Korrosion/Korrosionsschutz: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 20. Januar 2008, 12:22 Uhr

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Korrosion

Säure Korrosion

-Metalle sind oft durch geringe Mengen anderer Metalle verunreinigt (in Zink ist z.B. immer etwas Kupfer) - Wenn Zink mit CO2- haltigem Wasser in Berührung kommt=> Bildung kurzgeschlossener galvanischer Zelle zwischen Zink und Kupfer, wobei die galvanische Zelle als Lokalelement reagiert - Bei Vergleích der Standartelektrodenpotentiale beider Metalle gibt es eine Differenz von 1,1 Volt => Zink (unedler) löst sich also an den Berührungsstellen zwischen Zink und Kupfer unter Abgabe von Elektronen -Elektronen fließen von Zink zu Kupfer (edler) und reduzieren an der Grenzfläche zwischen Kupfer und Wasser Hydroniumionen, diese haben sich durch Protolyse der Kohlensäure gebildet.

Zn + 2H+ -----> Zn²+ H2

Unedles Zink löst sich im Laufe der Zeit auf.

Sauerstoff- Korrosion

-Entscheidend für die Zérstörung des Metalls in neutralen und alkalischen Lösungen ist der in Wasser gelöste Luftsauerstoff - Eisen gíbt Elektronen an Luftsauerstoff ab -> Eisen(II)- Ionen entstehen -> werden in Wasser gelöst -Edlere Metalle im Eisen oder Eisenoxid fördern die Korrosion aufgrund der Bildung von Lokalelementen

2 Fe -------------> 2Fe 2+ +4e- Oxidation 02 +2H2O + 4e- --------> 4OH- Reduktion

2 Fe +02 + 2H20 ------------> 2Fe 2+ +4OH- Redoxreaktion

-Zum Rosten müssen also Sauerstoff und Wasser vorhanden sein; Hydroxid- Ionen bevorzugt Bildung in Sauerstoffreichen Zonen des Wassers Eisen(II)- Ionen bevorzugén Bildung in Sauerstoffarmen Zonen des Wassers - Durch Diffusion treffen beide aufeinander=> Niederschlag aus Eisenhydroxid=> Luftsauerstoff bewirkt Bildung von poröser Rostschicht

4 Fe (OH)2 +O2 -------------------> 2 Fe2 O3 H2O + 2H2 O - Rostschicht schütze nicht vor weiterer Korrosion, da die Stelle wo Eisen sich löst nicht mit der Rostschicht identisch ist.

Kontaktkorrosion

Kontaktkorrosion entsteht, wenn sich zwei unterschiedliche metallische Werkstoffe berühren und ein Elektrolyt, ein Feuchtigkeitsfilm genügt schon vorliegt. Der edlere Werkstoff wirkt dann als Kathode und führt zu einer (anodischen)Auflösung des unedleren Metalls. Beispielsweise können Verschraubungen an Stahlteilen, wenn sie mit Edelstahlschrauben durchgeführt werden, starke Korrosion der Gewinde aufweisen.

Korrosionsschutz

Da Korrosionen jählich große Schäden verursachen, überzieht man Metalle mit einem korrosionbeständigem Überzug.

Feuerverzinken (Autos) Die Stahlbleche werden in 450 C° heiße Schmelze von flüssigem Zink getaucht. An deren Grenzfläche kommt es daraufhin zu einer Eisen-/Zink- Legierung. Die Stahloberfläche besitzt nun eine Zinkbeschichtung und ist damit korrosionsbeständig, da Zink an der Luft eine schützende Oxidschicht bildet. Nachteil: Energie und Materialverbrauch sind hoch

Verzinken durch Elektrolyse Das Stahlblech wird in eine wässrige Zink- Lösung getaucht und als Kathode geschaltet, als Anode fungiert die Zinkplatte. Bei einer Gleichspannung von 20 Volt haftet eine dünne Zinkschicht auf der Stahlobergläche wenn diese vorher gut behandelt wurde.

Phosphatier- Strasse (Autos) Die Rohkarosserie kommt in ein Reinigungsbad zum Sauber machen, danch in ein Tauchbad inPhosphorsäure oder Lösung von Hydrogenphosphaten. Es kommt zur Bildung von einer Eisen/- Zinkphosphatschicht auf dem Metall. In dei Hohlräume wird flüssigen Wachs gefüllt.

Nichtmetallüberzüge Pflanzenöle, Anstriche mit Kunstharzlacken oder Chlorkautschuklacken

Passivierung Überzüge die auf natürlichem Weg entstehen (an der Luft) Aluminium, Chrom und Nickel bilden wie Zink dünne Oxidschichten und verhindern somit die Korrosion des Metalls darunter.

Kathodischer Schutz Man verbibdet den gefährdeten Stahl elektrisch leitend mit eienm Metall das leichter oxidiert wird. Bsp. Hochseeschiffe Opferanode=> An Stahlteilen von Hochseeschiffen werden Zinkplatte angebracht. Das unedlere Zink gibt über das Eisen Elektronen an Akzeptoren im Meerwasser ab (v.a. gelöster Sauerstoff) => Die Oxidation findet also am Zink statt

Korrosionsfördernde/ hemmende Faktoren

In sehr trockener und reiner Luft rostet Eisen nicht, in feuchter und Sauerstoffhaltiger Luft bildet sich dagegen auf dem Metall schnell ein Flüssigkeitsfilm. Durch im Wasser gelöste Gase wie Schwefeldioxid, CO2 oder Stickstoffoxid entstehen saure Lösungen, die die Korrosion beschleunigen.