Korrosion an Verschraubungen von CFK Bauteilen
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RADOLID Thiel GmbH Lösenbacher Landstrasse 166 58509 Lüdenscheid T +49 2351 979494 F +49 2351 979490 Korrosion von Schraubverbindungen an CFK-Bauteilen

Der korrosive Angriff einer Schraubenverbindung kann eine Vielzahl von Schäden hervorrufen. So kann z.B. die Entwicklung von Korrosionsprodukten und deren Ablagerungen im Kontaktbereich zwischen Mutter- und Schraubengewinde das Lösen der Verbindung unmöglich machen. Eine korrosionsbedingte Zerstörung des Gewindes hingegen führt zum unkontrollierten Lösen der Verbindung, wodurch die Betriebssicherheit einer Konstruktion stark gefährdet sein kann. Nachfolgend soll zunächst ein kurzer Überblick über die wichtigsten an Schraubenverbindungen prinzipiell möglichen Korrosionsarten gegeben werden....

Elektrochemische Korrosionsreaktionen einer Schraubenverbindung an einem CFK-Bauteil Um die elektrochemische Korrosionsreaktionen einer Schraubenverbindung an einem CFK-Bauteil verstehen zu können, müssen zunächst einige grundlegende Betrachtungen durchgeführt werden. Die elektrochemischen Korrosionsreaktionen lassen sich in eine anodische und kathodische Teilreaktion gliedern. Dabei ist die anodische Teilreaktion die eigentliche Korrosion. Sie ist eine Oxidation und findet am unedleren Reaktionspartner statt. Dabei gibt der Werkstoff Elektronen ab und löst sich somit auf. Die kathodische...

die vom Metall abgegebenen Elektronen. Es ist zu erwähnen, dass der beschädigte Bereich der Schraube hier in einem nicht sichtbaren Bereich liegt, was das Erkennen des Schadens ohne Demontage der gesamten Verbindung unmöglich macht. Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass die elektrochemischen Korrosionsreaktionen vorwiegend an Metall-Metall-Paarungen ablaufen. Aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit und der Reaktionsfreudigkeit von Kohlenstoff sind diese Reaktionen jedoch ebenfalls an MetallKohlenstoff-Paarungen möglich, sofern Elektrolyte vorhanden sind. Ein ebenfalls zu...

Reduktion der elektrochemischen Korrosionsreaktionen Die voraus beschriebenen elektrochemischen Korrosionsreaktionen lassen sich praktisch durch drei unterschiedliche Maßnahmen vermindern. Um einer korrosionsbedingten Schädigung der Verbindung zu entgehen, ist entweder durch geeignete Werkstoffauswahl die Reaktion zu blockieren, der Elektronenfluss zwischen den Reaktionspartnern zu unterbrechen oder das Eindringen des Elektrolyts zu minimieren. Dem aktuellen Stand der Technik nach werden Werkstoffpaarungen verwendet, deren Potenzialdifferenz einen Betrag 0,4V nicht übersteigt. Hierbei...

Wie bereits in Abs. 2 erwähnt, ist ohne das Vorhandensein eines Elektrolyts ein Ablauf der anodischen und kathodischen Teilreaktion und somit eine korrosionsbedingte Schädigung der Schraubenverbindung nicht möglich. Durch eine hydrostatische Dichtung an der Schutzkappe wird der Elektrolytaustausch an der Kontaktstelle verringert und Korrosionsstrom (Potentialausgleich) minimiert.

Die CFK-Platte ( 1mm ) wurde mit verschiedenen Schrauben aus unterschiedlichen Materialien und Beschichtungen verschraubt. Die Bohrungen wurden nachträglich eingebracht. Auf der linken Seite wurden die Proben durch Schutzkappen geschützt. Auf der rechten Seite sind die entsprechenden Schrauben ungeschützt. 330 Stunden wurde diese Platte in eine Prüfkammer auf Korrosion getestet (Zwischenergebnis).

Bei dieser Abbildung wurden die Schutzkappen auf der linken Seite entfernt.

Zwischenergebnis Es lässt sich keine Abhängigkeit des Korrosionsverhaltens der Schraube vom verschraubten Material feststellen. Es wird vermutet, dass die elektrochemische Korrosionsreaktion vorwiegend zwischen Mutter und Schraube abläuft. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass die Potenzialdifferenz zwischen Mutter und Schraube größer als die Potenzialdifferenz zwischen Kohlefaser und Schraube ist (siehe Probe 2). Eine korrosionsbedingte Beschädigung des CFK-Bauteils lässt sich nicht feststellen. Es bleibt zu überprüfen, ob das Größenverhältnis zwischen Anoden- und Kathodenfläche...

Anhang Vermeidung /Reduzierung von Kontaktkorrosion an Magnesiumbauteilen durch Schutzkappen. Spezielle Schutzkappe am Getriebegehäuse aus Magnesium AZ 93 HP