Alu+Salz-Wasser=Korrosion ?

[CHT]

...wieviele Atomlagen letztlich in welcher Zeit wegoxidieren is' doch ziemlich egal...die Al-Teile sehen halt dann nich' mehr so gut aus...aber entscheidend ist doch, ob Zonen mit größeren Spannungen, wie Schweißnähte, Kerb- und Klemmstellen, nicht so stark durch die Korrosion geschwächt werden, dass diese schneller Brechen...daher, alle guten Hersteller schützen ihre Al-Produkte durch zusätzliche Maßnahmen...das hat wohl seine Gründe!!!...

 

[Deleted 3447]

Original geschrieben von Br@in


Hmm sagen wir mal 300Atomlagen - 300Atomlagen Alu sind ca. 300nm (das kleinste Atom hat ein A°ngström=0,1nm)
300nm*10000=3000µm=3mm

Ich glaub kaum, dass ein Rahmen 3mm Dickentoleranz hat...

Angenommen 100Atomlagen - und eine Schichtdicke von NUR 0,3nm => 30nm*10000=300µm=0,3mm
[Das ist schon eine sehr untertriebene Schätzung]
Auch 0,3mm Dickentoleranz hat kein normaler Rahmen...

Fazit: Atome sind gar nicht soooo klein

[Bezüge zum Ursprungstext farblich markiert]

Hallo zusammen

Sorry, aber da muss ich Br@in leider widersprechen:

Die Oxidhaut ist unter Standardbedingungen durchschnittlich 25 Atomabstände dick, was etwa 0.01µm (=0.00001mm=viel kleiner als realisierbare Toleranzen) entspricht. Al hat einen Atomradius von 143pm=143*10^-12 m. Das ist jetzt wirklich keine grobe Schätzung, sondern in diversen Lehrbüchern der Chemie und Werkstoffkunde seit einigen Jahrzehnten anerkanntes Grundlagewissen (für detaillierte Quellenangaben stehe ich Notfalls zur Verfügung). Durch Oberflächenfehler u.ä. reichen die Ausläufer maximal 50µm in das Material hinein. Wird die Schicht verletzt wird sie innerhalb von Sekunden auf 0.001µm regeneriert und erreicht nach 10 Tagen ihre ursprüngliche Stärke.

Diese Schicht ist silberfarben und unheimlich zäh, bildet also den natürlichen Korrosionsschutz gegen Säuren und Basen (Salze). Künstlich wird im Eloxal-Verfahren die Schicht auf 10-20µm ausgebaut, das Bauteil erscheint dann matt silber oder durch Zugabe von Farbstoffen beliebig "metallisch" farben. Mittels Hartanodisieren erreicht man Schichtdicken von ca. 100µm (HB > 500). Diese Schichten werden durch Quellprozesse oder Lacke versiegelt. Die Tatsache, dass beim Eloxalverfahren sehr starke Säuren und hohe Ströme (im Bereich einiger 1000A) notwendig sind, weisst auf die bereits im Normalzustand sehr korrosionsbeständige Oxidschicht hin.
Oberflächenfehler wie Oxidschichten sind zwar bekanntlich Ausgangsstellen von Rissen, liegen aber hier im unkritischen Bereich bzw. werden bei der Dimensionierung der Rohrsätze berücksichtigt.

Aluminiumrahmen sind am MTB wohl die am wenigsten gefährdeten Bauteile in Bezug auf Salz. Heikler sind Gabelrohre aus Magnesium (bei Oberflächenfehlern), unüberlegte Verbindung verschieden edler Materialen (Titan frisst sich bekanntlich fest) und Wirkflächen von Stahlteilen wie Kette, Ritzel, Schaltröllchen, Lagerschalen u.ä.

Winterfest mache ich mein Bike durch eine Schicht Wachs (nicht aus Angst vor Korrosion am Rahmen, sondern um den vermehrten Schmutz in dieser "Monsunzeit" besser abwaschen zu können), durch gut eingefettete Dichtungen an Naben und Lagern, gefettete Züge und regelmässige Kettenpflege.

Fazit: Bisher hat immerhin noch keiner ein einzelnes Atom gesehen.

Gruss
Excalibur

 

[Br@in]

@Excaibur: Lesen DANN schreiben.

Der ursprüngliche Autor schrieb 10000mal kleiner-> da kommst sogar mit deiner Rechnung auf 0,1mm und auch dann liegt über üblichen Toleranzen.

Fraglos ist die Schichtdicke der Oxidation dünner als die Toleranz, aber nicht 10000mal dünner

 

[framecrusher]

Original geschrieben von CHT
......daher, alle guten Hersteller schützen ihre Al-Produkte durch zusätzliche Maßnahmen...das hat wohl seine Gründe!!!...

Ja - aber die gründe sind rein optischer natur, auch ein audi A8 braucht keinen lack aber wie viele leuten kaufen ein 70000 euro auto in alu natur matt ?
Warum gibt es lackierte carbon rahmen - nur aus optischen gründen.
Fahre meinen unbehandelten alu rahmen seit 1 1/2 jahren und der sieht noch genauso aus wie am ersten tag.
Das abspülen nach ner fahrt durch streusalz empfiehlt sich aber trotzdem weil sonst kette, stahlschrauben ect. rosten.

 

[Br@in]

Von einem Kollegen gefunden:

Uni Mannheim, Institut für Werkstofftechnik:
Einige Metalle bilden jedoch undurchlässige Oxidschichten aus und schützen sich dadurch vor weiterem Angriff.
Beispiel: Aluminium (Al) ist in Luft, normaler Atmosphäre und Salpetersäure (HNO3) sehr be-ständig, weil es eine dünne, dichte Oxidschicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) besitzt.
Diese Schicht wird durch die erwähnten Stoffe nicht aufgelöst, sondern noch verstärkt. Auch nach Beschädigung bildet sich diese Schicht erneut aus.
Gegen Laugen und viele Salze dagegen ist Aluminium nicht beständig, weil diese die Oxid-schicht auflösen.

Unter "Salze" sind in erster Linie Chloride (NaCl=Speisesalz) zu verstehen. zB Sulfide oder Sulfate zeigen gegenüber Aluminium diese Wirkung nicht.

 

[Deleted 3447]

Original geschrieben von Br@in
@Excaibur: Lesen DANN schreiben.

Der ursprüngliche Autor schrieb 10000mal kleiner-> da kommst sogar mit deiner Rechnung auf 0,1mm und auch dann liegt über üblichen Toleranzen.

Fraglos ist die Schichtdicke der Oxidation dünner als die Toleranz, aber nicht 10000mal dünner

Sorry Br@in, da muss ich mich bei Dir entschuldigen: Ich habe Dich in der Tat falsch verstanden das ganze wurde eine Zehenerpotenz zu hoch agegeben. Mein obiger Beitrag ist also nur als Präzisierung zu verstehen... Tut mir leid.

Original geschrieben von Br@in
Von einem Kollegen gefunden:

Uni Mannheim, Institut für Werkstofftechnik:
Einige Metalle bilden jedoch undurchlässige Oxidschichten aus und schützen sich dadurch vor weiterem Angriff.
Beispiel: Aluminium (Al) ist in Luft, normaler Atmosphäre und Salpetersäure (HNO3) sehr be-ständig, weil es eine dünne, dichte Oxidschicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) besitzt.
Diese Schicht wird durch die erwähnten Stoffe nicht aufgelöst, sondern noch verstärkt. Auch nach Beschädigung bildet sich diese Schicht erneut aus.
Gegen Laugen und viele Salze dagegen ist Aluminium nicht beständig, weil diese die Oxid-schicht auflösen.

Unter "Salze" sind in erster Linie Chloride (NaCl=Speisesalz) zu verstehen. zB Sulfide oder Sulfate zeigen gegenüber Aluminium diese Wirkung nicht.

Hier hingegen habe ich mir Mühe gegeben und bin trotzdem nicht derselben Ansicht. (Ich brauche keinen Kollegen in Werkstofftechnik, ich besuche diese Vorlesung selbst. )

Dass Chloride Al angreifen gilt nicht so allgemein: Kupferchlorid greift Al garantiert an, es entsteht Lochkorrosion (vergleiche das Schiffsbeispiel mit Al-Rumpf und Kupfermünze). Natriumchlorid hingegen greift Al nicht an. Das liegt daran, dass Kupfer ein Potential von 0.35V hat, Natrium dagegen eins von -2.71V. Natrium liegt in der REDOX-Reihe also unter Al mit -1.69V. Aluminiumoxid (Al2O3) wird also von Kupferchlorid aufgelöst, nicht aber von Natriumchlorid.
Du könntest jetzt sagen, dass in Streusalz auch edlere Salze vorkommen, was sicher in Spuren der Fall ist. Allerdings ist deren Konzentration zu vernachlässigen. Streusalz besteht zu über 95% aus NaCl, wenige % sind noch "Anti-Back-Mittel" und Füllstoffe (Ton o.ä.).

Ich bleibe also bei meiner Ansicht, dass Streusalz Aluminium-Rahmen nicht zerstört. Ich lasse mich gerne eines besseren belehren, aber fundierte Angaben bitte.

Gruss und ein schönes WE
Excalibur

 

[CHT]

...ich glaube, dass sich ein Werkstoff-Wissenschaftler über unsere Diskussion totlachen würde: IHR SPRICHT HIER STÄNDIG VON ALUMINIUM UND DESSEN KORROSION...das ist falsch: im Fahrradbau wird doch nicht pures Aluminium eingesetzt, sondern stets Al-Legierungen und das ist ein entscheidener Unterschied, denn nach der Rekristallisation von Al-Legierungen hat man an den Korngrenzen Cu, Mn, Zr, Mg, Sc, etc., die z.T. sehr wohl stark korridieren...ich bin mir ziemlich sicher, dass ein unbehandeltes Al-Rohr (AA20xx, AA50xx, AA60xx oder AA70xx) nach einem Salzsprüchtest nach ASTM B117 eine erheblich geringere Wechseldauerbelastung aufweist und stärker zu Spannungs-Riss-Korrosion (sucht 'mal nach SCC = stress corrosion cracking) neigt, also früher Risse aufweisen wird...

Ausserdem sind doch die gefährdeten Bereich beim Rahmen die Schweißnähte und die Bereiche, die beim Schweißen entsprechend gefügeverändernde Temperaturen abbekommen haben...das sind Abgangspunkte für SCC (also für Risse)... wo brechen denn immer die Al-Rahmen???...falls dann die (nach dem Schweißen) obligatorische Wärmebehandlung (und bei diesen Prozessen geht öfter 'mal was daneben, da die Härtereien die Öfen zu vollstopfen oder die Öfen zu schlecht eingestellt sind oder Luft ziehen) schiefläuft, dann Ave Maria...
Nicht umsonst macht Easton bei ihren Scandium-Rohren folgende Hinweise : www.eastonbike.com/TECH_FAQ/fab_inst_sc.html

 

[Br@in]

Das war auf einer Website der Uni.

Keine Ahnung ob das stimmt.

 

[Deleted 3447]

Original geschrieben von CHT
...ich glaube, dass sich ein Werkstoff-Wissenschaftler über unsere Diskussion totlachen würde: IHR SPRICHT HIER STÄNDIG VON ALUMINIUM UND DESSEN KORROSION...das ist falsch: im Fahrradbau wird doch nicht pures Aluminium eingesetzt, sondern stets Al-Legierungen und das ist ein entscheidener Unterschied, denn nach der Rekristallisation von Al-Legierungen hat man an den Korngrenzen Cu, Mn, Zr, Mg, Sc, etc., die z.T. sehr wohl stark korridieren...ich bin mir ziemlich sicher, dass ein unbehandeltes Al-Rohr (AA20xx, AA50xx, AA60xx oder AA70xx) nach einem Salzsprüchtest nach ASTM B117 eine erheblich geringere Wechseldauerbelastung aufweist und stärker zu Spannungs-Riss-Korrosion (sucht 'mal nach SCC = stress corrosion cracking) neigt, also früher Risse aufweisen wird...

Hallo CHT

Bist Du "Werkstoff-Wissenschaftler"?
Natürlich gibt es an den Korngrenzen von Al-Legierungen auch Fremdatome. Allerdings sind die insofern nicht gefährlich, als dass kein Lösungsmittel vorhanden ist. Dazu müsste erst Wasser mit entsprechenden Ionen durch die viel diskutierte Oxidhaut in das Material eindringen können. Diese Oxidhaut ist aber unabhängig ob rein oder legiert immer vorhanden. Möglichkeiten eines Eindringens gibt es mehrere:
1. Durch Diffusion, allerdings ist ein Bike kein Hochtemperatur-Bauteil, weshalb dieser Effekt keine grosse Rolle spielt.
2. Durch Risse/schlechte Oberfläche: Die Oberfläche von Rahmen ist auch mindestens geschlichtet und durch Sealing und Lack/Pulverbeschichtung gut geschützt. Bei polierten Rahmen kommt es meiner Erfahrung nach höchstens zu kleinen trüben Kränzen in der Oberfläche durch Salzeinwirkung (Durch Schweiss bei Betrieb auf den Rollen nach sieben Jahren...). Diese lassen sich aber mit Polierwatte beseitigen, beschränken sich also auf die Oberfläche.
Dadurch wird die Stabilität des Bike-Rahmens nicht merklich beeinflusst:
1.Bei der Dimensionierung werden solche Veränderungen durch Sicherheitsfaktoren mehr als kompensiert. Die von Dir angesprochenen Schweissnähte sind wirklich die kritischen Stellen, aber wir sprechen ja nicht von fehlerhaften Bauteilen, sonder gehen von einem sauber geschweissten Rahmen ohne Einschlüsse etc. aus. Alles andere ist klar Fehler des Herstellers.
2.Bruchmechanisch gesehen muss jedes Riss-behaftete Bauteil brechen (und jedes Bauteil hat Risse/Kerben/Bohrungen etc.). Eine Konstruktion wie ein Bike-Rahmen ist niemals auf Dauerfestigkeit ausgelegt, sondern hat eine definierte Lebensdauer, ansonsten wären Bikes um Faktoren schwerer (Vergleich mit Flugzeug: Ein auf Dauerfestigkeit ausgelegtes Flugzeug hebt nicht ab.) Ich nehme an, dass "Wechseldauerbelastung" Wechselfestigkeit meint, diese wird wohl beeinflusst, allerdings wirst vermutlich auch Du in 15 Jahren ein neues Bike fahren... Abgesehen davon sind die mir bekannten Rahmenbrüche allesamt Gewaltbrüche und keine Ermüdungsbrüche.

Original geschrieben von CHT
Ausserdem sind doch die gefährdeten Bereich beim Rahmen die Schweißnähte und die Bereiche, die beim Schweißen entsprechend gefügeverändernde Temperaturen abbekommen haben...das sind Abgangspunkte für SCC (also für Risse)... wo brechen denn immer die Al-Rahmen???...falls dann die (nach dem Schweißen) obligatorische Wärmebehandlung (und bei diesen Prozessen geht öfter 'mal was daneben, da die Härtereien die Öfen zu vollstopfen oder die Öfen zu schlecht eingestellt sind oder Luft ziehen) schiefläuft, dann Ave Maria...
Nicht umsonst macht Easton bei ihren Scandium-Rohren folgende Hinweise : www.eastonbike.com/TECH_FAQ/fab_inst_sc.html

In der Tat müssen die Al-Rahmen nach dem Schweissen in den Ofen. Allerdings halte ich das geschilderte Szenario für unwahrscheinlich: Hier sind schliesslich Fachleute am Werk und man spart kein Geld, wenn man hier schludrig arbeitet, denn die Rückrufaktion ist dann vorprogrammiert. Bei Stahl sind diese Situationen eher möglich, da dort die Temperatur in einem weiteren Bereich liegen darf.

Ich hoffe es sind nicht zu viele Werkstoff-Ingenieure im Forum unterwegs. Sonst gibt's tot(-gelacht-)e
Gruss
Excalibur

 

[CHT]

...hier sind 'mal Bilder von Aluminium-Bauteilen, die korrodiert oder gebrochen sind, nur wg. Salz-Kontakt:

 

[CHT]

...oder wie wär's damit:

 

[CHT]

...oder eine Alu-Sattelstütze beim Kontakt mit Stahlrahmen + Salz, Bruch ausgehend von 9Uhr-Stellung:

 

[CHT]

...oder Korrosion bei einem Al-Bauteil wie es in der Automobilindustrie verwendet wird:

 

[DrBrown]

Hi!
Also meine Meinung dazu ist, dass du dein Bike einfach ordentlich saubern halten und wachsen´solltest! Das bringt einiges! Ich hab allerdings bis jetzt nur grob geputzt und fahre ganz gut damit. Bei mir sind aber auch gestern erst mal ein par Schneeflocken gefallen!

 

[framecrusher]

Original geschrieben von CHT
...oder Korrosion bei einem Al-Bauteil wie es in der Automobilindustrie verwendet wird:

Da ich täglich an autos rumschraube möchte ich folgendes zum besten geben:
Leitungen sowie der sammler von klimaanlagen sind aus alu (und soweit ich das sehe auch nicht eloxiert) und diese teile liegen recht ungeschützt im motorraum, sowie auch der kühler mit seinen hauchzarten küklrippchen und diese stehen bei diesem wetter immer schön unter salzwasserbeschuss vom vorrausfahrenden und selbst bei 10 jahre alten autos hab ich noch keine korosion gesehen.

Zu den bildern: wenn erst einmal die eloxatschicht z.b. durch steinschlag beschädigt ist, kriecht die oxidation unter diese und dann gibt es dieses aufblühen, sieht immer schlimmer aus als es eigentlich ist.
Bei der sattelstütze im stahlrahmen hätte fett geholfen.

 

[raceralex]

wollt Ihr Eure Rahmen eigentlich fahren???

Macht Euch doch nicht solche Gedanken....nach einem Winter passiert garantiert noch nichts und später korrodieren höchstens die Stellen, wo der Lack fehlt und da kann man sich schützen.

Ein Großteil der Leute hier hat relativ neue Bikes, wollt ihr die 25 Jahre fahren??? Ich denke nein, jeder will bald ein neues-verkauft das alte, es wird geklaut, verschenkt oder geht bei einem Sturzt kaputt.

Ich bin jahrelang im Winter Motorbike gefahren, auch mit viel Chrome und Alu, klar gibts da mal Flecken und Korosion, aber größtenteils kriegt man das von z.B. Felgen wieder ab.

Ich denke die Wahrscheinlichkeit, dass ein Rahemen durch was auch immer unbrauchbar wird ist 100 mal höher, als dass er "durchrostet".