Cu + Al in Salzluft · Potentialausgleich und Blitzschutzweg

Schifffahrt und Masten

Salzsprühnebel macht aus einer Kupfer-Aluminium-Verbindung statt eines langsamen ein saisonales Problem. CUPAL-Scheiben und -Bleche nehmen das galvanische Element aus Mast, Potentialausgleich und Blitzschutzweg heraus.

Das Problem, das gelöst werden muss

Ein Aluminiummast und ein Kupferleiter ergeben die zuverlässigste Korrosionsstelle an Bord — und das ist kein Sonderfall, sondern genau das, woraus jeder Potentialausgleich, jeder Blitzschutzweg und die meisten Mastfußanbindungen bestehen. Der Mast ist aus Aluminium, weil er leicht sein muss. Der Ausgleichs-, Erdungs- oder Blitzschutzleiter ist aus Kupfer, weil er leiten muss. Aluminium und Kupfer liegen in der elektrochemischen Reihe rund 2 V auseinander, und Salzwasser ist ein hervorragender Elektrolyt — das galvanische Element wird also kräftig getrieben. Aluminium ist das unedlere Metall, folglich korrodiert der Mast, nicht das Kabel.

Gefährlich ist das nicht, weil es unschön aussieht, sondern weil das Korrosionsprodukt — Aluminiumoxid — isoliert. Die Verbindung kündigt sich nicht dadurch an, dass sie auseinanderfällt: Sie bleibt mechanisch fest und hört still auf zu leiten. Auf einem Blitzschutzweg heißt das, dass der Schutz, den Sie zu haben glauben, im entscheidenden Moment nicht da ist; in einem DC-Minus- oder Ausgleichskreis zeigt es sich als wandernde Messwerte und sporadische Fehler, die niemand lokalisieren kann. Was an Land Jahre bräuchte, wird am Liegeplatz in einer einzigen Saison sichtbar angegriffen.

Kurz gefasst

Ein direkt an den Aluminiummast geschraubter kupferner Ausgleichs-, Erdungs- oder Blitzschutzleiter bildet ein galvanisches Element, das Salzsprühnebel stark antreibt; das Aluminium korrodiert und die Verbindung wird zum Isolator, während sie äußerlich intakt bleibt. Eine CUPAL-Bimetallscheibe oder ein -Blech legt Aluminium an den Mast und Kupfer an den Kabelschuh, sodass die beiden ungleichen Metalle einander nie berühren.

~2V
Al-Cu-Potentialdifferenz
M6–M20
Gewindegrößen ab Lager
2mm
Scheibendicke
EN 10204 2.2
Zeugnis zu jeder Bestellung

So löst CUPAL es

Ein CUPAL-Übergang ist ein Stück Werkstoff mit zwei Metallen darin, durch Diffusionsschweißen verbunden — keine Beschichtung und keine Galvanik. In die Verbindung eingebaut trifft die Aluminiumseite auf den Mast und die Kupferseite auf den Kupferkabelschuh; jeder Kontakt ist Metall auf dem eigenen Metall, und es gibt keine Potentialdifferenz, die etwas antreiben könnte. Die kritische Cu/Al-Grenzfläche liegt im Inneren des Verbundes, abgeschlossen gegen Sprühnebel und Kondensat, wo kein Elektrolyt hingelangt.

Das ist der gesamte Mechanismus, und deshalb braucht er keine Wartung. Antioxidationspaste verlangsamt dieselbe Reaktion, lässt das Element aber bestehen und muss nachgesehen und erneuert werden; eine Edelstahlscheibe beseitigt das Paar ebenso wenig, sie fügt nur ein drittes Metall hinzu, das gegenüber Aluminium ebenfalls kathodisch ist. Das Bimetall nimmt die Ursache heraus, statt das Symptom zu verwalten — die Prüfung wird damit mechanisch (sitzt die Schraube noch fest) statt elektrochemisch.

Für eine geschraubte Kabelschuhverbindung decken die Scheiben M6–M20 ab, was an Bord üblicherweise gebraucht wird, und sie gehen ab Lager. Wo eine ganze Fläche auf Kupfer trifft — ein Mastfußblech, eine Püttinganbindung, eine Sammelschiene im Schaltpaneel —, ist ein auf die Kontur zugeschnittenes CUPAL-Blech das richtige Teil; solche Teile schneiden wir nach Zeichnung.

Zahlen, die die Verbindung entscheiden

~2V
Galvanische Potentialdifferenz Al-Cu
70 / 30%
Al-/Cu-Verhältnis des Bimetalls
0,5–2,0mm
Verfügbare Werkstoffdicke
2–10Werktage
Lagerscheiben, Bestellung bis Lieferung

Wo diese Verbindung tatsächlich sitzt

Vier Stellen, an denen ein Kupferleiter an Bord oder am Mast auf Aluminium trifft — und was jede davon braucht.

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Ausgleichs- oder Blitzschutzkabel an den Aluminiummast

Das Problem, das gelöst werden muss. Der kupferne Ausgleichsleiter — oft verzinnt, was an der Pressverbindung nichts ändert — wird an einen Kabelschuh an der Mastwand oder am Mastfuß geschraubt. Sprühnebel und Kondensat laufen am Mast herunter und stehen genau an dieser Schraube. Nach ein bis zwei Saisons ist das Aluminium unter dem Kabelschuh pulvrig und der Übergangswiderstand gestiegen.

So löst CUPAL es. Eine CUPAL-Scheibe unter den Kabelschuh, Aluminiumseite zum Mast, Kupferseite zum Kabelschuh. Bei großem Querschnitt (ab 4-0 AWG) verteilt ein zugeschnittenes CUPAL-Blech den Kontakt über die gesamte Kabelschuhauflage, statt ihn an der Schraube zu konzentrieren.

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Mastfuß zum Deck- oder Kielanschlusspunkt

Das Problem, das gelöst werden muss. Ein deck- oder kielgestellter Mast steht auf einem Blech, das mit Kupfer zum gemeinsamen Punkt zurückgeführt wird. Der Mastfuß ist die nasseste Stelle des Riggs — dort sammelt sich alles, was am Spier herunterläuft — und die Verbindung wird in der Regel einmal verschraubt und nie wieder geöffnet.

So löst CUPAL es. Ein auf die Mastfußkontur nach Zeichnung zugeschnittenes CUPAL-Blech. Die gesamte Auflagefläche wird zum korrosionsfreien Übergang, statt dass sich um jede Schraube ein Oxidring bildet.

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Kupferkabelschuh auf Aluminiumsammelschiene im Paneel

Das Problem, das gelöst werden muss. In Verteiler- und Batterieschaltpaneelen treffen Kupferkabelschuhe auf Aluminiumschienen. Die Kajüte ist feucht, Salz gelangt überall hin, und an einer Hochstromverbindung bedeutet steigender Übergangswiderstand zuerst Wärme und erst danach einen Fehler.

So löst CUPAL es. Eine CUPAL-Scheibe zwischen Kabelschuh und Schiene, so gewählt, dass der Außendurchmesser die gesamte Kabelschuhauflage abdeckt und nicht nur die Schraube. Der Übergangswiderstand bleibt über die Lebensdauer des Paneels niedrig und stabil.

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Antennen-, Radar- oder Telekommunikationsmast an Land

Das Problem, das gelöst werden muss. Dieselbe Verbindung ohne Boot: Aluminiummast, Kupfererdungsleiter, Küsten- oder Industrieatmosphäre. Hier ist die Folge ein Blitzschutzweg, der am Tag der Montage einwandfrei misst und dann aus der Spezifikation läuft, ohne dass jemand nachmisst.

So löst CUPAL es. CUPAL-Band um den Übergang gewickelt oder ein zugeschnittenes Übergangsblech dort, wo die Ableitung auf das Erdungsnetz trifft. Die Bauteilprüfseite derselben Verbindung nach EN 62561 finden Sie beim Blitzschutz.

Im Vergleich zum Üblichen

Vier Arten, diese Verbindung herzustellen — und wie jede in Salzluft altert.

AusführungKupferkabelschuh direkt auf Aluminium
Wirkung auf das galvanische ElementKeine — volles Al/Cu-Element
WartungNachsehen, neu herstellen
Standzeit in SalzluftEine Saison bis wenige Jahre
AusführungAntioxidations- / Verbindungspaste
Wirkung auf das galvanische ElementVerlangsamt, Element bleibt
WartungNachsehen, neu auftragen
Standzeit in SalzluftSchiebt auf, beseitigt nicht
AusführungEdelstahlscheibe dazwischen
Wirkung auf das galvanische ElementDrittes Metall, gegenüber Al ebenfalls kathodisch
WartungJährliche Prüfung
Standzeit in SalzluftNur Aufschub
AusführungCUPAL-Bimetallscheibe oder -blech
Wirkung auf das galvanische ElementBeseitigt das Element — Gleiches auf Gleiches
WartungNur mechanische Prüfung
Standzeit in SalzluftAuslegungslebensdauer des Beschlags

Was uns zu dieser Verbindung gefragt wird

Nein. Die Verzinnung schützt die Litzen vor der Atmosphäre, deshalb wird sie an Bord verwendet — entschieden wird die Verbindung aber an der Kontaktfläche. Zinn ist gegenüber Aluminium ebenfalls kathodisch, ein verzinnter Kupferkabelschuh am Aluminiummast ist also dasselbe galvanische Element mit einer anderen Zahl. Entscheidend ist, was das Aluminium tatsächlich berührt.
Weil sie das Element nicht beseitigt. Edelstahl ist gegenüber Aluminium ebenfalls kathodisch — Sie haben ein Al/Cu-Element durch ein Al/Edelstahl-Element ersetzt und dabei eine zweite Grenzfläche geschaffen. Es korrodiert langsamer, deshalb scheint der Kniff eine Weile zu funktionieren, und deshalb kommt der Ausfall dann einige Saisons später ohne Vorwarnung.
Zwei Angaben entscheiden. Die Schraubengröße gibt das Gewinde — M6 bis M20 ab Lager —, die Kabelschuhauflage den Außendurchmesser. Die Scheibe muss den gesamten Übergang abdecken, nicht nur den Bereich um die Schraube; ist der Kabelschuh breiter als die angedachte Scheibe, gehen Sie eine Außendurchmesserstufe höher. Schicken Sie uns Schraubengröße und Leiterquerschnitt, dann sagen wir Ihnen, welche es ist.
Ja. Schicken Sie eine DXF, ein PDF oder eine bemaßte Skizze, und wir schneiden das Blech aus 0,5–2,0 mm Werkstoff. Der Zuschnitt berührt die Zertifizierung des Vormaterials nicht — das Werkszeugnis EN 10204 2.2 liegt einem zugeschnittenen Teil genauso bei wie einem Lagerteil. Die Fertigung dauert 5–10 Werktage; eine Sonderanfertigung EU-weit von Tür zu Tür 2–4 Wochen.
Derselbe Übergang bedient beides, denn in beiden Fällen endet ein Kupferleiter auf Aluminium. Sie unterscheiden sich darin, was ein Versagen kostet: Eine degradierte Ausgleichsverbindung zeigt sich in wandernden Messwerten und Korrosion an anderer Stelle im System, ein degradierter Blitzschutzweg bleibt bis zum Einschlag unsichtbar. Gehört die Verbindung zu einem Blitzschutzweg, schreiben Sie es dazu — das ändert, welche Dicke und Kontaktfläche wir empfehlen.
Schreiben Sie uns, was auf was trifft, die Schraubengröße und die Stückzahl. Das Angebot kommt binnen 24 Stunden zurück. Lagerscheiben brauchen von der Bestellung bis zur Lieferung 2–10 Werktage, alles nach Zeichnung 5–10 Werktage in der Fertigung.

Einschlägige Normen des Anwendungsbereichs

ABYC E-11
ABYC TE-4
ISO 10133
ISO 13297
IEC 62305

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