Mutter und Untergrund sind durch Kontaktkorrosion durchrostet

Wodurch entsteht Kontaktkorrosion?

Stehen unterschiedliche edle Metalle in einem engen Kontakt miteinander, kann es zu einer Kontaktkorrosion kommen. Dies ist beispielsweise oft der Fall, wenn ein verzinktes Stahlblech mit einer Edelstahlschraube verschraubt wird. In diesem Fall berühren sich zwei Edelmetalle unmittelbar, was die Korrosion hervorrufen kann. Bei diesem Vorgang ist das edlere Metall dafür verantwortlich, dass Rost auftritt. Durch Rost macht sich die Kontaktkorrosion bemerkbar und wird immer durch ein korrosives Medium hervorgerufen, etwa durch Wasser oder die normale Luftfeuchte. Befindet sich das korrosive Medium zwischen den beiden Metallen, wird die Kontaktkorrosion hervorgerufen. Das korrosive Medium reagiert als elektrolytischer Leiter und begünstigt, dass Rost entsteht.

Ein Sonderfall der Kontaktkorrosion ist die selektive Korrosion. Hierbei reagieren nicht zwei edle Metalle miteinander, sondern zwei Metalle ein und derselben Legierung. Relativ häufig tritt die selektive Korrosion bei Kupfer und Zink auf. Kommt ein elektrolytischer Leiter wie Wasser oder Luftfeuchte hinzu, wird eine Kontaktkorrosion innerhalb des Korrosionsgefüges hervorgerufen. Diese kann die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks derart in Mitleidenschaft ziehen, dass Brüche auftreten.

Wie vermeidet man eine Kontaktkorrosion?

Um eine Kontaktkorrosion wirksam zu vermeiden, gilt es zunächst zu prüfen, wodurch sie verursacht wurde. Der hauptsächliche Auslösefaktor ist die räumliche Nähe zweier Metalle mit Potenzialdifferenz. Kommt ein elektrolytischer Leiter wie feuchte Luft hinzu, kann das eine Kontaktkorrosion begünstigen. Bilden zwei edle Metalle keine korrosionshemmende Schicht aus, begünstigt dies ebenfalls eine Kontaktkorrosion. Wird nun einer dieser Faktoren eliminiert, kann eine Kontaktkorrosion wirksam vermieden werden.

In der Praxis ist somit zwingend darauf zu achten, Metalle so auszuwählen, dass sie nur ein wenig voneinander abweichendes Eigenpotenzial aufweisen. Grenzen zwei Metalle mit relativ ähnlichem Eigenpotenzial aneinander an, kommt es nur selten zu einer Kontaktkorrosion. Außerdem ist dafür Sorge zu tragen, die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten gering zu halten. Verwendet man unterschiedliche Metalle, ist es sinnvoll, entsprechende Zwischenschichten einzubauen.

Eine weitere Taktik, mit deren Hilfe sich Kontaktkorrosion relativ gut vermeiden lässt, ist, unterschiedliche Metallsorten oder Legierungen erst gar nicht miteinander zu kombinieren. Allerdings ist dies schwierig, vor allem dann, wenn Schrauben und Muttern im Spiel sind. Schraubverbindungen stellen ein besonderes Problem dar, denn sie verursachen sehr häufig Kontaktkorrosionen. Schrauben und Muttern bestehen oft aus einer anderen Metallsorte als die Bleche, die mit ihrer Hilfe miteinander verschraubt werden. Darüber hinaus können Spaltkorrosionen auftreten am Spalt zwischen Schraube und Metall. Die Materialwahl ist in einem solchen Falle relativ kompliziert und sollte mit großer Sorgfalt erfolgen, um eine Kontaktkorrosion zu vermeiden. Eine Spaltkorrosion lässt sich relativ leicht vermeiden, indem die Schraubverbindungen abgedichtet werden. Eine solche Abdichtung bietet allerdings keinen Schutz vor Kontaktkorrosion. Hier gilt es, die eingangs erwähnten Faktoren zu eliminieren, die die Kontaktkorrosion begünstigen.

Unter welchen Bedingungen ist die Korrosion stärker bzw. schwächer?

Befeuchtungsdauer der Oberflächen und der Grad der Verunreinigung der Luft können wesentlich dazu beitragen, dass die Korrosion stärker oder schwächer ausfällt. Dies ist vor allem bei Stahlbauteilen der Fall, die der Umgebungsluft permanent ausgesetzt sind. Die Umgebungsluft ist dann das angreifende Medium oder das korrosive Mittel, dass die Kontaktkorrosion begünstigt. Weitere feste, flüssige und gasförmige Stoffe der Umgebung können die Kontaktkorrosion ebenfalls beeinflussen und eine chemische, elektrochemische oder metallphysikalische Korrosion hervorrufen. Ist die Luftfeuchte eher gering, schreitet die Kontaktkorrosion eher langsam voran – das ist zum Beispiel bei Stahlbauteilen aus Eisen und Zink der Fall. Selbiges gilt, wenn gasförmige oder feste Verunreinigungen vorhanden sind. Je höher die Luftfeuchte ist und je mehr gasförmige und feste Verunreinigungen in der Umgebungsluft vorhanden sind, desto schneller schreitet die Kontaktkorrosion voran. Verrostungen zeigen sich dann deutlich schneller.

Welchen Einfluss hat die Potenzialdifferenz auf die Kontaktkorrosion?

Je nachdem, welche Metallkombinationen vorliegen, kommt es zu einer stärkeren oder schwächeren Metallkorrosion. Ist Stahl unlegiert oder verfügt nur über eine niedrige Legierung, kommt es häufig zu einer ganzflächigen Korrosion bei Kontakt mit einer anderen Metallsorte. Rostfreie Stähle und Legierungen sind eher von selektiver örtlicher Korrosion betroffen. Verantwortlich für die Kontaktkorrosion sind in jedem Falle die elektrischen Potenziale der Metalle. Jede Legierung und jede Metallsorte verfügt über ein solches elektrisches Potenzial, das je nach Legierungsbestandteil unterschiedlich hoch ausfällt. Handelt es sich um reine Metalle, ist es einfacher, diese in sogenannte Spannungsbreiten einzuordnen. Anhand der Spannungsbreiten kann man ablesen, welche Kombinationen von Kontaktkorrosion anfällig sind. Hierbei gilt, dass die Spannungsbreiten besonders hoch sind, je edler das Metall ist. Sehr unedle Metalle haben ein eher geringes Potenzial. Während beispielsweise das Potenzial von Magnesium bei -2 V liegt, liegt es bei Silber bei +0,8 V und bei Gold sogar bei 1,5 V. Das Potenzial von Legierungen unterschiedlicher Metalle liegt zwischen denen der reinen Metalle.

Liegen zwei unterschiedliche Metalle nebeneinander, ergibt sich eine sogenannte Potenzialdifferenz. Je höher diese ist, desto größer ist die Gefahr einer Kontaktkorrosion. Hierfür ist ein elektrolytischer Leiter wie Wasser oder Umgebungsluft mit hoher Luftfeuchte besonders vorteilhaft, weil dann eine galvanische Zelle entsteht. Die galvanische Zelle wirkt aufgrund der Potenzialdifferenz und des elektrolytischen Leiters wie eine kleine Batterie.

Welche Metallkombinationen begünstigen die Kontaktkorrosion besonders?

Werden verschiedene Metalle mit hoher Potenzialdifferenz miteinander kombiniert, ist das Risiko einer Kontaktkorrosion sehr hoch. Besteht die Schraube aus verzinktem Stahl und das Bauteil aus rostfreiem Stahl, einer Kombination aus Messing und Stahl, Kupfer und Stahl oder Nickel und Stahl, tritt eine intensive Kontaktkorrosion auf. Ist die Stahlschraube vernickelt, entsteht eine intensive Kontaktkorrosion bei verzinkten Stahlbauteilen und reinen Stahlbauteilen auf. Bei verkupferten Stahlschrauben und verzinkten und reinen Stahlbauteilen sowie bei Bauteilen aus Aluminium ergibt sich ebenfalls eine starke Kontaktkorrosion. Aluminiumschrauben begünstigen eine Kontaktreaktion vor allem dann, wenn Bauteile aus einer Kombination von Nickel und Stahl, Kupfer und Stahl sowie aus rostfreiem Stahl zum Einsatz kommen.

Bild: Sabine Bischoff / stock.adobe.com

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