Der Endgegner Korrosion

Selbst im Urlaub erinnern einen manche Dinge an die Antennenanlage zu Hause. So wie hier im Bild die Korrosionsbildung an einem Edelstahl-Geländer. Moment mal - Edelstahl und Korrosion? Sollte Edelstahl nicht rostfrei sein? Ja, ist er auch, aber er hilft manchmal, anderen Metallen noch schneller zu verrosten. Was passiert hier eigentlich?

Grundlagen der Korrosion

Jedes Element wird in seinen chemischen Eigenschaften weitgehend durch seine äußere Elektronenhülle definiert. Dabei gibt es Elemente, die bereitwillig Elektronen abgeben (unedle Metalle), andere, die leicht Elektronen aufnehmen (edlere Metalle). Man spricht von den Oxidationszuständen eines Elementes oder auch Moleküls. Das wortwörtlich 'Spannende' daran - wenn man zwei Materialien mit stark unterschiedlichen Oxidationspotentialen kombiniert, kann man zwischen den beiden Stoffen eine elektrische Spannung messen (zugegeben, das ist eine stark vereinfachte Darstellung der Vorgänge). Diese Eigenschaft ist in der Chemie und Physik äußerst wichtig, denn sie bildet die Grundlage für elektrische Akkumulatoren und Batterien.

Durch viele Versuche haben Chemiker (v.a. Volta und Pfaff) schon im 18. Jahrhundert herausgefunden, welche Kombinationen von Materialien besonders starke Gegensätze dieser Eigenschaften hervorrufen, also welche Kombinationen von Stoffen möglichst hohe Spannungen erzeugen. Als Referenz nahm man dazu den Wasserstoff, gegen den alle Elemente ihr Potenzial messen lassen mussten. Daraus ist die sog. elektrochemische Spannungsreihe entstanden, also eine Liste der chemischen Elemente mit ihren Spannungspotentialen zu H (Wasserstoff). An einem Ende steht dabei Fluor mit +2.89 Volt, am anderen Ende Lithium mit -3.04 Volt. Man spricht bei diesem Elektronenaustausch zwischen zwei Elementen von einer "Redox-Reaktion", eine Kombination aus Reduktion (Aufnahme von Elektronen) und Oxidation (Abgabe von Elektronen).

In der Praxis laufen solche Redox-Reaktionen zwischen zwei Materialien nicht ganz von allein ab, es benötigt meist noch ein Medium wie Wasser. Bei einem Akku spricht man hier von einem Elektrolyten. Und damit sind wir bei dem rostenden Edelstahl-Geländer. Hier haben die Konstrukteure ein Edelstahl-Rohr als Geländer verwendet, an sich - vor allem in Meeresnähe - eine vernünftige Entscheidung. Aber dann kam die Sicherheitsinspektion und sagte, dass das Geländer auch geerdet sein muss. Also hat man eine Schelle aus verzinktem (unedlem) Stahl über das Edelstahl-Rohr gelegt und mit dem danebengelegenen Rohr verbunden.

Was passiert nun? Die feuchte und salzhaltige Meeresluft dient als hervorragender Elektrolyt zwischen den beiden Elektroden aus verschiedenen Metallen. Es bildet sich ein Spannungspotential. Das unedlere Metall (das Zink auf der Schelle) gibt Elektronen ab - es korrodiert sehr stark. Durch das starke Oxidationspotential verbindet sich der Luftsauerstoff mit dem Zink, es entsteht Zinkoxid. Und Zinkoxid ist (wie viele Metalloxide) brüchig und instabil, es zerfällt bei leichter Beanspruchung in kleine Bestandteile.

Was hätte man besser machen können?

Entweder Schellen und Schrauben aus dem gleichen Material verwenden, wie das Geländer selbst, also Edelstahl. Das ist aber teurer als verzinkte Stahlwaren. Alternativ hätte man die Metallteile auch sehr stark lackieren können. Eine Verzinkung ist an sich schon ein guter Rostschutz, aber in einem elektrolytischen Verbund zu einem Edelmetall widersteht selbst diese Verzinkung nicht. Und salzhaltige Meeresluft ist ein sehr guter Elektrolyt, befördert also diese Redox-Reaktion.

Das Gleiche passiert bei saurem Regen an unseren Antennen. Manchmal reicht auch schon die leicht schwefelhaltige Abluft der Heizung aus dem benachbarten Kamin. Zusammen mit dem Regenwasser bildet sich an den Antennen ein prima Elektrolyt. Wenn man jetzt stark unterschiedlich edle Metalle (unterschiedliche Oxidationspotentiale) miteinander verbindet, dann bilden sich Spannungspotentiale, die fast jedes Metall korrodieren können.

Daher - bei Mastschellen und verbindenden Elementen immer gleichartige Metalle verwenden. Entweder einheitlich Edelstahl oder andernfalls ausschließlich gut verzinkte Stähle. Wenn verschiedene Metalle miteinander verbunden werden müssen, immer gut gegen den Elektrolyten schützen, also einfetten oder lackieren. Und regelmäßig nachsehen, prüfen und austauschen. Dann hält die Antenne auch mehrere Jahrzehnte, ohne Korrosion.

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