Kontaktkorrosion und Werkstoffpaarung

Kontaktkorrosion ist der Abtrag, der entsteht, wenn sich zwei verschiedene Metalle berühren und ein Elektrolyt dazwischen steht — Regenwasser, Kondensat, Salznebel. Das unedlere der beiden Metalle löst sich auf, das edlere bleibt unversehrt. Deshalb entscheidet bei Montageteilen im Freien die Werkstoffpaarung darüber, wie lange eine Befestigung hält, und nicht die Eignung des einzelnen Bauteils.

Ausführliche Erklärung

Metalle geben unterschiedlich bereitwillig Elektronen ab. Alessandro Volta ordnete sie um 1800 in Pavia erstmals nach dieser Eigenschaft, und diese Reihung ist bis heute die Ausgangslage: Magnesium, Zink und Aluminium stehen am unedlen Ende, es folgen Stahl, Blei und Zinn, dann Messing, Kupfer und Bronze, und am edlen Ende stehen passiver Edelstahl, Titan und die Edelmetalle. Je weiter zwei Metalle in dieser Reihe auseinanderliegen, desto stärker fällt der Angriff aus, wenn sie sich berühren.

Drei Bedingungen müssen zusammenkommen, damit es überhaupt losgeht: ein leitender Kontakt der beiden Metalle, ein Potentialunterschied zwischen ihnen und ein Elektrolyt, der beide benetzt. Fällt eine davon weg, passiert nichts. Genau das ist der Hebel für die Planung — im trockenen Wohnraum ist die Paarung praktisch belanglos, an der Küste, am Pool und im Erdreich ist sie eine der ersten Fragen.

Die vierte Größe entscheidet über das Tempo: das Flächenverhältnis. Abgetragen wird immer das unedle Metall, und der gesamte Strom des edlen Partners konzentriert sich auf dessen Fläche. Eine kleine Edelstahlschraube in einem großen Aluminiumbügel verteilt den Angriff über viel Aluminium; er bleibt sichtbar rund um die Schraube, geht aber langsam. Umgekehrt ist es ein Konstruktionsfehler: eine Aluminiumschraube in einer Edelstahlkonsole gibt dem Angriff die kleinste denkbare Fläche, und die Schraube ist das Bauteil, das die Last hält. Als Faustregel gilt deshalb, das unedlere Metall großflächig auszuführen und das edlere klein.

Was Kontaktkorrosion von den anderen Angriffsarten unterscheidet

Drei Vorgänge werden im Alltag durcheinandergeworfen, obwohl sie verschiedene Ursachen haben und verschiedene Gegenmaßnahmen verlangen.

Flächige Korrosion greift eine Oberfläche gleichmäßig an. Sie ist der gutmütige Fall: Man sieht sie, man kann ihren Fortschritt abschätzen, und eine Beschichtung oder eine ausreichende Wandstärke hält sie über die geplante Standzeit auf.

Lochfraß greift punktuell an. Chlorid durchbricht die Passivschicht nichtrostender Stähle an einzelnen Stellen, während die Oberfläche daneben makellos bleibt. Ein Bauteil kann von außen tadellos aussehen und in der Tiefe schon eine Narbe haben. Ein zweites Metall braucht es dafür nicht.

Kontaktkorrosion hängt dagegen ganz an der Paarung. Sie tritt auch zwischen zwei Werkstoffen auf, die jeder für sich völlig ausreichend gewählt sind, und sie erklärt die Fälle, in denen ein Kunde zu Recht sagt, er habe doch überall Edelstahl verbaut.

Edelstahlgüte als Auswahlkriterium

Nichtrostender Stahl ist kein einheitlicher Werkstoff. Für Verbindungselemente unterscheiden die Kurzzeichen A2 und A4 zwei Gruppen: A4 ist molybdänlegiert und hält chloridhaltiger Umgebung deutlich länger stand als A2, das im Gartenbau und im Innenbereich der Normalfall ist. In Küstennähe, an Schwimmbädern und überall dort, wo Streusalz hinkommt, ist A4 die sinnvolle Vorgabe — und zwar für alle Teile einer Verbindung, denn eine A4-Schraube in einer A2-Unterlegscheibe verlagert das Problem nur.

Auch A4 ist keine Garantie. Es verschiebt die Grenze, an der Lochfraß einsetzt, und es hebt sie nicht auf. In der Nähe von Chlorluft und bei stehender Nässe bleibt die regelmäßige Spülung mit Süßwasser die wirksamste Einzelmaßnahme.

Was gegen Kontaktkorrosion hilft

Vier Wege stehen offen, und der erste ist der billigste, weil er in der Planung nichts kostet.

Metalle wählen, die in der Reihe benachbart sind. Verzinkter Stahl an Aluminium ist eine ruhige Paarung, Kupfer an Aluminium eine schlechte.

Den elektrischen Kontakt auftrennen. Eine Kunststoffscheibe, eine Isolierhülse oder eine Beschichtung zwischen den Teilen unterbricht den Stromkreis. Beschichtet wird dabei das edlere Metall — eine schadhafte Beschichtung auf dem unedlen Partner legt eine kleine Fläche frei und verschärft den Angriff genau dort.

Den Elektrolyten fernhalten. Konstruktiv heißt das: Wasser ablaufen lassen, keine stehende Nässe in Sacklöchern, keine Spalte, in denen Feuchte über Wochen bleibt.

Ein unedles Opfer einbauen. Eine Opferanode aus Zink oder Magnesium ist Kontaktkorrosion mit Absicht: Sie steht so weit am unedlen Ende, dass sie sich zugunsten aller anderen Bauteile auflöst, und sie wird regelmäßig getauscht. An Booten und in Warmwasserspeichern ist das Standard, im Garten kommt es praktisch nicht vor.

Abgrenzung zur Schutzart und zur Salzsprühprüfung

Die Schutzart beschreibt, wie dicht ein Gehäuse gegen Fremdkörper und Wasser ist. Über die Beständigkeit der Metallteile sagt sie nichts, und sie kann es auch nicht: Geprüft wird mit klarem Wasser an einem neuen Gerät. Ein IP66-Lautsprecher mit einem Aluminiumbügel und Edelstahlschrauben ist gegen Strahlwasser dicht und gegen die Paarung an seiner Aufhängung völlig ungeschützt.

Der passende Nachweis ist ein anderer: die Salzsprühnebelprüfung mit genannter Dauer, eine eigene Prüfung nach eigener Norm. Sie lässt sich aus keiner IP-Ziffer ableiten. Für die Beurteilung des Standorts gibt es zusätzlich die Korrosivitätskategorien der Atmosphäre, die von der trockenen Innenluft bis zur Offshore-Umgebung reichen — sie helfen beim Gespräch mit dem Hersteller, weil sie beiden Seiten dieselbe Skala geben.

Häufiges Missverständnis

„Ich habe überall Edelstahl genommen, da kann nichts passieren" ist der Satz, mit dem die meisten Schäden anfangen. Er stimmt für das einzelne Teil und geht an der Sache vorbei: Gerade weil Edelstahl am edlen Ende der Reihe steht, wird er zum starken Partner in jeder Paarung — und das Gegenüber zahlt dafür. Wer Edelstahlschrauben in Aluminiumprofile, Zinkbleche oder verzinkte Winkel setzt, hat das aggressivste Material verbaut und nicht das beste.

Der zweite Kurzschluss betrifft das Wasser. Kontaktkorrosion gilt vielen als Meeresthema. Elektrolyt ist aber jede leitfähige Feuchte: Regen mit gelöstem Schmutz, Kondensat unter einer Abdeckung, Streusalzlösung an der Einfahrt, Chlorwasser als feiner Film auf dem Poolrand. Der Unterschied zur See ist die Geschwindigkeit, nicht der Mechanismus.

Nicht zu verwechseln mit

• Schutzart (IP-Code): Beschreibt die Dichtigkeit des Gehäuses gegen Fremdkörper und Wasser. Zwei Angaben, zwei Fragen — Dichtigkeit sagt nichts über Beständigkeit.
• Lochfraß: Punktueller Angriff durch Chlorid an einem einzelnen Werkstoff. Er braucht kein zweites Metall und tritt auch an einem sauber gepaarten Bauteil auf.
• Spaltkorrosion: Angriff in engen Spalten, in denen Feuchte steht und der Sauerstoff knapp wird — etwa unter einer aufliegenden Unterlegscheibe. Verwandter Mechanismus, andere Ursache.
• Potentialausgleich: Eine elektrische Schutzmaßnahme gegen gefährliche Berührungsspannungen. Sie verbindet Metallteile leitend und schützt Menschen, sie schützt keinen Werkstoff.

In der Planung

Eine Poolanlage mit vier Außenlautsprechern auf Wandbügeln, zwei davon zwei Meter vom Beckenrand. Was hier zuerst geklärt wird, ist die Belastung je Position — und die fällt für die vier Plätze unterschiedlich aus. Am Becken liegt Chlorwasser als Film auf allem, was in Spritzweite hängt, und die Luft über der Wasserfläche ist dauerhaft feucht. Das ist die schärfste Umgebung auf dem Grundstück, obwohl die Anlage hundert Kilometer von der Küste entfernt liegt.

Der zweite Schritt betrifft die Verbindungen und noch keine Geräte: Bügel, Schrauben, Dübel, Kabelverschraubungen und Klemmen werden als eine Kette gewählt. Nichtrostende Verbindungselemente der molybdänlegierten Güte für alle Teile, Bügel und Schrauben aus verwandten Werkstoffen oder durch Kunststoffscheiben getrennt, und die Anschlussstelle so gesetzt, dass sie abtrocknet statt Wasser zu sammeln.

Erst danach geht es an die Geräte, und dort ist die Frage an den Hersteller eine andere als die übliche: neben der IP-Ziffer die Werkstoffe der Anbauteile und eine bestandene Salzsprühnebelprüfung mit Dauerangabe. Fehlt beides in den Unterlagen, ist das kein Ausschlussgrund — aber eine Frage, deren Antwort in die Projektdokumentation gehört.

Verknüpfte Inhalte

Was die IP-Angabe leistet und was nicht, klärt der Eintrag zur Schutzart. Warum an Bord eines Boots dieselben Mechanismen über die Standzeit der ganzen Anlage entscheiden, steht bei Marine Audio. Verbindungsstellen im Boden behandelt die Seite zu Kabelverbindungen im Erdreich, die Befestigung im Garten die Seite zu Erdspieß- und Bodenmontage. Welche Klemmenbauform an einer feuchten Anschlussstelle sinnvoll ist, steht beim Eintrag zu den Klemmenbauformen.

Quellen

Die Mechanismen — Potentialunterschied, Elektrolyt, Flächenverhältnis, die Trennung von flächigem Abtrag, Lochfraß und Kontaktkorrosion — sind gesichertes Grundwissen der Werkstoffkunde. Die genannten Prüfungen, Kategorien und Kurzzeichen stehen in Normen, von denen für diese Seite keine im Volltext eingesehen wurde; die Seite leitet aus ihnen deshalb keine Zahlen ab. Der planerische Teil ist aus den Mechanismen hergeleitet.