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Korrosion: Alles wichtige im Überblick

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Rost / Korrosion bei Eisen

Wer schon einmal Rost entfernt hat, kennt Korrosion beim Eisen bereits. Aber nicht nur eisenhaltige Metalle können korrodieren. Daher sollte jeder Heimwerker und Handwerker wissen, wie man mit Korrosion umgeht und sie verhindert.

Was ist Rost und was ist Korrosion?

Das Wort Korrosion kommt von dem lateinischen „corrodere“, was mit „zerfressen“ oder „zernagen“ übersetzt werden kann. Als Korrosion bezeichnet man also die Zersetzung verschiedener Materialien. Das bekannteste Beispiel ist der Rost. Bei Rost handelt es sich um Eisenoxid das entsteht, wenn Eisen oder Stahl mit Sauerstoff und Wasser reagieren. Leider ist diese Oxidschicht beim Eisen sehr porös und schützt die darunterliegenden Schichten nicht vor weiterer Korrosion. Zusätzlich zur elektrochemischen Korrosion spricht man aber auch bei der Verwitterung von Gesteinen in der Geologie oder Zersetzung von Geweben in der Medizin wird von Korrosion.

Die Richtlinie ISO 8044 definiert Korrosion folgendermaßen: „Korrosion ist die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffs bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines mechanischen Bauteiles oder eines ganzen Systems führen kann. In den meisten Fällen ist diese Reaktion elektrochemischer Natur, in einigen Fällen kann sie jedoch auch chemischer oder metallphysikalischer Natur sein.“

Was gibt es für Korrosionsarten?

  • Flächenkorrosion
  • Bimetallkorrosion / Kontaktkorrosion
  • Lochfraß- / Lochkorrosion
  • Spaltkorrosion
  • Interkristalline Korrosion
  • Spezialfall: Glaskorrosion

Wie schon oben erwähnt gibt es Korrosion nicht nur bei metallischen Werkstoffen. Für uns ist aber vor allem die elektrochemische Korrosion bei Werkzeugen und Werkstoffen interessant. Auch hier gibt es verschiedene Korrosionsarten, die man unterschiedlich behandeln muss. Alles wichtig über die drei häufigsten Korrosionsarten:

Flächenkorrosion

Flächenkorrosion hat jeder Mensch schon einmal irgendwo gesehen. Hier verläuft die Korrosion relativ gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Metalls. Der gleichmäßige Verlauf macht diese Art der Korrosion relativ harmlos, da sie nur bei starkem Masseverlust zu großen Schäden führt. Beim richtigen Metall kann sie sogar zu einer Schutzschicht führen, die weitere Korrosion verhindert. Das ist zum Beispiel bei Chrom der Fall.

Bimetallkorrosion / Kontaktkorrosion

Diese elektrochemische Korrosionsart entsteht, wenn zwei metallische Werkstoffe oder elektronenleitende Festkörper sich berühren. Sie ensteht nur, wenn die Materialien eine unterschiedliche Korrosionsbeständigkeit haben. Es entsteht ein Strom vom weniger korrosionsbeständigen Material und es korrodiert. Kontaktkorrosion gehört zu den besonders häufigen Korrosionsarten:

  • Kontaktkorrosion entsteht schnell beim Einsatz von Schrauben, Muttern oder Nieten mit einem edleren Bauteil, z.B. aus rostfreiem Stahl
  • Bei unterschiedlichen Metallen in Wasserleitungen und Heizungssystemen (zusätzliches Risiko durch Feuchtigkeit)
  • Wenn verschiedene Metalldrähte zusammengeklemmt werden (z.B. Kupfer und Aluminium)

Lochfraß- / Lochkorrosion

Lochkorrosion ist bezeichnet kleine Korrosionsstellen oder punktförmiger Löcher in passivierten Metallen. Eigentlich geht man bei passivierten Metallen von einem hohen Korrosionsschutz aus und genau das macht Lochkorrosion so tückisch. Außerdem breitet sie sich in die Tiefe aus und wird dadurch gerne übersehen.

Welche Metalle sind korrosionsbeständig?

Generell gilt: Je edler das Metall, desto korrosionsbeständiger ist es. Das ist auch ein wichtiger Grund dafür, dass Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin bei der Herstellung von Schmuck verwendet werden. Sie bleiben in natürlicher Umgebung dauerhaft stabil, wenn sie nur Luft und Wasser ausgesetzt sind. Auch wenn es sich beim Anlaufen von Silber rein chemisch um Korrosion handelt, bildet sich dabei eine Schutzschicht, die weitere Korrosion zuverlässig verhindert.

Für die Herstellung größerer Bauelemente oder Werkzeuge sind Edelmetalle aufgrund ihres Preises schlecht geeignet. Glücklicherweise gibt es auch günstigere Metalle, die Schutz gegen Korrosion bieten können. Sie sind zwar nicht immun gegen Korrosion, aber bilden eine dünne, schützende Oxidschicht. Diesen Prozess nennt man Passivierung. Die dünne Schicht verhindert zusätzliche Korrosion des darunterliegenden Materials und wird deshalb auch oft bei der Herstellung genutzt.

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Korrosionsschutz: Wie vermeidet man Korrosion?

Beim Korrosionsschutz hat man sehr viele Möglichkeiten. Beim passiven Korrosionsschutz verhindert man den Kontakt des Materials (z.B. eisenhaltiges Werkzeug) mit dem Korrosionsmedium (in diesem Fall Feuchtigkeit). Der aktive Korrosionsschutz dient dazu, das Material auch dann zu schützen, wenn es nicht vom Korrosionsmedium abgeschirmt werden kann.

Am besten vermeidet man Korrosion natürlich, indem man korrosionsbeständige Edelmetalle verwendet. Leider sind Edelmetalle auch entsprechend teuer. Sinnvoller ist es also, ein günstiges Metall mit einem zu verbinden, das durch Passivierung einen besseren Schutz gegen Korrosion bietet. Ein bekanntes Beispiel ist Chrom, das in Beschichtungen und Legierungen zum Einsatz kommt. Auch Zink wird in der Bauindustrie gerne als Korrosionsschutz für Stahl benutzt (Feuerverzinken).

Beim aktiven Korrosionsschutz sind vor allem Opferanoden oft in Gebrauch. Dabei handelt es sich um ein Stück unedles Metall, das an edleren Metallen angebracht wird, um sie vor Korrosion zu schützen. Die Opferanode wird dabei zwar „geopfert“ und korrodiert, dafür halten die geschützten teureren Bauteile länger. Besonders wichtig sind Opferanoden in Warmwasserspeichern aus Stahl. Sie sind zwar von innen mit Zink beschichtet, doch das löst sich im Laufe der Zeit auf. Ohne den Korrosionsschutz der Opferanorde würde der Kessel irgendwann durchrosten. Einziger Nachteil: Die Opferanode muss regelmäßig überprüft werden und bei Bedarf ausgetauscht werden.

Welche Metalle bilden eine Oxidschicht?

Chrom

Chrom ist das bekannteste Beispiel für die Passivierung. Auch nach Jahren sind verchromte Duschköpfe oder Wasserhähne noch rostfrei. Es bildet sich nach dem ersten Kontakt mit Luft und Wasser eine hauchdünne Schicht aus Chromoxid, die das untere Material schützt. Erstaunlicherweise ist Chrom rein chemisch gesehen noch unedler als Eisen. Durch diese tolle Eigenschaft wird es auch für rostfreien Stahl benutzt. Aber einem Masseanteil von 12 Prozent bildet der rostfreie Stahl automatisch eine passivierende Schicht. Die Legierung hat den Vorteil, dass die Schutzfunktion auch bei Beschädigung noch vorhanden ist.

Zink

Zink bildet an der Luft schnell eine schützende Oxidschicht und wird daher beim Bau gerne als Korrosionsschutz benutzt. Unter bestimmten Bedingungen bildet aber auch Zink ähnlich wie Eisen ein Korrosionsprodukt, den Weißrost. Er mindert den Korrosionsschutz und sieht auch nicht besonders gut aus. Man findet Zink daher im Regelfall nicht als reinen Baustoff sondern als Beschichtung für andere Metalle oder in Form von Zink-Legierungen, zum Beispiel als Titanzink. Es wird vor allem an Außenfensterbänken, Dachrinnen, Regenfallrohren und manchmal auch als Dacheindeckung benutzt.

Aluminium

Auch bei Aluminium gibt es eine spontane Passivierung, die eine Oxidschicht von ca. 2-3 nm erzeugt. Für manche Anwendungen reicht diese dünne Schicht aber nicht aus. Besonders in der Bauindustrie oder bei Automobilteilen ist langer Korrosionsschutz wichtig. Durch eine elektrolytische Behandlung (Eloxal-Verfahren) kann die Dicke der Oxidschicht aber auf bis zu 25 μm erhöht werden.

Blei

Bei Blei lässt sich die spontane Passivierung besonders gut beobachten. Seine Schnittflächen glenzen zwar zuerst metallisch, aber es bildet sich schnell eine matte Oxidschicht. Ausprobieren sollte man das Ganze jedoch nicht, denn Blei ist stark gesundheitsschädlich. Deswegen findet man es trotz seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit auch nicht mehr im Alltag. In der Industrie wird es aber auch heute noch verwendet, da es eine hohe Dichte hat, leicht zu verarbeiten ist und auch noch hervorragend gegen Korrosion schützt.

Auch andere Metalle lassen sich passivieren und damit vor Korrosion schützen, aber nicht alle bilden auch eine Oxidschicht. Bekannte Beispiele sind Nickel, Titan und Silicium. Besonders bei Silicium wäre ohne ausgeklügelte Passivierungsverfahren keine moderne Technik möglich, da Halbleiter in Handys und Computern schnell korrodieren würden.

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