⚡ Das Wichtigste
- Zwei unterschiedliche Metalle plus ein Elektrolyt (Feuchte, Salzwasser) ergeben Kontaktkorrosion. Das unedlere Metall wird zur Anode und korrodiert schneller.
- Die elektrochemische Spannungsreihe entscheidet, wer korrodiert: Aluminium ist unedler als Stahl, Stahl unedler als Edelstahl. Eine Stahlschraube in einem Aluminiumteil lässt das Aluminium korrodieren.
- Das Flächenverhältnis ist entscheidend. Eine kleine Anode gegen eine große Kathode korrodiert sehr schnell. Eine Stahlschraube (klein) in einer Aluminiumplatte (groß) ist der ungünstigste Fall.
- Drei Gegenmaßnahmen: mit einer Isolierscheibe trennen, Metalle mit ähnlichem Potenzial wählen oder eine Opferbeschichtung einsetzen.
- Dichtstoff und Schrumpfschlauch isolieren ebenfalls. Beide halten Wasser ab und unterbrechen den elektrischen Pfad.
- Trockene Innenräume korrodieren langsam. Kritisch sind Außenbereich, Küste und feuchte Umgebung.
- Eine Edelstahlschraube in Aluminium muss isoliert werden, sonst kann das Aluminium innerhalb von ein bis zwei Jahren durchkorrodieren.
1. Eine Stahlschraube in einer Aluminiumwanne
2. Wie das Element wirkt
3. Die elektrochemische Spannungsreihe
4. Der Einfluss des Flächenverhältnisses
5. Häufige Kombinationen
6. Drei Gegenmaßnahmen
7. Entscheidungsweg und FAQ
1. Eine Stahlschraube in einer Aluminiumwanne
Im Jahr 2019 fertigte ein Zulieferer für Elektrofahrzeuge Batteriewannen aus 6061-Aluminiumplatte, verschraubt mit galvanisch verzinkten Stahlschrauben. Ein Jahr später meldeten Kunden an der Küste tiefe Mulden um jede Schraube und undichte Wannen.
Die verzinkte Schraube (Kathode) war mit der Aluminiumplatte (Anode) gekoppelt, bei Salznebel an der Küste als Elektrolyt. Die Geometrie war eine kleine Anode um jede Schraube gegen eine große Kathode, sodass das Aluminium tiefe Lochfraßstellen ausbildete.
Die Abhilfe waren Edelstahlschrauben mit isolierenden Nylonscheiben plus Dichtstoff. Drei Jahre später liegen keine weiteren Meldungen vor.
2. Wie das Element wirkt
Zwei Metalle in einem Elektrolyt bilden ein galvanisches Element:
- Anode (das unedlere Metall): gibt Elektronen ab und korrodiert.
- Kathode (das edlere Metall): nimmt Elektronen auf und bleibt geschützt.
- Elektrolyt: Feuchte, Regen, Salznebel.
Faustregel: Eine Potenzialdifferenz über 0,1 V birgt Kontaktkorrosionsrisiko.
3. Die elektrochemische Spannungsreihe
| Metall | Potenzial (V gegen SCE) | Aktivität |
|---|---|---|
| Magnesium | -1,6 | Am unedelsten |
| Zink | -1,0 | |
| Aluminium, hochrein | -0,8 | |
| Kohlenstoffstahl | -0,6 | |
| Edelstahl 304, aktiv | -0,5 | |
| Edelstahl 304, passiv | +0,1 | |
| Kupfer | -0,2 | |
| Titan | +0,2 | Am edelsten |
Je größer der Unterschied, desto aggressiver die Korrosion.
4. Der Einfluss des Flächenverhältnisses
Diesen Punkt übersehen Konstrukteure am häufigsten:
- Kleine Anode, große Kathode: hohe anodische Stromdichte, schnelle Korrosion. Gefährlich.
- Große Anode, kleine Kathode: niedrige Stromdichte, langsame Korrosion. Sicherer.
Eine Stahlschraube (klein) in einer Aluminiumplatte (groß) bedeutet kleine Anode gegen große Kathode, die Platte korrodiert daher schnell. Umgekehrt – Aluminiumschraube in einer Stahlplatte – korrodiert die Schraube, deren Austausch günstig ist.
5. Häufige Kombinationen
| Kombination | Risiko | Behandlung |
|---|---|---|
| Aluminiumteil, Stahlschraube | Hoch | Isolierscheibe plus Dichtstoff |
| Aluminiumteil, Edelstahlschraube | Hoch | Isolierscheibe |
| Stahlteil, Edelstahlschraube | Mittel | Meist unbedenklich |
| Stahlteil, verzinkte Schraube | Gering | Zink wirkt als Opferanode |
| Kupferteil, Aluminiumschraube | Hoch | Isolieren |
| Edelstahl auf Edelstahl | Keines | Gleiches Potenzial |
6. Drei Gegenmaßnahmen
6.1 Elektrische Trennung
- Nylonscheiben oder PTFE-Scheiben.
- Eine Isolierhülse über dem Schraubenschaft.
- Dichtstoff, der zusätzlich Wasser abhält.
6.2 Metalle mit ähnlichem Potenzial wählen
Aluminiumschrauben in Aluminiumteilen, allerdings mit begrenzter Festigkeit; galvanisch verzinkte Stahlschrauben in Stahlteilen.
6.3 Opferbeschichtung
Eine Zinkschicht auf einer Stahlschraube ist unedler als Aluminium, daher korrodiert das Zink zuerst und schützt das Aluminium. Sobald die Schicht jedoch durchgerieben ist, wirkt das Kontaktelement wieder.
7. Entscheidungsweg und FAQ
Schritt 1 — Trocken im Innenraum oder feucht im Außenbereich?
Trocken innen → geringes Risiko. Außen, Küste oder feucht → Isolierung ist zwingend.
Schritt 2 — Wie groß ist die Potenzialdifferenz?
Unter 0,1 V → sicher. Über 0,2 V → isolieren.
Schritt 3 — Welche Seite ist die kleine Anode?
Ist die kleine Anode das teure Teil, etwa die Platte → isolieren. Ist es das günstige Teil, etwa die Schraube → unbedenklich.
FAQ
F. Darf eine Edelstahlschraube wirklich nicht in Aluminium? Im Innenraum ja; im Außenbereich muss sie isoliert werden.
F. Verringert eine Isolierscheibe die Klemmkraft? Ja. Nylon kriecht, die Vorspannkraft sinkt mit der Zeit, daher brauchen kritische Verbindungen Isolierscheiben mit Metallträger.
F. Korrodiert eloxiertes Aluminium noch galvanisch? Die Schicht isoliert die Oberfläche, doch die Bohrung des Gewindelochs liegt blank und korrodiert weiter.
F. Wie verhält es sich mit verzinkten Stahlschrauben in Aluminium? Zink ist unedler als Aluminium und schützt es daher, was besser ist als blanker Stahl – bis die Schicht durchgerieben ist.
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