Korrosionsschutz

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jedes Jahr entstehen in Milliardenschäden aufgrund von Korrosion von Eisen. Man spricht in diesem Zusammenhang von Rosten des Eisens. Das Rosten ist ein langsamer Oxidationsprozess an der Oberfläche des Eisens. Dabei stellt der Luftsauerstoff das Oxidationsmittel dar. Der Prozess wird durch die Anwesenheit von Wasser mit gelösten Salzen oder Säuren (Problem: saurer Regen) unterstützt.

An der Metalloberfläche bildet sich beim Rosten eine poröse, luftdurchlässige, abblätternde Schicht aus verschiedensten Eisenoxiden. Im Wesentlichen besteht Rost aus Eisen(III)-oxid-hydroxid FeO(OH). Die poröse Schicht ist nicht in der Lage darunterliegendes Eisen vor Korrosion zu schützen.

Es ist aus diesem Grund wirtschaftlich notwendig Eisen sowie andere unedle Metalle vor Oxidation zu schützen. Man unterscheidet zwischen aktivem und passivem Korrosionsschutz.

Beim passiven Korrosionsschutz wird das zu schützende Metall mit einem anderen Material überzogen, sodass das Eisen nicht mit Sauerstoff, Salzlösungen oder Feuchtigkeit in Berührung kommt.

       Farben, Lacke, Kunststoffbeschichtungen/-lackierungen

       Chemische Behandlung der Metalloberfläche, sodass sich eine fest anhaftende, undurchlässige anorganische Schicht ausbildet. Ein Beispiel dafür ist die Behandlung von Eisen mit Nitraten (Brünierung) oder Chromaten (Chromatierung). Dabei bildet sich eine fest anhaftende Oxidschicht, welche das darunter liegende Eisen schützt. In der Autoindustrie werden Stähle häufig mit einer schützenden Phosphatschicht überzogen. Eine sehr effektvolle Methode ist das Emaillieren von Metalloberflächen. Dabei wird das Metall mit einer dünnen Glasschicht beschichtet.

       Bei Metallen wie Zink oder Aluminium bildet sich an der Luft selbstständig eine fest anhaftende Oxidschicht, die das darunter liegende Metall schützt. Man spricht von Passivierung des Metalls.

       Beschichten mit korrosionsunempfindlichen Metallen. Dabei werden häufig Schutzschichten aus Chrom, Kupfer, Nickel, Zinn oder Zink verwendet. Die Metallschicht kann galvanisch oder durch Eintauchen in das jeweilige geschmolzene Metall aufgetragen werden.

           Schutzschichten mit anderen Metallen Schützen das Metall nur solange die Schutzschicht unbeschädigt bleibt.

Beim aktiven Korrosionsschutz wird das Metall durch einen andauernden elektrochemischen Prozess die Korrosion zu verhindern oder zumindest zurückzutreiben.

      Bei großtechnischen Anlagen oder Schiffsrümpfe verwendet man Opferanoden. Dabei wird das zu schützende Metall mit einem Block aus unedlerem Metall leitend verbunden. Die Metallionen des unedleren Metalls gehen in Lösung und die Elektronen fließen zum schützenden Metall, an welchem die Reduktion der im Wasser gelösten Protonen erfolgt.

            Opferanode: Mg Mg2+ + 2e-

            Kathode: 2 H3O+ + 2e- H2 + 2 H2O

        Metallüberzüge aus unedleren Metallen können selbst bei partieller Zerstörung der schützenden Schicht das darunter liegende Metall vor Korrosion schützen.  Dies ist beispielsweise bei verzinktem Eisen der Fall. Zink bildet in diesem Fall eine sich auflösende Anode. Die freiwerdenden Elektronen fließen über das Eisen an die Oberfläche des Metalls und es findet eine Reduktion von Oxoniumionen statt.

         Ein sehr wirkungsvoller Korrosionsschutz für Eisen, welches sich unterirdisch in feuchtem Boden befindet ist das Anlegen eines Fremdstromes.

Dabei wird das zu schützende Metall als Kathode an eine Spannungsquelle angeschlossen. Als Anode dient eine korrosionsbeständige Elektrode, welche sich in der gleichen Elektrolytlösung befindet wie das zu schützende Metalle. An der Eisenoberfläche wird durch die von der Spannungsquelle gelieferten Elektronen Wasser und Sauerstoff zu OH--Ionen reduziert. Das Kathodenmaterial wird dabei selbst nicht oxidiert. An der Anode werden die OH--Ionen unter Entzug von Elektronen zu Wasser und Sauerstoff oxidiert.

 

       Korrosionsinhibitoren. Korrosionsinhibitoren (lat.: inhibere: hindern) sind Substanzen, welche den Ablauf von Redox-Vorgängen verhindern bzw. verzögern. Dabei werden die Inhibitoren den Elektrolytflüssigkeiten beigemengt, welche sich im Kontakt mit den Schutzobjekten befindet.

Ein Beispiel dafür ist Hydrazin. Hydrazin reagiert mit dem im Elektrolyten gelsösten Sauerstoff, welcher somit seine korrosionsfördernde Wirkung verliert. Die korrodierende Wirkung des Elektrolyten wird somit herabgesetzt und der Korrosionsvorgang verlangsamt.

N2H4 + O2 N2 + 2 H2O

Diese Wirkung des Hydrazins wird beispielsweise in Wasser-Dampf-Kreisläufen ausgenutzt. Durch das Beimengen des Hydrazins zum Füllwasser wird die Korrosion des Kesselsystems weitgehend verhindert.

 

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