Inhaltsverzeichnis
1. Der Pfad zur galvanischen Korrosion
2. Auswahl der richtigen Dichtung
3. Cho-Seal 6502 und 6503 für Korrosionsschutz
4. Korrosionsschutz durch Oberflächenbehandlung
5. Sekundäre Abdichtung
6. Die Korrosion begrenzen
Um zu verhindern, dass elektromagnetische Strahlung (EMI) in ein Elektronikgehäuse eindringt oder aus diesem austritt, muss an den Flanschflächen eine EMI-Dichtung installiert werden. Kommt das Gerät jedoch in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit oder auf See zum Einsatz, so ist die richtige Auswahl des Korrosionsschutzes ebenfalls ausschlaggebend für ein Design, das Best-Practice-Kriterien entspricht. Denn Korrosion kann die EMI-Abdichtung beeinträchtigen und damit zu unerwünschten Auswirkungen wie zunehmender Störanfälligkeit durch Schädigung der Dichtung führen.
Der Pfad zur galvanischen Korrosion
Für Konstrukteure, die eine kontinuierliche elektrische Leitfähigkeit über Nahtstellen und fehlerhafte Übergänge eines Elektronikgehäuses hinweg sicherstellen müssen, bietet eine EMI-Dichtung die richtige Lösung. In der Regel verfügen solche EMI-Dichtungen über ein leitfähiges Gewebe. Dieses kann z. B. aus einer Nickel-Kupfer-Legierung (Monel) oder einem Elastomer mit leitfähigen Filler-Partikeln bestehen. Das Gehäuse selbst besteht meistens aus einem Metall wie z. B. einer Stahl- oder Aluminiumlegierung, das ein anderes galvanisches Potenzial aufweist als das Dichtungsmaterial oder die Filler-Partikel. Eine galvanische Zelle entsteht durch eine Kombination aus drei Faktoren: einem Elektrolyt wie Salzwasser, zwei Arten von Metall mit unterschiedlichem elektrochemischem Potenzial und einem Strompfad. Vereinfacht ausgedrückt, wandern Elektronen vom aktivsten Metall – dem mit dem niedrigsten elektrochemischen Potenzial – zum Metall mit dem höchsten Potenzial. Da Eisen oder Aluminium ein geringeres Potenzial als die Filler-Partikel bzw. das Kupfer-Nickel-Material der Dichtung haben, führt die galvanische Reaktion zu Lochfraßkorrosion an den Flanschflächen und gleichzeitig zu Ablagerungen an der Dichtung. Beides wirkt sich bekanntermaßen negativ auf die EMI-Abdichtung aus.
Durch die richtige Wahl der Dichtung kann die Differenz des elektrochemischen Potenzials gegenüber dem Metall des Gehäuses minimiert werden. Da infolgedessen ein geringerer galvanischer Strom fließt, wird wiederum der Korrosionsprozess verlangsamt. Der Schutz gegen galvanische Prozesse kann durch Aufbringen einer organischen, leitfähigen Beschichtung auf die Anflanschflächen und den zusätzlichen Einsatz einer nicht leitfähigen Umgebungsdichtung noch erhöht werden. Die Umgebungsdichtung verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in die Schnittstelle zwischen Dichtung und Anflanschfläche. Diese Abdichtung ist wichtig, da jegliche Feuchtigkeit als Elektrolyt wirkt und somit galvanische Prozesse fördert.
Auswahl der richtigen Dichtung
Bei der Dichtungsauswahl kommt es darauf an, dass Konstrukteure den Unterschied zwischen der Korrosionsbeständigkeit der Dichtung an sich und deren potenziellem Beitrag zur galvanischen Korrosion infolge des Kontakts mit dem Gehäusemetall verstehen. So führt trotz der Tatsache, dass eine Monel-Mesh-Dichtung zwar selbst als oxidationsbeständig zu betrachten ist, der Kontakt mit einem Aluminiumgehäuse und einem Elektrolyt zu einem hohen galvanischen Stromfluss und damit wiederum zu einer Grenzflächenkorrosion. Konstrukteure, die eine gute Kombination aus EMI-Abdichtung und Korrosionsbeständigkeit bei Kontakt mit einem Metallgehäuse anstreben, sollten eine Elastomerdichtung wählen, die leitfähige Filler-Partikel enthält. Dabei sorgt eine stringente Kontrolle der Zusammensetzung, Größe und Morphologie der Partikel für optimale Eigenschaften und reproduzierbare Funktionsfähigkeit. Dank präziser, gleichmäßiger Dispersion der Partikel innerhalb des Elastomerbindemittels werden durchgängig stabile und gleichbleibende Eigenschaften der Dichtung erzielt.
Mit der Cho-Seal-Serie und deren umfangreicher Auswahl an Elastomerbindemittel- und Filler-Partikel-Zusammensetzungen deckt Parker Chomerics vielfältige Anwendungsanforderungen ab. Reines Silber, silberplattiertes Kupfer, silberplattiertes Aluminium und silberplattiertes Nickel zählen zu den Partikelarten, deren leitfähige Eigenschaften einen wichtigen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit haben.
Cho-Seal 6502 und 6503 für Korrosionsschutz
Für Korrosionsschutz bei Aluminium sind Cho-Seal 6502 und 6503 mit nickelplattierten Aluminiumpartikeln die beste Wahl. Diese Materialien zeichnen sich auch durch herausragende Abschirmung und hohe Leistungsfähigkeit in anspruchsvollen Umgebungen aus. Für Flugzeuge und militärisch-maritime Anwendungen ist Cho-Seal 1298 mit silberplattierten Aluminiumpartikeln das EMI-Dichtungsmaterial der Wahl, da diese Partikel gute physikalische Eigenschaften mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als jedes andere silbergefüllte Elastomer vereinen. In Verbindung mit Cho-Shield 2000 sorgen die Fluorsilikon-Bindemittel von Cho-Seal 1298 für eine erhöhte Beständigkeit gegen galvanische Korrosion.
Weitere wichtige Eigenschaften des gewählten Materials wie Abschirmwirkung, Druckverformungsrest, Temperaturbereich und Alterung müssen bei der Wahl einer EMI-Dichtung ebenfalls berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass alle Anforderungen der Anwendung erfüllt sind.
Korrosionsschutz durch Oberflächenbehandlung
Um den ästhetischen Anspruch eines Geräts dauerhaft zu erhalten und beispielsweise ein Anlaufen der Oberfläche sowie Korrosion zu verhindern, kann das Metallgehäuse bei den meisten Anwendungen plattiert oder lackiert werden. Ähnliches gilt für die Flanschflächen: Auch diese sollten behandelt werden, um optimalen Korrosionsschutz zu gewährleisten. Bei der Oberflächenbehandlung sind jedoch einige Voraussetzungen zu beachten. Erstens muss diese zur Erzielung einer maximalen Abschirmwirkung elektrisch leitfähig sein. Zweitens sollte die Oberflächenvergütung nicht zu einer Korrosion der Flanschflächen beitragen. Daneben sind auch die dauerhafte elektrische und mechanische Stabilität der Beschichtung unter allen Betriebsbedingungen sowie gute langfristige Haftung wichtige Kriterien.
Bei den Beschichtungen der Cho-Shield-2000-Serie handelt es sich um dreiteilige, kupfergefüllte Urethan-Beschichtungsysteme, die verhindern, dass Aluminiumoberflächen bei hoher Luftfeuchtigkeit bzw. in maritimen Umgebungen korrodieren. Es stehen mehrere Formulierungen zur Verfügung, darunter Cho-Shield 2001 und 2003, die die Auswirkungen galvanischer Korrosion aufgrund der in ihnen enthaltenen löslichen Chromate minimieren. Cho-Shield-2001-/2003-Beschichtungen sind für Chromat-Aluminiumsubstrate (MIL-DTL-5541 Typ I, Klasse 3) vorgesehen, die mit Cho-Shield 1091 grundiert wurden.
Der Korrosionsschutz wird u. a. durch die Beschichtungsdicke und Aushärtungsverfahren beeinflusst. Zur Gewährleistung eines hohen Korrosionsschutzes und hoher elektrischer Leistungsfähigkeit beträgt die empfohlene Mindest-Trockenschichtdicke 0,1 mm. Dies entspricht einer erforderlichen Nassbeschichtungsdicke von 0,175 mm. Die schnellste Aushärtung wird durch eine Lagerung von 2 h bei Raumtemperatur, gefolgt von 30 min bei +120 °C, erzielt. Danach erreicht Cho-Shield seine vollen elektrischen Eigenschaften. Weitere Aushärtungsoptionen sind 2 h bei Raumtemperatur, gefolgt von 2 h bei +60 °C sowie sieben Tage bei Raumtemperatur.
Sekundäre Abdichtung
Best-Practice-Erfahrungen zeigen, dass bei Bedarf – d. h. bei erforderlichem Ausschluss der Einwirkung von Salznebel bzw. Salzsprühnebel, der als Elektrolyt wirken und zu Korrosion führen könnte – eine zusätzliche Abdichtung gegen Feuchtigkeit in Betracht gezogen werden sollte. So kann beispielsweise bei Flugzeugen eine doppelte Abdichtung eingesetzt werden. Dabei werden Dichtungen aus dem gleichen Material auf jeder der beiden Anflanschflächen montiert und an den Kanten mit einer nicht leitfähigen Dichtung versiegelt, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
Die Korrosion begrenzen
Die Schnittstellen zwischen den Flanschen und EMI-Dichtungen sind die wahrscheinlichsten Stellen, an denen mit galvanischer Korrosion nach längerer Exposition gegenüber rauen Umgebungsbedingungen wie Salznebel bzw. Salzsprühnebel zu rechnen ist. Dies gilt insbesondere, wenn der Dichtungsauswahl, Oberflächenbehandlung und sekundären Abdichtung keine Aufmerksamkeit geschenkt wird. Da sich das Metall zur Schaffung einer in Bezug auf die Umgebung chemisch stabileren Verbindung stets anpasst, kann Korrosion nicht völlig und dauerhaft verhindert werden. Durch die sorgfältige Auswahl und Kombination einer EMI-Dichtung, leitfähigen Beschichtung und sekundären Abdichtung können Konstrukteure Korrosion jedoch minimieren oder begrenzen und damit eine ausreichende EMI-Abschirmleistung über die Lebensdauer des Gerätes erreichen. bec
Detaillierte Informationen zu den extrudierten, leitfähigen Elastomerdichtungen:
hier.pro/eP9km
