Al und Cu richtig verbinden

Im praktischen Einsatz zeigt sich Aluminium als widerstandsfähig gegen Korrosionen. Grundsätzlich ist Aluminium aber ein sehr reaktionsfähiger und leicht oxidierender Werkstoff. Die Langlebigkeit verdankt das Material einer widerstandsfähigen Oxidschicht, die sich auf seiner Oberfläche unter der Einwirkung von Luftsauerstoff bildet – auch Selbstpassivierung genannt.

Wenn eine elektrisch leitende Flüssigkeit wie Kondenswasser auf eine Verbindung von Aluminium und Kupfer trifft, kommt es zu einer elektrochemischen Reaktion mit der Folge von Kontaktelementbildung. Bei diesem Prozess spielen die durch die elektro-chemische Spannungsreihe gegebenen Potentialdifferenzen eine entscheidende Rolle. Das Kontaktelement wird gebildet durch die Kupferelektrode (Anode), den Elektrolyten (Wasser) und die Aluminiumelektrode (Katode).

Die dadurch erzeugte Spannung wird über den Kontakt von Kupfer und Aluminium kurzgeschlossen. Entsprechend des dabei auftretenden Stromflusses erfolgt eine Ablagerung bzw. Zersetzung des Aluminiums. Dieser Vorgang ist als blühende Oxidationsstelle sichtbar und setzt bereits bei kleinsten auf dem Aluminium befindlichen Kupferpartikeln ein – und zwar als permanente Reaktion, da sich das Kupfer dabei nicht zersetzt. Bei einer elektrischen Verbindung erhöht sich als Folge der Übergangswiderstand, was zu einem Temperaturanstieg und schlimmstenfalls zu einem Brand führen kann.

Deshalb gilt beim Zusammenbringen von Kupfer und Aluminium, dass Sie den Zutritt von Feuchtigkeit an der Verbindungsstelle der beiden Materialien unter allen Umständen vermeiden sollten. In Räumen mit Kondenswasserbildung müssen Sie die Berührungsstelle zwischen Kupfer und Aluminium deshalb durch besondere Verarbeitungsmethoden schützen.

Der Einsatz von Al/Cu-Kabelschuhen und –Verbindern ist hier der wichtigste Schritt. Diese verfügen über keine sogenannte Kriechstrecke, in der sich leitende Flüssigkeit ansammeln kann, durch die der Oxidationsprozess letztendlich in Gang gesetzt wird. Dadurch eignen sich Al/Cu-Presskabelschuhe und -Verbinder auch besonders für den Einsatz in Offshore-Windkraftanlagen. Weiterhin besteht die Möglichkeit verzinnte Aluminiumkabelschuhe einzusetzen. Diese Lösung sollte nur in ständig trockenen Räumen Anwendung finden, da auch schon kleine Beschädigungen der Zinnschicht ausreichen, um die Kontaktkorrosion in Gang zu bringen.