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DE3440360A1 - Korrosionsbestaendiges zwischenstueck zum elektrischen verbinden von unvertraeglichen materialien - Google Patents

Korrosionsbestaendiges zwischenstueck zum elektrischen verbinden von unvertraeglichen materialien

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DE3440360A1
DE3440360A1 DE19843440360 DE3440360A DE3440360A1 DE 3440360 A1 DE3440360 A1 DE 3440360A1 DE 19843440360 DE19843440360 DE 19843440360 DE 3440360 A DE3440360 A DE 3440360A DE 3440360 A1 DE3440360 A1 DE 3440360A1
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DE
Germany
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corrosion
resistant
galvanic potential
intermediate piece
contact area
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DE19843440360
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Marvin Fairfield Conn. Felsen
Eliasz Guilford Conn. Poss
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RTX Corp
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United Technologies Corp
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Description

Korrosionsbeständiges Zwischenstück zum elektrischen Verbinden von unverträglichen Materialien ^
Die Erfindung bezieht sich auf das Verbinden von galvanisch unverträglichen Materialien und insbesondere auf das Schaffen der Möglichkeit einer elektrischen Leitung zwischen den Materialien, ohne daß gleichzeitig eine Korrosion zwischen ihnen auftritt-
Für moderne Flugzeuge besteht ein laufend zunehmender Bedarf an Verbundmaterialien. Graphit-Epoxyharz ist ein Beispiel für ein Verbundmaterial, das ein geringes Gewicht, Festigkeit, Beständigkeit und die elektrische Leitfähigkeit zum Verteilen von Blitzen und zum Abschirmen gegen elektromagnetische Störungen aufgrund von statischer Aufladung aufweist. Wenn, wie üblich, auch Flugzeugzellenteile aus Metall, wie z.B. Aluminium, vorhanden sind, ist es notwendig, die Verbundmaterialien mit den Metallteilen zu verbinden, so daß eine elektrische Leitung zwischen ihnen möglich ist. Das Verbinden von ungleichen leitenden Materialien, die beide metallisch sein können, schafft aber die große Gefahr einer galvanischen Korrosion, die als Folge des Eindringens von Feuchtigkeit in die Verbindung auftritt. Dieses Problem ist besonders ernst bei Meerwasser, und eine rasche Verschlechterung von· Bauteilen der Flugzeugzelle, in der Größenordnung von fünfzig Stunden, wurde beobachtet. Bekannte Maßnahmen zum Verhindern der Korrosion versuchen die Feuchtigkeit durch Abdichten fernzuhalten. Es gibt jedoch keine sichere und dauerhafte Möglichkeit, eine Feuchtigkeitsdichtung an Verbindungen zwischen Flugzeugzellenteilen und Verbundmaterialien der Außenhaut anzubringen und zu erhalten, weil Schwingungen, denen das Flugzeug ausgesetzt ist, sichere Feuchtigkeitsdichtungen ausschließen und weil auch in den Verbundmate- rialien Feuchtigkeit vorhanden ist, die durch Abdichten nicht ausgeschlossen werden kann. Außerdem ist es möglich, daß einige der Verbindungen für eine Inspektion nicht zugänglich sind, wenn sie gegen das Eindringen von Feuchtigkeit
-4-abgedichtet sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung der Möglichkeit einer elektrischen Leitung zwischen galvanisch unverträglichen Materialien/ohne daß gleichzeitig Korrosion zwischen ihnen auftritt. Außerdem sollen die Verbindungen inspiziert werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen, des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein korrosionsbeständiges Zwischenstück, das zwei dünne, ebene Streifen (Seiten) aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, um einen elektrischen Kontakt zwischen sich durch Berührung herzustellen, und die an ihrem Rand abgedichtet sind, um Feuchtigkeit daran zu hindern, in den zwischen ihnen liegenden Kontaktbereich einzudringen. Das korrosionsbeständige Zwischenstück ist zwischen zwei Materialien, wie z.B.
Aluminium und Graphit, die ungleiche galvanische Potentiale haben, angeordnet. Das galvanische Potential einer Seite des Zwischenstücks ist beispielsweise mit dem Aluminium verträglich, und das galvanische Potential der anderen Seite des Zwischenstücks ist beispielsweise mit dem Graphit verträglich. Es entsteht daher keine Korrosion ■ zwischen dem Zwischenstück und den beiden Materialien. Dadurch, daß jede Seite des Zwischenstücks galvanisch verträglich mit den ungleichen Materialien ist, sind die beiden Seiten galvanisch unverträglich miteinander. Da aber ihr Kontaktbereich gegen Feuchtigkeit abgedichtet ist, korrodiert das Zwischenstück selbst nicht. Bei einer Ausführungsform· der Erfindung gestattet ein Loch durch das Zwischenstück die Einführung eines Befestigungsmittels. Die Ränder des Loches sind daher auf ähnliche Art und Weise gegen Feuchtigkeit abgedichtet. Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Lichte der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlicher werden. Es zeigt:
_5-
Fig. 1 eine isometrische, geschnittene Ansicht eines korrosionsbeständigen Zwischenstücks nach der Erfindung und
Fig. 2 eine Ansicht des Zwischenstücks nach der Erfindung, wenn es zwischen zwei unverträglichen Materialien eingesetzt ist.
Figur 1 zeigt ein korrosionsbeständiges Zwischenstück mit zwei Seiten 12 und 14. Jede Seite besteht aus einem langen, dünnen Streifen oder einer Folie (die Abmessungen sind übertrieben dargestellt) und ist neben der anderen Seite so angeordnet, äaß sich die äußeren Ränder der beiden Seiten 12 und 14 einander unmittelbar berühren, und ihre Kanten sind durch eine dünne Schicht aus nichtleitender Dichtungsmasse oder nichtleitendem Klebstoff 16, die Feuchtigkeit von dem mittigen Kontaktbereich 18 fernhält, miteinander verklebt. Die Dichtungsmasse 16 kann als Wulst um den Rand (beispielsweise gerade innerhalb der Kante) einer der Seiten herum aufgebracht werden, bevor die Seiten zusammengefügt werden. Die beiden Seiten 12 und 14 bestehen aus ungleichen Materialien mit ungleichen galvanischen Potentialen. Wenn Materialien mit unterschiedlichen galvanischen Potentialen in der Gegenwart von Feuchtigkeit miteinander in Kontakt gebracht werden, fließt ein schwacher elektrischer Strom von dem Material mit dem höheren Potential zu dem mit dem niedrigeren Potential. Diese Anordnung kann man sich wie eine Batterie vorstellen, wobei die Feuchtigkeit als Elektrolyt wirkt und die Metalle mit dem hohen und dem niedrigen Potential als Anode und Kathode wirken. Bei dem korrosionsbeständigen Zwischenstück 10 wird jedoch die Feuchtigkeit von dem Kontaktbereich durch eine Dichtung ferngehalten. Daher bleibt der Kontaktbereich 18 korrosionsfrei, solange die Dichtung 16 das Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktbereich 18 verhindert.
Ein Loch 20 kann in dem Zwischenstück 10 vorgesehen sein,-
3U0360
Ι um die Einführung eines Befestigungsmittels (nicht dargestellt) zu gestatten. Bei einem Zwischenstück, das vorgebohrt ist, sollten die Kanten des Loches 20 eine Dichtung 22 haben, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit in den Kontaktbereich 18 eintritt. Bei einem Zwischenstück, das unmittelbar vor der Einführung eines Befestigungsmittels durchbohrt wird, kann die Dichtung 22 in Verbindung mit der Einführung des Befestigungsmittels angebracht werden, wie es bei der Montage von Plugzeugen üblich ist.
In Figur 2 ist das Zwischenstück 10 in der Anordnung zwischen zwei ungleichen Materialien, wie z.B. einer Aluminiumstrebe 24 und einer Graphithaut 26 eines Flugzeugs, gezeigt. Aluminium hat ein hohes galvanisches Potential, und Graphit hat ein niedriges galvanisches Potential.
Eine Verbindung, bei der sich die beiden Materialien berühren, ist sehr stark korrosionsanfällig. Daher schafft das Zwischenstück 10 einen Puffer zwischen ihnen auf die folgende Art und Weise: Das Material für die Seite 14 wird aus der Tabelle 1 (nachfolgend) so ausgewählt, daß es ein galvanisches Potential hat, das mit dem der Aluminiumstrebe 24 verträglich (im Potential nahe) ist. Demzufolge wird die Korrosion zwischen der Seite 14 und der Strebe 24 auf einem Minimum gehalten. Tatsächlich kann für die Seite 14 das gleiche Material wie für die Strebe 24 gewählt werden, wodurch ein absolutes Mindestmaß an Korrosion sichergestellt wird, wenn das Material in einen langen, dünnen Streifen oder eine lange, dünne Folie geformt und entsprechend gehandhabt werden kann. Entsprechend wird das Material für die Seite 12 aus der Tabelle 1 so ausgewählt, daß es mit dem der Graphithaut 26 galvanisch verträglich ist. Graphit-Epoxyharz wäre wegen seines Feuchtigkeitsgehaltes keine gute Wahl. Jedoch liegt Titan im Potential nahe bei Graphit und hat den zusätzlichen Vorteil, daß es ähnliche physikalische Eigenschaften wie Aluminium hat und häufig bei der Flugzeugherstellung verwendet wird. Sowohl Aluminium als auch Titan können zu Folien verarbeitet werden, die jeweils eine Dicke in der Größenordnung von
0,254 mm haben. Ein elektrischer Berührungskontakt in dem Kontaktbereich 18 wird durch die Druckkraft eines Befestigungsmittels (nicht gezeigt) vergrößert.
Durch die Verwendung des Zwischenstücks 10 nach der Erfindung wird die Möglichkeit einer elektrischen Leitung zwischen der Aluminiumstrebe 24 und der Graphithaut 26 aufrechterhalten. Dies wird durch einen Widerstandsmesser 28 belegt, der Null Ohm anzeigt. Obgleich Feuchtig-
keit in die Verbindung zwischen der Seite 14 und der Aluminiumstrebe 24 eintreten kann, tritt keine Korrosion zwischen ihnen auf, da sie galvanisch miteinander verträglich sind. Feuchtigkeit kann aber auch in die Verbindung zwischen der Seite 12 und der Graphithaut 26 eintreten, da sie aber galvanisch miteinander verträglich sind, tritt keine Korrosion zwischen ihnen auf. Wie oben angegeben, korrodiert das Zwischenstück selbst nicht, denn es ist durch die Dichtung 16 gegen Feuchtigkeit abgedichtet. Daher wird eine korrosionsfreie Verbindung zwischen der Aluminiumstrebe 24 und der Graphithaut 26, ohne daß gleichzeitig eine Korrosion zwischen ihnen auftritt, erzielt, indem das Zwischenstück nach der Erfindung zwischen der Aluminiumstrebe 24 und der Graphithaut 26 angeordnet wird. Eine Inspektion der Verbindung kann, falls gewünscht, leicht durch Demontage ermöglicht werden.
Wenn ein spezieller Anwendungsfall es unmöglich macht, Feuchtigkeit von dem Kontaktbereich 18 vollständig fernzuhalten, kann das Zwischenstück 10 korrodieren.. In einem solchen Fall könnte das Zwischenstück 10 als opferbar angesehen werden und würde in Serviceintervallen ersetzt werden.
In der Tabelle 1 sind Metalle und Legierungen in einer Spannungsreihe zwischen hohem Potential und niedrigem Potential aufgelistet und entsprechend ihrer Verträglichkeit gruppiert (ausgezogene Linien). Je weiter die Metalle
1 in der Spannungsreihe voneinander entfernt sind, desto größer ist die galvanische Wirkung und die gleichzeitige Korrosion zwischen ihnen.
— Q —
Tabelle 1
Spannungsreihe von Metallen und Legierungen
+ Hohes Potential
Magnesium :
Magnesiumlegierungen
Zink
Aluminium 1100
Cadmium
Aluminium 2024-T4
Stahl oder Eisen
Gußeisen
Chromeisen (aktiv)
Ni-Resist-Gußeisen
Typ 304 Rostfrei (aktiv)
Typ 316 Rostfrei (aktiv)
Blei
Zinn
Nickel (aktiv)
Inconel Nickel-Chrom-Legierung (aktiv)
Messing
Kupfer
Bronze
Kupf er-N ickel-Legierungen
Siberlot
Nickel (passiv)
Chromeisen (passiv)
Typ 304 Rostfrei (passiv)
Typ 316 Rostfrei (passiv)
Silber
Titan
Graph it
Gold
Platin
-Niedriges Potential
Es ist hervorzuheben, daß die Erfindung nicht auf die Flugzeugherstellung und nicht auf die Verhinderung von Korrosion zwischen Aluminium und Graphit beschränkt ist. Sie eignet sich aber besonders dafür. Die vorausgehende Beschreibung der Erfindung soll die Fachleute in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Verschiedene andere Ausführungsformen und Abwandlungen, die für die spezielle Anwendung geeignet sind, werden bei der Prüfung und Ausübung der Erfindung offenbar werden.

Claims (5)

Dipl.-Ohem. Dr. Steffen ANDRAE 5; Dip! -Phys. Dieter FLACH Ojpi -mg. Dietmar HAUG Dtol -Chem. Dr. Richard KNEISSL PATCNTANWALTE Stehistr. 44, D-8000 München 80 Az.: 264 DH/RÄ Anm.: United Technologies Corporation Hartford, Ct., V.St.A. Korrosionsbeständiges Zwischenstück zum elektrischen Verbinden von unverträglichen Materialien Patentansprüche
1. Korrosionsbeständiges, elektrisch leitendes Zwischenstück zur Anordnung zwischen einem Material mit einem ersten galvanischen Potential und einem Material mit einem zweiten galvanischen Potential, gekennzeichnet durch:
eine erste Seite aus einem Material mit einem dritten galvanischen Potential, das mit dem ersten galvanischen Potential verträglich ist,
eine zweite Seite aus einem Material mit einem vierten galvanischen Potential, das mit dem zweiten galvanischen Potential verträglich ist, wobei die zweite Seite neben der ersten Seite so angeordnet ist, daß sie am Rand übereinstimmen und sich in einem zwischen ihnen liegenden mittigen Kontaktbereich berühren, und
eine nichtleitende Dichtung, die um den Rand der beiden Seiten herum angeordnet ist, um Feuchtigkeit vom Kontakt-
bereich zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite fernzuhalten.
2. Korrosionsbeständiges, elektrisch leitendes Zwischenstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit dem ersten galvanischen Potential Aluminium ist, das Material mit dem zweiten galvanischen Potential ein Graphit-Epoxyharz ist, das Material der ersten Seite Aluminium ist und das Material der zweiten Seite Titan ist.
3. Korrosionsbeständiges, elektrisch leitendes Zwischenstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Seite eine Folie ist und daß die zweite Seite eine Folie ist.
4. Korrosionsbeständiges, elektrisch leitendes Zwischenstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Dichtung eine dünne Schicht ist.
5. Korrosionsbeständiges, elektrisch leitendes Zwischenstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Loch durch die Seiten in dem Kontaktbereich gebildet ist und eine nichtleitende Dichtung um den Rand des Loches herum angeordnet ist, um Feuchtigkeit vom Kontaktbereich zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite fernzuhalten.
DE19843440360 1983-11-07 1984-11-05 Korrosionsbestaendiges zwischenstueck zum elektrischen verbinden von unvertraeglichen materialien Withdrawn DE3440360A1 (de)

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