ガルバニック腐食用絶縁ワッシャー: 材料と取り付けガイド

アルミニウムとステンレスのアセンブリにおいて絶縁ワッシャーが重要な理由

アルミニウムのブラケットにステンレスのボルトを真っ直ぐねじ込むと、初日は問題なく見えます。数か月の雨や海岸沿いの湿気が加わると、ボルト穴の周りのアルミニウムがチョーク化し、穴が開き、ネジ山のグリップ力を失い始めます。これは電解腐食であり、湿気の存在下で 2 つの異なる金属が接触した瞬間に始まります。

アルミニウムは、電気化学的スケールでステンレス鋼よりもはるかに下に位置し、電位差はおよそ 0.5～0.6ボルト 典型的な屋外環境における 2 つの間の距離。アルミニウムは陽極となり腐食します。ステンレス鋼は陰極として機能し、ほとんど触れられません。ガルバニック系の 2 つの金属間のギャップが広いほど、またアルミニウムに対するステンレスの表面積が大きいほど、この反応はより速く進行します。

絶縁ワッシャーは、ファスナーの頭部をアルミニウムの表面から物理的に分離することで、その回路を遮断します。この反応がさまざまな環境やステンレスグレードでどのように起こるかについての詳しい内訳については、こちらを参照してください。 ステンレスとアルミニウムの間の電気腐食を防止するための広範なガイド 。この記事の残りの部分では、ワッシャー自体の材質、取り付け方法、保護が切れる場所など、特にワッシャー自体に焦点を当てます。

一般的な絶縁ワッシャーの材質の比較

すべての非導電性ワッシャーが負荷、熱、または屋外での長年の暴露下で同じように動作するわけではありません。間違った素材を選択すると、取り付けた日には完璧に絶縁されていた洗濯機でも、1 年以内に亀裂が生じたり、平らに圧縮されたりする可能性があります。

ナイロンは最も一般的なアセンブリを最も低コストでカバーしますが、持続的なクランプ圧力の下ではクリープが発生するため、最初の 1 年以内にトルクが静かに低下する可能性があります。 G10 および G11 ラミネートはコストが高くなりますが、実際の予荷重下でも形状を保持するため、構造接続または滑りが重要な接続においてはより一般的な選択肢となります。どの材質を使用しても、やはり剛性が必要です 荷重分散用のステンレス製平ワッシャー ファスナーの頭とポリマーの間に積み重ねられるため、柔らかい断熱材がボルトの頭によって直接押しつぶされることはありません。

絶縁ワッシャーの正しい取り付け方

ワッシャーは、接触面全体をカバーしている場合にのみ機能します。ワッシャーのサイズがわずかに小さかったり、締め付け中に中心からずれたりしたワッシャーでは、裸のアルミニウムの細片が裸のステンレスに触れたままになります。その細片がガルバニック反応を再開するのに必要なすべてであり、より小さな領域に集中するだけです。

完全な隔離とは、頭だけでなくシャンクを治療することを意味します。ボルトのシャフト自体がアルミニウムの穴に接触する場合は、ヘッドの下のワッシャーに加えて、シャンクの周りにプラスチックまたは PTFE スリーブが必要です。それ以外の場合は、シャンクが新しい接触点になります。スルーボルトジョイントでは、これは通常、絶縁スリーブ、ヘッドの下の絶縁ワッシャー、およびナットの下の別の絶縁ワッシャーを意味します。

積み重ねる順序も重要です。よくある失敗は、絶縁ワッシャーを直接ファスナーの頭部に何も付けずに配置することです。これにより、締め付け中に頭部の鋭いエッジが軟質ポリマーに食い込み、最終的には貫通してしまいます。ファスナーヘッドと絶縁ワッシャーの間に硬質ステンレスワッシャーを挟むことで荷重が分散され、ジョイントの寿命の間ポリマーを無傷に保ちます。

絶縁ワッシャーでは解決できないもの

絶縁ワッシャーは、物理的に覆う表面のみを絶縁します。ステンレスねじがアルミニウムのタップ穴に直接ねじ込まれている場合、どのワッシャーが頭の下にあるかに関係なく、ねじ山は噛み合った全長に沿って電気的に接触したままになります。オーストラリアステンレス鋼開発協会の技術レビューによると、アルミニウム製のステンレスネジが頻繁に使用されていますが、ネジのかみ合い自体をワッシャーで隔離できないため、ステンレスのすぐ周囲のアルミニウムが腐食する可能性が非常に高いと記載されています。

アルミニウムへのねじ込みの場合、ワッシャーは別の戦略と組み合わせる必要があります。アルミニウムの穴を硬質陽極酸化処理するか、非導電性の焼き付き防止剤をねじ山に塗布するか、より要求の厳しい用途では絶縁 絶縁フランジアセンブリ用のステンレス鋼ねじ付きロッド 耐荷重ねじ山がアルミニウムに直接接触しない配置。

機械的強度も計画に値するもう 1 つの制限です。一般にポリマーワッシャーは、最終的に変形することなく高トルクまたは滑りが重要なジョイントの予荷重に耐えることができないため、重要な構造接続にはプレーンナイロンではなく金属インサートまたはラミネートワッシャーが必要になることがよくあります。この区別を早期に正しく行うことで、取り付け時にはしっかりと見えていた接合部が、熱サイクルのシーズン後に緩み始めた場合に、後で改修することを回避できます。

孤立したジョイントに適切なステンレス ファスナー スタックを選択する

ワッシャーはアセンブリの 1 つの部品にすぎません。ファスナーのグレードも同様に重要であり、特に塩化物にさらされて腐食が促進される海岸や海洋環境では重要です。ご案内については、 304 および 316 ステンレスボルトグレードから選択 316 にはモリブデンが含まれているため、塩水噴霧や洗い流される化学物質が環境の一部である場合には、より信頼性の高い選択肢となります。

完全に分離されたジョイントは通常、次の組み合わせを組み合わせます。 ステンレス鋼六角ボルト 適切なグレードでは、ボルト頭に対する剛性金属ワッシャー、絶縁ワッシャー自体、そして振動が要因となる場合には、 クランプ張力を維持するステンレス鋼のスプリングワッシャー ナットの下にあります。これらの要素のいずれかを省略すると、通常は接合部の緩みやファスナーの周りの白い腐食生成物のリングとして、1 ～ 2 年以内にメンテナンスの問題として現れる傾向があります。

これらのコンポーネントはどれも、それ自体は珍しいものではなく、高価なものでもありません。スタックを最初に正しく調整するコストは、後で固着して腐食したファスナーをドリルで取り除き、その周りのアルミニウムを修復するのにかかるコストの数分の 1 です。