Kontaktkorrosion (galvanische Korrosion) zwischen Aluminium und Stahl entsteht, wenn sich beide Metalle berühren und ein Elektrolyt – Meerwasser, Kondenswasser, feuchte Isolierung – sie verbindet. Aluminium ist das unedlere Metall, wird zur Anode und korrodiert, während der Stahl geschützt ist. An Schiffen und Offshore-Bauwerken, wo Aufbauten aus Aluminium auf Stahlrümpfen und -decks sitzen, ist das einer der Hauptgründe, warum Aluminium und Stahl nie einfach ohne Vorkehrungen verschraubt werden.
Warum Aluminium im Kontakt mit Stahl korrodiert
Jedes Metall hat in einem bestimmten Elektrolyten sein eigenes elektrochemisches Potenzial. In Meerwasser liegen Aluminiumlegierungen in der Spannungsreihe deutlich unter unlegiertem Stahl und weit unter Edelstahl und Kupferlegierungen. Verbindet man sie, entsteht eine kleine Batterie: Elektronen fließen vom Aluminium zum Stahl, und das Aluminium löst sich an der Kontaktstelle auf.
| Metall in Meerwasser | Lage in der Spannungsreihe | Rolle bei Kopplung mit Aluminium |
|---|---|---|
| Magnesium, Zink | Unedler als Aluminium | Korrodieren zuerst (Opferanoden) |
| Aluminiumlegierungen (5083, 6082) | Aktiv | – |
| Unlegierter Stahl, Gusseisen | Edler als Aluminium | Kathode: Aluminium korrodiert |
| Kupferlegierungen, Kupfer-Nickel | Deutlich edler | Kathode: starker Angriff auf Aluminium |
| Edelstahl (passiv), Titan | Am edelsten | Kathode: starker Angriff auf Aluminium |
Was die Korrosion verstärkt
- Elektrolyt: Meerwasser und Spritzwasserzonen sind wesentlich aggressiver als trockene Innenluft. Feuchtigkeit in Spalten, unter Isolierung oder hinter versagter Dichtmasse hält das Element am Laufen.
- Flächenverhältnis: Ein kleines Aluminiumteil an einer großen Stahlfläche korrodiert am schnellsten, weil eine große Kathode einen hohen Strom durch eine kleine Anode treibt. Der umgekehrte Fall – kleine Stahlschrauben in einem großen Aluminiumblech – ist weit weniger kritisch.
- Potenzialdifferenz: Je weiter die Metalle in der Spannungsreihe auseinanderliegen, desto schneller der Angriff. Aluminium mit Edelstahl oder Kupfer ist ungünstiger als mit unlegiertem Stahl.
- Spalte und Kontaktflächen: Verschraubte Überlappungen halten Wasser und Sauerstoffunterschiede fest und addieren Spaltkorrosion zum galvanischen Effekt.
So verhindern Sie Kontaktkorrosion zwischen Aluminium und Stahl
- Elektrischen Kontakt unterbrechen. Isolierscheiben, -hülsen und -dichtungen in Schraubverbindungen stoppen den Strom, solange sie intakt bleiben und die Schrauben die beiden Metalle nicht überbrücken.
- Elektrolyt fernhalten. Dichten und beschichten Sie den Verbindungsbereich, damit kein Wasser die Metalle verbindet. Wird nur ein Metall beschichtet, dann das edlere (den Stahl) oder beide – nur das Aluminium zu beschichten konzentriert den Angriff auf jede Pore.
- Flächenverhältnis wählen. Halten Sie das Aluminiumteil groß im Verhältnis zum berührenden Stahl.
- Übergangsverbindung statt Schraubverbindung. Eine geschweißte Übergangsverbindung beseitigt Spalt und Schrauben: Die Aluminiumkonstruktion wird an die Aluminiumseite geschweißt, die Stahlkonstruktion an die Stahlseite, und die Verbindung wird mit dem Beschichtungssystem lackiert.
- Kathodischen Schutz ergänzen in getauchten Bereichen, mit Opferanoden, die unedler als Aluminium sind.
Übergangsverbindungen: die geschweißte Alternative zum Verschrauben
Geschraubte oder genietete Aluminium-Stahl-Verbindungen müssen über die gesamte Lebensdauer des Schiffs isoliert, abgedichtet und kontrolliert werden. Eine sprenggeschweißte Übergangsverbindung wie Triplate® ersetzt sie durch zwei normale Schweißnähte: Stahl an Stahl und Aluminium an Aluminium. Es gibt keinen Spalt und kein Befestigungselement, und die Bindezone ist eine durchgehende metallurgische Bindung statt einer Kontaktfläche.
Triplate® bringt zwei Details gegen Korrosion mit: Die Aluminiumseite besteht aus meerwasserbeständigem 5083, und die im Vakuum geschweißte Bindezone ist zu 100 % dicht, ohne Poren, in die Feuchtigkeit eindringen könnte. Wie jede Übergangsverbindung wird sie zusammen mit der angrenzenden Konstruktion beschichtet – die Militärspezifikation MIL-J-24445A fordert genau deshalb eine geeignete Beschichtung. Für Verbindungen von Aluminium mit Edelstahl gibt es Inox-Triplate®.
Mehr Hintergrund: Aluminium an Stahl schweißen und Fügen unterschiedlicher Metalle. Sie brauchen Übergangsverbindungen für ein Projekt? Senden Sie uns Stahlgüte, Aluminiumlegierung und Bauteildicken über unsere Kontaktseite.
Häufig gestellte Fragen
Korrodiert Aluminium im Kontakt mit Stahl?
Ja, wenn ein Elektrolyt wie Meerwasser oder Kondenswasser sie verbindet. Aluminium ist unedler als Stahl, wird zur Anode und korrodiert, während der Stahl geschützt ist.
Wie verhindert man Kontaktkorrosion zwischen Aluminium und Stahl?
Durch Unterbrechen des elektrischen Kontakts mit Isolierscheiben und Dichtungen, Fernhalten von Wasser mit Dichtmasse und Beschichtung (Stahl oder beide Metalle beschichten, nicht nur das Aluminium), eine große Aluminiumfläche oder eine geschweißte Übergangsverbindung statt einer Schraubverbindung.
Ist Kontaktkorrosion mit Edelstahl schlimmer als mit unlegiertem Stahl?
Ja. Passiver Edelstahl ist edler als unlegierter Stahl, daher sind die Potenzialdifferenz zum Aluminium und die Korrosionsgeschwindigkeit höher.
Warum werden auf Schiffen Übergangsverbindungen eingesetzt?
Mit einer Übergangsverbindung wird der Aluminiumaufbau an die Aluminiumseite und das Stahldeck an die Stahlseite geschweißt. Schrauben und Spalte entfallen, und die Verbindung wird mit der übrigen Konstruktion beschichtet.
Müssen Übergangsverbindungen beschichtet werden?
Ja. Die Aluminium-Stahl-Bindezone muss durch das Beschichtungssystem geschützt werden, wie es auch die US-Navy-Spezifikation MIL-J-24445A verlangt.
Verfasst von Joeri Hofstede, CEO von Shockwave Metalworking Technologies – Spezialisten für Vakuum-Sprengschweißen seit 1985.