Galvanische Korrosion
Die Kombination von Aluminium und Edelstahl verursacht galvanische Korrosion. Um zu verstehen, warum Sie Edelstahl und Aluminium nicht zusammen verwenden sollten, müssen wir zunächst verstehen, wie galvanische Korrosion funktioniert. Galvanische Korrosion ist die Übertragung von Elektronen von einem Material (Anode) auf ein anderes (Kathode). Neben dem Wissen, was galvanische Korrosion ist, müssen wir auch die Fachbegriffe verstehen, die damit einhergehen.
Hier sind alle Fachbegriffe, die wir in diesem Beitrag verwenden werden:
- Anode – Material, das positiv geladen ist, Elektronen verlassen dieses Material
- Kathode – Material, das negativ geladen ist, Elektronen treten in dieses Material ein
- Elektrolyt – Flüssigkeit, die den Prozess der Elektronenübertragung unterstützt
- Korrosion/Korrosion – Metall allmählich zerstören oder schwächen
Wie es funktioniert
Galvanische Korrosion tritt auf, wenn zwei Materialien (eine Anode und eine Kathode) miteinander und einem Elektrolyten in Kontakt kommen. Elektrolyte können Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit oder Regenwasser sein. Wenn diese Faktoren ins Spiel kommen, beginnt die Elektronenübertragung. Je nach Höhe des Widerstandes in einem Elektrolyten kann dieser Transfer sehr viel schneller erfolgen. Aus diesem Grund ist Salzwasser, ein Elektrolyt mit sehr geringem Widerstand, ein häufiger Faktor bei der Auswahl des zu verwendenden Produkts. Aus diesem Grund ist es unglaublich wichtig, sich zu überlegen, welches Material man in einer bestimmten Umgebung verwenden möchte. Wenn Sie mit einer Meeres- oder Salzwasserumgebung arbeiten, müssen Sie sogar die Art des Edelstahls berücksichtigen, den Sie verwenden.
Es gibt mehrere Arten von Rost, die während des Oxidationsprozesses auftreten können. Um mehr darüber zu erfahren, lesen Sie bitte diesen Blog-Beitrag über Drei Arten von Rost, die häufig auftreten.
Unser Beispiel
Für den Rest unseres Beitrags werden wir uns nicht mehr auf Anode und Kathode beziehen, sondern das Beispiel von Aluminium (Anode) und Edelstahl (Kathode) verwenden. Wenn Aluminium und rostfreier Stahl zusammen in einer Baugruppe verwendet werden, beginnen die Elektronen aus dem Aluminium in den rostfreien Stahl überzugehen. Dies führt zu einer Schwächung des Aluminiums. Dieses geschwächte Aluminium führt dazu, dass es sich viel schneller zersetzt. Dies kann zu einer verlängerten Lebensdauer des Edelstahls führen. Hinweis: Aluminium, wenn es mit dem Elektrolyt allein gelassen wird, wird seine Elektronen trotzdem irgendwann verlieren, aber die Anwesenheit von rostfreiem Stahl wird diesen Prozess erheblich beschleunigen.
Die galvanische Korrosion wird eigentlich häufig bei der Beschichtung verwendet, um eine Opferschicht auf einem anderen Material zu erzeugen. Verzinkter Stahl und schwarzes Oxid sind häufig verwendete Beispiele.
Ausnahmen
Jede einzelne Baugruppe ist situationsbedingt. Da Metall von seinen Umgebungsfaktoren abhängt, um zu korrodieren, kann es Orte geben, an denen Sie einige Metalle zusammen verwenden können, ohne diese Effekte zu sehen. Wenn die Umgebung sehr trocken, wettergeschützt und schmutzig ist, können Sie Metalle zusammen verwenden. In den meisten Situationen, in denen die Umgebung nicht temperatur- und feuchtigkeitskontrolliert ist, wird jedoch Rost auftreten. Aus diesem Grund empfiehlt Albany County Fasteners, niemals Aluminium und Edelstahl zusammen zu verwenden. Wir empfehlen auch, für eine maximale Lebensdauer ausschließlich Metalle zu verwenden. Edelstahl mit Edelstahl, Aluminium mit Aluminium, Messing mit Messing. Das Mischen von Metallen kann sich auf die Festigkeit der Anwendung, die Lebensdauer der Verbindungselemente, die Korrosion der Materialien usw. auswirken.
Die andere Situation, in der diese Materialien zusammen mit geringer Auswirkung auf den Rostschutz verwendet werden können, ist, wenn der Kathodenbereich im Vergleich zum Anodenbereich sehr klein ist. Wenn zum Beispiel das Grundmaterial ein großes Aluminiumblech ist, dann wird die Verwendung von sehr kleinen Edelstahlschrauben die Lebensdauer nicht dramatisch verringern. Umgekehrt, wenn Sie Aluminium verwenden, um ein großes Blech aus rostfreiem Stahl zu befestigen, wird die Lebensdauer des Aluminiums dramatisch verkürzt.
Albany County Fasteners empfiehlt die Verwendung von Neopren-EPDM- oder Haftscheiben zwischen rostfreien Befestigungselementen und Aluminiummaterialien, das Neopren bildet eine Barriere zwischen den Metallen und verhindert Korrosion.
Zu bestimmende Umgebungsfaktoren
Viele Faktoren müssen bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihre Installation berücksichtigt werden.
| Faktor | Warum es wichtig ist |
| Dauer des Elektrolytkontakts | Je länger ein Elektrolyt in Kontakt mit Aluminium und Edelstahl ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass ein Elektronentransfer stattfindet. |
| Elektrolytwiderstand | Je geringer der Elektrolytwiderstand ist, desto leichter kann ein Elektronentransfer stattfinden. Bsp: Salzwasser hat einen sehr niedrigen Elektrolytwiderstand. |
| Stagnierendes Wasser | Wasser, das steht und sehr lange braucht, um sich zu verflüchtigen, kann zu einer erhöhten Belastung durch Elektrolyte führen. |
| Schmutz | Schmutz (vor allem bei nicht direkter Sonneneinstrahlung) kann einen Elektrolyten aufnehmen und für sehr lange Zeit halten. Dies kann zu einer erhöhten Belastung der Baugruppe führen, wenn sie nicht sauber gehalten wird. |
| Luftfeuchtigkeit/Nebel | Beides sind Umweltfaktoren, die zu einem erhöhten Wassergehalt in der Luft führen. Wenn die Umgebung zu diesen Faktoren neigt, wird die Exposition gegenüber Elektrolyten als verlängert angesehen |
| Fugen | Fugen bieten einen Auffang für Feuchtigkeit (Elektrolyt), der diese über einen längeren Zeitraum an den Materialien halten kann. |
Edelmetalle
Wenn Sie sich entscheiden, zwei verschiedene Materialien zusammen zu verwenden, empfiehlt es sich, eine Anode als Basismaterial zu verwenden und darauf zu achten, dass sie deutlich größer ist als die Kathoden. Kathoden können auch als Edelmetalle bezeichnet werden oder als Metalle, die eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation (Rost) aufweisen. Im Folgenden haben wir eine Liste von Edelmetallen zusammengestellt:
- Gold
- Iridium
- Quecksilber
- Osmium
- Palladium
- Platin
- Rhodium
- Ruthenium
- Silber
Von der Anode zur Kathode
Um die Auswirkungen der galvanischen Korrosion noch weiter abzuschwächen, ist es empfehlenswert, Materialien zu verwenden, die bei Kontakt miteinander und mit einem Elektrolyten weniger wahrscheinlich eine Elektronenübertragung verursachen. Die folgende Liste ist eine Auflistung von Materialien. *Hinweis: Je näher die beiden Metalle in dieser Liste beieinander liegen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie unter den negativen Auswirkungen der galvanischen Korrosion leiden.
- Magnesium
- Magnesiumlegierungen
- Zink
- Beryllium
- Aluminiumlegierungen
- Cadmium
- Mild- und Kohlenstoffstahl, Gusseisen
- Chromstahl (mit weniger als oder gleich 6% Chrom)
- Edelstähle (302, 310, 316, 410, 430)
- Aluminiumbronze
- Blei-Zinnlot
- Zinn
- Aktiv-Nickel
- Aktiv-Inconel
- Messing
- Bronze
- Kupfer
- Manganbronze
- Siliziumbronze
- Kupfer-Nickellegierungen
- Blei
- Monel
- Silberlot
- Passiv-Nickel
- Passiv-Inconel
- Passiv-Edelstahl (302, 310, 316, 410, 430)
- Silber
- Titan
- Zirkonium
- Gold
- Platin
Wie kann ich galvanische Korrosion verhindern?
Es gibt ein paar Schritte, die Sie unternehmen können, wenn Sie diese Materialien zusammen verwenden MÜSSEN.
- Fügen Sie einen Isolator zwischen die beiden Materialien, damit sie sich nicht mehr verbinden. Ohne diese Verbindung kann der Elektronentransfer nicht stattfinden. Wellmuttern sind ein häufig verwendetes Befestigungsmittel, um Materialien zu trennen, die unter galvanischer Korrosion leiden können.
- Verwenden Sie Materialien mit dem gleichen Potential. Metalle mit der gleichen Korrosionsbeständigkeit sind in der Regel in Ordnung, um zusammen verwendet zu werden.
- Wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der nur eines der Materialien mit einem Elektrolyten in Kontakt kommt, wird die Übertragung von Elektronen nicht stattfinden.
- Wenn es eine Beschichtung auf der Kathode gibt, kann sie die Übertragung durch erhöhten Widerstand verhindern.
- Betrachten Sie Ihre Umgebung vor der Installation. Wählen Sie Materialien, die für Ihre Umgebung geeignet sind.
- Beschichten oder lackieren Sie Ihre Baugruppe (vollständig), so dass der Elektrolyt keinen Kontakt mit den Materialien herstellen kann
- Verwenden Sie Neopren-EPDM oder Bondscheiben als Barriere zwischen den Metallen.