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Vermeidung von galvanischer Korrosion

Wenn Sie Komponenten für Ihr Kühlsystem aussuchen, müssen Sie auch deren Materialverträglichkeit sowie ihre individuelle Leistung berücksichtigen. Auch wenn eine Kühlplatte aus Aluminium in Kombination mit einem Kupferwärmetauscher Ihre Wärmeanforderungen erfüllt, bietet diese Kombination keinen verlässlichen Kühlkreislauf. Kupfer und Aluminium haben gravierend unterschiedliches elektrochemisches Potential. Werden beide in einem Kühlsystem kombiniert, muss mit galvanischer Korrosion gerechnet werden. Galvanische Korrosion, auch Kontaktkorrosion genannt, zerfrisst das Metall und führt mit der Zeit zu undichten Stellen.

Galvanic Cell Abb. 1: Galvanische Zelle oder Batterie

In einem Kühlsystem kann durch unterschiedliche Metalle, die elektrochemisch verbunden sind, eine galvanische Zelle oder Batterie erzeugt werden (Abb. 1). In einer galvanischen Zelle entsteht eine Spannung, wenn zwei Metalle mit unterschiedlichem elektrischen Potential verbunden sind. Das Metall mit dem höheren elektrischen Potential wird zur Anode, und das mit dem niedrigeren zur Kathode. Es fließt Strom von der Anode zur Kathode. Die Anode löst sich auf oder korrodiert und bildet Ionen. Diese Ionen werden an das Wasser abgegeben, wo sie in Lösung bleiben oder mit anderen Ionen im Elektrolyt reagieren. Dieser Vorgang ist als galvanische Korrosion bekannt.

Für eine galvanische Zelle sind 3 Elemente erforderlich:

  • zwei elektrochemisch unterschiedliche Metalle,
  • eine elektrische leitende Verbindung zwischen den beiden Metallen und
  • ein Elektrolyt, der den Fluss der Metallionen ermöglicht.

In einem typischen Flüssigkühlkreislauf dienen die Wasseranschlüsse als elektrisch leitende Verbindung und das Kühlwasser als Elektrolyt. In dem oben beschriebenen Beispiel mit Kupfer/Aluminium dient das Aluminium als Anode, das Kupfer als Kathode und die Kühlflüssigkeit ist der Elektrolyt. Mit der Zeit korrodiert das Aluminium und löst sich im Wasser auf.

Die Abtragungsrate durch galvanische Korrosion hängt vom elektrischen Potential zwischen den beiden Metallen ab. Die Galvanische Spannungsreihe (Abb. 2) zeigt Metalle geordnet nach ihrem Potential in fließendem Meerwasser. Die Metalle, die am reaktivsten sind, stehen oben, die am wenigsten reaktiven stehen unten. 
Galvanic Series Figure 2 

Abb. 2: Galvanische Spannungsreihe*

  • Magnesium
  • Zink
  • Aluminum (die meisten Arten)
  • Eisen, unlegierter Kohlenstoff und niedrig legierte Stähle
  • Blei, edle Bleilegierungen
  • Weißblech, Zinn-/Bleilot
  • chrombeschichtete Elemente, Chromlegierungen, chromartige Stähle
  • Messing
  • Kupfer
  • Nickel
  • Edelstähle
  • Silber
  • Gold

*übernommen aus MIL-STD-889

Die in Kühlsystemen üblichen hohen Temperaturen beschleunigen die galvanische Korrosion. Ein Temperaturanstieg von 10 °C kann die Abtragungsrate durch Korrosion fast verdoppeln. Dem Kühlwasser können Korrosionsinhibitoren zugegeben werden. Dies verzögert eine galvanische Korrosion, verhindert sie aber nicht. Korrosionsinhibitoren verbinden sich mit den Ionen in Lösung und neutralisieren diese. Die Inhibitoren werden bei diesem Vorgang verbraucht und müssen regelmäßig ersetzt werden. Nicht wasserhaltige Kühlmittel wie Öle verhindern eine galvanische Korrosion, da sie keine Ionen unterstützen. Dies geht jedoch auf Kosten der Wärmeleistung, da die Wärmeleitfähigkeit von wärmeübertragenden Ölen grundsätzlich erheblich niedriger ist als die von wasserbasierten Kühlmitteln.

Um galvanische Korrosion zu vermeiden, empfehlen wir dringend, für das gesamte Kühlsystem gleiche Materialien zu verwenden, oder Materialien mit ähnlichem elektischen Potenzial. Stellen Sie sicher, dass die Rohrleitungen, Anschlüsse oder anderen Komponenten keine reaktiven Metalle in das System bringen.

Die Verwendung gleicher Materialien im gesamten Kreislauf bedeutet nicht, dass Leistungseinbußen auftreten. Lytron bietet leistungsstarke Wärmetauscher  und Kühlplatten  mit Flüssigkeitspassagen aus Aluminium, Kupfer und Edelstahl.

Flüssigkeitsweg Kupfer Edelstahl Aluminium
Wärmetauscher Serie 6000 
OEM Coils 

Serie 4000 Aspen  
Serie ES 
Kühlplatten CP10 Röhren 
CP12 Röhren 
CP15 Röhren 
CP25/ Flachrohr, steigend 
Kupfergeätzt 
CP10 Röhren  CP20 Flachrohr 
CP30 Vakuumgelötet  

 

 

 

 

 

 

Unsere Anwendungstechniker beraten Sie gerne über die Einsatzmöglichkeiten und Materialverträglichkeit von Komponenten. Mit sorgfältiger Planung und Komponentenauswahl können Sie sich auf eine verlässliche, korrosionsfreie Funktion Ihres Kühlsystems verlassen.