Warum Magnesium rostet, sobald es eine Stahlschraube berührt

Magnesiumdruckguss wird im Leichtbau (Elektrofahrzeug, 3C, Niedrigflugausrüstung) immer häufiger eingesetzt, hat aber eine tödliche Schwäche: es ist chemisch extrem reaktiv. Wenn Magnesiumlegierung in feuchter/leitfähiger Umgebung durch eine Schraube direkt mit unedleren Metallen wie Edelstahl oder Stahl in Kontakt tritt, bildet sich ein „galvanisches Element“ – das Magnesium wird als Anode beschleunigt korrodiert. Sichtbar wird das als weißes Aufblähen, Pulverabrieb und sogar als lokale Strukturabtragung um die Fuge herum. Das Handbuch listet die „Magnesium-Kontaktkorrosion (Aluminiumschrauben, Isolierbeschichtung)“ als eigenen Risikopunkt der Druckguss-Verbindung.

Kontaktkorrosion-Prinzip: die Potentialdifferenz bestimmt die Geschwindigkeit

Die Heftigkeit der Kontaktkorrosion hängt vor allem von der Potentialdifferenz der beiden Metalle ab: Je größer die Potentialdifferenz, desto schneller korrodiert die Anode (der reaktivere Partner, hier Magnesium). Liegt hingegen eine Isolierschicht dazwischen und fehlt ein leitfähiger Pfad, bricht der galvanische Kreislauf – die Korrosion wird unterbunden. Daher gibt es zwei grundlegende Denkrichtungen gegen die Kontaktkorrosion: erstens die Potentialdifferenz verringern (eine zur Magnesium „charakterlich passende“ Schraube wählen), zweitens physikalisch isolieren (die beiden Metalle nicht direkt leitend berühren lassen). Entlang dieser zwei Richtungen baut sich die Branchenlösung auf.

Lösung eins: hochfeste Aluminiumschrauben mit kleiner Potentialdifferenz

Die erste Richtung ist die Werkstoffanpassung: Statt einer Stahlschraube eine hochfeste Aluminiumschraube zur Verbindung des Magnesiumdruckgusses verwenden. Das Handbuch stellt klar, dass die Potentialdifferenz zwischen hochfester Aluminiumschraube und Magnesiumlegierung klein ist – die galvanische Triebkraft wird von der Quelle her abgesenkt. Die Aluminiumschraube bringt zugleich den Leichtbaugewinn und eignet sich für gewichtsempfindliche Magnesiumstrukturen. Das heißt: Wer Magnesium „anbaut“, sollte nicht beliebig eine gewöhnliche Stahlschraube verwenden, sondern eine zur Magnesium potentialnähere Aluminiumschraube wählen, um die Kontaktkorrosion von der Werkstoffseite her zu unterdrücken.

Lösung zwei: physikalische Isolierung durch Kopfbeschichtung

Die zweite Richtung ist die physikalische Isolierung: Bei der Verbindung von Schraube und Magnesiumdruckguss wird ein kontaktkorrosionsschützender Kleber eingesetzt. Das Handbuch erläutert das Prinzip klar: Die hochfeste Aluminiumschraube übernimmt durch die „kleine Potentialdifferenz zur Magnesiumlegierung“ den ersten Schutz; die Kopfbeschichtung der Schraube ist die physikalische Isolierung – zwischen Schraube und Gussoberfläche liegt eine nicht leitende Kleberschicht, die den galvanischen Kreislauf unterbricht. Setzt man beide überlagert ein, lässt sich die durch Kontaktkorrosion verursachte Korrosion maximal unterbinden.

Kombinationsanwendung: Am sichersten ist bei Magnesium-Verbindungen die „doppelte Absicherung“ – sowohl eine potentialnahe Aluminiumschraube wählen als auch am Kopf mit Kleber physikalisch isolieren, statt sich auf nur eines von beidem zu verlassen.

Oberflächenbehandlung und Dichtstopfen als Ergänzung

Neben der Schraubenseite ist auch die Oberflächenbehandlung des Gussteils selbst entscheidend: Isolierbeschichtung und Eloxal machen die Gussoberfläche nicht leitend und bilden zusammen mit der Schrauben-Kopfbeschichtung eine vollständige Trennung. Für Verarbeitungs- und Gewindelöcher im Druckguss können zudem Dichtstopfen eingesetzt werden: Das Handbuch weist aus, dass neuartige aufweitbare und einpressbare Stopfen eine nahezu 100-%-dichte Versiegelung bei nahezu null Ausfall erreichen – die Dichtklasse reicht bis IP68. Traditionelle Stopfen eignen sich für demontierbare Stellen, aufweitbare/einpressbare für hochzuverlässige, nicht wiederholt zu demontierende Bohrungen. Wer die leicht wasser- und feuchtigkeitseintretenden Bohrungen abdichtet, unterbinding zugleich das für die Kontaktkorrosion nötige leitende Medium.

Konstruktions- und Verifikationsempfehlungen

• Schraubenauswahl: Magnesium-Verbindungen bevorzugt mit hochfester Aluminiumschraube, nicht beliebig mit Stahl.
• Physikalische Isolierung: Schraubenkopf mit Kontaktkorrosions-Kleber beschichten, zur Gussoberfläche hin trennen.
• Gussoberfläche: Isolierbeschichtung/Eloxal, bloßen Metallkontakt vermeiden.
• Feuchtigkeitseintritt abdichten: Verarbeitungsbohrungen mit aufweitbaren/einpressbaren Stopfen bis IP68 verschließen.
• Verifikation: neutralen Salznebel-/Zyklus-Korrosionsversuch nach Betriebsfall durchführen, magnesium-Korrosionsprodukte an der Fuge prüfen.
• Häufiger Irrtum: zu glauben, „Edelstahl rostet besser und kann Magnesium anschließen“ – Edelstahl ist unedler, die Potentialdifferenz noch größer, und lässt das Magnesium schneller korrodieren.