Galvanische Korrosion

Drei Methoden zur Vorbeugung 

Die am häufigsten gestellte Frage im Zusammenhang mit Metallverbindungen ist, wie sich unähnliche Metalle verhalten und ob es zu galvanischer Korrosion kommen kann, beispielsweise zwischen Kohlenstoffstahl und Edelstahl oder Aluminium und Kohlenstoffstahl. Die kurze Antwort auf diese Frage lautet: Galvanische Korrosion ist in der Regel kein Problem. 

Die lange Antwort lautet: Für ein Auftreten galvanischer Korrosion müssen die folgenden drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein: 

verschiedene Arten von Metallen; 

Vorhandensein eines Elektrolyten (z. B. Wasser); 

elektrischer Durchgang zwischen den beiden Metallen. 

Metallarten 

Das Potential für galvanische Korrosion zwischen Metallen hängt davon ab, wie weit sie in der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle voneinander entfernt sind. Je höher die Potentialdifferenz, desto höher das Korrosionsrisiko. 

Die am meisten verbauten Materialien in Holzkonstruktionen sind Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium und Zink (als Beschichtung für Kohlenstoffstahl). Die Tatsache, dass Zink häufig in engem Kontakt mit Stahl als Beschichtung verwendet wird, gibt uns einige interessante Einblicke: 

• grundsätzlich ist es kein Problem, unähnliche Materialien zu kombinieren. Die Zersetzung von Zink beginnt nicht automatisch, sobald es mit Stahl in Berührung kommt; 

• Zink ist unedler als Stahl (d. h. es befindet sich in der obigen Grafik weiter links) und wirkt daher als Opferschicht, um die Korrosion des Stahls zu verhindern, da edle Materialien weniger edle Materialien korrodieren. 

Elektrolyt 

Eine der drei Bedingungen, unter denen die galvanische Korrosion stattfindet, ist das Vorhandensein eines Elektrolyten. Der Elektrolyt ermöglicht den Transfer von Ionen zwischen den Metallen und erleichtert so die elektrochemische Reaktion, die zur Korrosion führt. Einer der häufigsten Elektrolyte ist Wasser, und wenn Wasser von der Verbindung ferngehalten wird, verhindert dies die galvanische Korrosion. 

Aber enthält Holz nicht Feuchtigkeit, die möglicherweise als Elektrolyt wirken und galvanische Korrosion auslösen könnte? Selbst nach Jahren in einem geschlossenen Raum erreicht Holz nur eine Gleichgewichtsfeuchte, aber niemals 0 % Feuchtigkeit. An dieser Stelle ist es wichtig, zwischen freiem und gebundenem Wasser zu unterscheiden. Freies Wasser könnte potentiell als Elektrolyt wirken, aber in diesem Fall wäre das damit verbundene Risiko extrem gering, da der Elektrolyt in Kontakt mit beiden unähnlichen Materialien kommen muss, und freies Wasser nicht als Strahl aus den Holzzellen herausspritzt. Gebundenes Wasser kann ebenfalls nicht als Elektrolyt wirken, da es in den Holzzellen gebunden ist. Es lässt sich sagen, dass im Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 % kein freies Wasser mehr vorhanden ist, und da der Feuchtigkeitshaushalt des Holzes näher bei 10 % liegt, kann das Holz, das die Verbindung umschließt, diese wirksam vor galvanischer Korrosion schützen, indem es die übermäßige Feuchtigkeit absorbiert und einer Wasseransammlung vorbeugt. 

Drei Präventionsmethoden 

Manchmal kann die Verwendung unähnlicher Metalle nicht vermieden werden, oder wir erzielen durch die Verwendung einer Mischung verschiedener Metalle Effizienzgewinne für das Projekt, auf die wir nicht verzichten möchten. Das müssen wir auch nicht, wenn wir uns an einige Grundsätze halten: 

WASSER MEIDEN. Ohne Wasser gibt es keine Elektrolyten, also auch keine galvanische Korrosion. Wasser ist nicht nur ein Problem für die galvanische, sondern auch für die herkömmliche Korrosion, Quellverformung und Verformung von Holz, Fäulnis, Flecken und Pilzbefall. Tatsächlich kann die galvanische Korrosion bei Vorhandensein von Wasser in der Konstruktion das geringste Problem sein. 

Die unähnlichen Materialien isolieren, d. h. den elektrischen Durchgang zwischen den Materialien unterbrechen. LOCK EVO besteht beispielsweise aus extrudiertem Aluminium und wird mit Schraubbefestigungen aus Edelstahl verwendet. Die Aluminiumplatten sind zum Schutz vor galvanischer Korrosion lackiert. 

Achten Sie darauf, dass die Befestigungselemente das edelste Material der Verbindung sind. So werden für unsere verdeckten Aluminiumplatten Schrauben und Dübel aus Kohlenstoffstahl verwendet (sofern anwendbar). Kohlenstoffstahl und Aluminium haben keine zu hohe Potentialdifferenz in der elektrochemischen Spannungsreihe; daher ist es unwahrscheinlich, dass Korrosion auftritt – und selbst wenn sie auftreten sollte, geschieht dies sehr langsam. Da Kohlenstoffstahl das edelste Material ist, sind es nicht die Aluminiumverbinder, die die Befestigungselemente mit kleinem Durchmesser durchtrennen und sofort die konstruktive Integrität der Verbindung gefährden. Stattdessen sind es die Befestigungselemente mit kleinem Durchmesser, die das weniger edle Aluminium korrodieren und so die Verbindung sichtbar verschieben, bevor es zum katastrophalen Versagen kommt. 

Daraus folgt, dass die am häufigsten in Holzkonstruktionen verwendeten Materialien kein signifikantes Risiko für galvanische Korrosion darstellen, wenn die Grundprinzipien und hier insbesondere, Wasser von der Konstruktion fernzuhalten, befolgt werden. Die in diesem Artikel dargelegten theoretischen Überlegungen werden durch die 30-jährige Erfahrung von Rothoblaas in der Prüfung und Herstellung von konstruktiven Lösungen für den Holzbau bestätigt.