miejscu 

Jako producent i dystrybutor elementów złącznych, Elgo zapewnia kompleksową obsługę dla przemysłu i budownictwa. 

W naszej ofercie online znajdziesz ponad 15 000 produktów dostępnych od ręki, z gwarancją wysyłki tego samego dnia dla zamówień złożonych do godziny 12:00. Jednak nasza rola nie kończy się na pudełku ze śrubami. 

• Indywidualne wyceny hurtowe – realizujesz dużą inwestycję? Przygotujemy dla Ciebie ofertę na pełne zestawienie materiałowe (BOM) z atrakcyjnymi rabatami. 

• Produkcja na zamówienie – w naszym zakładzie w Mazańcowicach wykonujemy elementy nietypowe (“na rysunek”). 

• Atesty i Certyfikaty – do każdego zamówienia możemy dostarczyć atest 3.1 (wg EN 10204), niezbędny przy odbiorach UDT i konstrukcjach CE. 

• Pomoc techniczna – nasi doradcy są zawsze pod telefonem, gotowi pomóc w doborze klasy wytrzymałości czy odpowiedniego materiału do środowiska pracy. 

Sprawdź więcej artykułów 

• Jak zabezpieczyć śrubę przed rdzą? 
• Powłoki i ich oznaczenia 
• Ocynk ogniowy – na czym polega i czym jest ten rodzaj pokrycia elementów stalowych? 
• Stal nierdzewna a kwasoodporna w elementach złącznych – jak je odróżnić? 
• Stale odporne na korozję (nierdzewne i kwasoodporne)