Warum Leuchtengehäuse korrodieren.

Was Sie tatsächlich im Feld sehen

Weiße Ablagerungen auf Aluminium, rotbrauner Rost von Eisenteilen sowie Blasen oder Abplatzungen der Beschichtung erfordern eine Untersuchung. Das Aussehen allein gibt keinen Aufschluss über die Zusammensetzung der Ablagerungen oder die Ursache. Überprüfen Sie Fugen, Befestigungen, beschädigte Oberflächen und Bereiche, in denen sich Wasser oder Salze ansammeln können.

Allen diesen Zeichen ist gemeinsam, dass sie das Ende eines Prozesses markieren, nicht den Anfang. Die Oberfläche war bereits längere Zeit der Feuchtigkeit ausgesetzt, bevor die Veränderung für das Auge sichtbar wird.

Der Mechanismus – was Korrosion tatsächlich erfordert

Metallische Korrosion ist ein elektrochemischer Prozess, der einen geschlossenen Kreislauf mit vier Teilen erfordert. Eine Anode ist ein Metall, das Elektronen abgibt und sich dabei auflöst. Eine Kathode ist ein edleres Metall oder eine Oberflächenzone, die diese Elektronen empfängt. Ein Elektrolyt, am häufigsten Feuchtigkeit, transportiert Ionen zwischen den Oberflächen. Elektronen benötigen außerdem einen leitenden Weg durch das Metall oder eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Metallen. Der Prozess wird deutlich aktiver, wenn die Feuchtigkeit gelöste Salzionen enthält. Unterbrechen Sie einen beliebigen Teil des Stromkreises und dieser elektrochemische Prozess stoppt.

Dies ist auch der Grund, warum zwei unterschiedliche Metalle, die miteinander in Kontakt kommen, weitaus schlimmer sein können als jedes Metall für sich. In der galvanischen Reihe befinden sich Metalle wie Zink und Aluminium am reaktiven Ende, während Edelstahl und Kupfer näher am edlen Ende liegen.

Wenn ein weniger edles Metall in Gegenwart von Feuchtigkeit mit einem edleren Metall in elektrischen Kontakt kommt, verhält sich das Paar wie eine kleine Batterie. Ein Beispiel ist ein unisolierter Edelstahlbefestiger direkt in einem Aluminiumgehäuse. Das unedlere Metall wird schneller verbraucht, als es allein der Fall gewesen wäre. (TWI)

Aluminium schützt sich normalerweise durch eine dünne, dichte Oxidschicht, die sich auf natürliche Weise an der Luft bildet. Chloridionen – aus Meersalz oder Streusalz – können diese Schicht lokal abbauen und die sogenannte Lochfraßkorrosion auslösen, bei der sich der Angriff auf kleine Punkte konzentriert, anstatt sich gleichmäßig auszubreiten. Ein ähnlicher lokaler Angriff – Spaltkorrosion – entwickelt sich häufig unter Dichtungen, Unterlegscheiben und anderen verdeckten Verbindungen, wo Feuchtigkeit eingeschlossen ist und nicht austrocknen kann.

Die Rolle der Umwelt – und die Alterung von Oberflächenbeschichtungen

Ein Elektrolyt allein reicht nicht aus – er braucht einen Weg zum Metall. Organische Beschichtungen wie Nasslackierung und Pulverbeschichtung unterscheiden sich vom Eloxieren. Ihre Langzeitleistung kann durch UV-Strahlung, Temperaturwechsel, Feuchtigkeit, mechanische Beschädigung sowie die Qualität der Vorbehandlung, Filmdicke und Haftung beeinträchtigt werden. Wenn eine organische Beschichtung ihre Kontinuität verliert, kann das darunter liegende Metall Feuchtigkeit und Salz ausgesetzt werden.

Beim Eloxieren entsteht eine anodische Oxidschicht auf Aluminium; es handelt sich nicht um einen Lack. Die Leistung hängt unter anderem von Legierung, Schichtdicke, Verdichtung, Defekten und tatsächlicher Belastung ab. Die Umgebung kann daher über unterschiedliche Mechanismen auf organische Beschichtungen und anodische Oxidschichten einwirken. Nicht jede Oberflächenschicht wird zwangsläufig immer spröder, bis sich Mikrorisse bilden.

Ein Korrosionstest gemäß ISO 9227 bestätigt nicht die Eindringschutzklasse IP66.

Das Befestigungsproblem

Eines der am häufigsten übersehenen Korrosionsrisiken bei Straßenleuchten ist nicht das Gehäuse selbst, sondern die Befestigungselemente und Halterungen, mit denen es zusammengebaut und montiert wird. Ein verzinkter Stahlbolzen, der in ein Aluminiumgehäuse eingetrieben wird, erzeugt eine klassische galvanische Zelle, sobald Feuchtigkeit die Verbindung überbrückt. Das Aluminium fungiert als Anode und wird schneller verbraucht, wodurch das charakteristische weiße Oxidpulver um den Kopf des Befestigungselements entsteht – und mit der Zeit zu einer strukturellen Schwächung der Verbindung führt.

Die Lösung besteht entweder darin, Befestigungselemente aus demselben oder einem kompatiblen Metall zu verwenden oder unterschiedliche Metalle mit nichtleitenden Unterlegscheiben oder Beschichtungen zu isolieren, sodass zwischen ihnen kein durchgehender elektrischer Pfad besteht. In der Praxis wird dieses Detail oft uneinheitlich spezifiziert: Ein Gehäuse kann für korrosive Umgebungen ausgelegt sein, die mitgelieferten Befestigungselemente hingegen nicht.

Wie die Materialwahl das Bild verändert

Aus welchem Material das Gehäuse besteht, bestimmt, wie dieser Prozess abläuft – aber kein gewöhnliches Metall bleibt davon völlig verschont. Unbehandelter oder beschädigter Stahl rostet ohne eigenen Schutz relativ schnell. Feuerverzinkter Stahl wird durch die Zinkschicht geschützt, bis diese Schicht verbraucht ist. Anschließend korrodiert der darunter liegende Stahl auf die gleiche Weise wie unbehandelter Stahl.

Aluminium hat eine natürlich schützende Oxidschicht, Chloride können jedoch Lochfraß verursachen und der Kontakt mit edleren Materialien kann den galvanischen Angriff verstärken. Auch bei Edelstahl kann es zu Lochfraß oder Spaltkorrosion kommen. Vergleichen Sie spezifizierte Legierungen und Oberflächenbedingungen unter derselben Belastung.

Das nichtmetallische Material SMC selbst weist keine metallische Gitterstruktur auf, wie sie für metallbasierte elektrochemische Korrosion erforderlich ist. Im SMC-Material selbst kann es daher nicht zu galvanischer Korrosion und Lochfraß kommen. Diese Einschränkung erstreckt sich nicht auf metallische Befestigungselemente oder andere Komponenten in der gesamten Leuchte. Die Eignung des SMC-Gehäuses hängt weiterhin von der genauen Materialqualität, dem vollständigen Design und der tatsächlichen UV-, Hitze-, Feuchtigkeits-, chemischen und mechanischen Belastung ab.

Für die Beschaffung sind vier Fragen sinnvoller als die bloße Frage, ob das Gehäuse „korrosionsgeschützt“ ist:

1. Welche relevante aktuelle Korrosivitätskategorie wurde für metallische Substrate mit Schutzlacksystemen im Geltungsbereich der ISO 12944 verwendet und ist die Auswahl des vollständigen Beschichtungssystems für den tatsächlichen Untergrund dokumentiert?
2. Aus welchem Material besteht das Gehäuse selbst und enthält es Metall, das galvanischer Korrosion ausgesetzt sein kann?
3. Wenn Metallkomponenten vorhanden sind – Befestigungselemente, Scharniere, Schlösser – sind diese von anderen Metallen isoliert oder stehen sie in direktem elektrischen Kontakt mit ihnen?
4. Wenn eine Prüfung nach ISO 9227 zitiert wird, welcher Prüfling, welche Methodenvariante, welche Expositionsdauer, welche Bewertungskriterien und welches Ergebnis werden im Prüfbericht angegeben?

Zusammenfassung

Korrosion ist kein zufälliger Fehler, sondern ein elektrochemischer Prozess mit vier Teilen: einer Anode, einer Kathode, einem Elektrolyten und einem elektrisch leitenden Pfad zwischen Anode und Kathode. Solange der Kreislauf geschlossen bleibt, läuft der Prozess weiter – und die Umgebung bestimmt, wie oft und wie lange diese Bedingung erfüllt ist.

Metalle wie Zink und Aluminium befinden sich im Vergleich zu Edelstahl am reaktiven Ende der galvanischen Reihe, wodurch sie bei Kontakt mit edleren Metallen anfälliger für Zersetzung und galvanische Korrosion sind. Einem duroplastischen Verbundwerkstoff wie SMC fehlt die für elektrochemische Korrosion erforderliche Metallstruktur. Im SMC-Gehäuse selbst kann daher keine metallische, galvanische und elektrochemische Korrosion auftreten; Andere Alterungsmechanismen müssen anhand der Materialqualität und der Exposition beurteilt werden.

Für die Beschaffung bietet eine eindeutige Materialdeklaration eine deutlich zuverlässigere Grundlage als die vage Aussage „korrosionsgeschützt“ allein. Für metallische Substrate im Geltungsbereich von ISO 12944 sollte die entsprechende Korrosivitätskategorie mit einer dokumentierten Auswahl eines Schutzanstrichsystems für das tatsächliche Substrat verknüpft werden; Hierbei handelt es sich nicht um eine allgemeine Klassifizierung aller Leuchtengehäuse. (ISO 12944-2)

Straßenbeleuchtung an der Küste: Materialauswahl und Möglichkeiten

Quellen und weiterführende Literatur

• TWI – Was ist galvanische Korrosion und wie kann sie verhindert werden?
• AMPP – Was ist Korrosion? (elektrochemische Zelle)
• ISO 9227:2022 – Korrosionstests in künstlichen Atmosphären – Salzsprühtests
• ISO 12944-2:2017 – Farben und Lacke – Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen durch Schutzanstrichsysteme – Teil 2: Klassifizierung von Umgebungen