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Korrosion ist die allmähliche Schädigung oder Abnutzung der Oberfläche von Metallen oder anderen Materialien infolge chemischer oder elektrochemischer Reaktionen unter dem Einfluss der Umgebung. Dieser Prozess tritt in der Regel auf, wenn Metalle mit Sauerstoff, Wasser oder anderen chemischen Substanzen in Wechselwirkung treten. Infolge von Korrosion verringert sich die Beständigkeit des Materials und seine Funktionstüchtigkeit kann beeinträchtigt werden.
Korrosion beginnt in der Regel mit der Reaktion des Metalls mit dem in der Atmosphäre oder im Wasser vorhandenen Sauerstoff. Der Sauerstoff auf der Metalloberfläche bindet sich an die Metallatome und bildet Metalloxide oder Hydroxide. Besonders das Vorhandensein von Wasser beschleunigt diese chemischen Reaktionen, da Wasser ein Medium für die chemischen Reaktionen auf der Metalloberfläche bereitstellt und die Diffusion von Sauerstoff zur Metalloberfläche erleichtert.
Der Korrosionsprozess umfasst in der Regel die folgenden Schritte:
Adsorption von Sauerstoff auf der Metalloberfläche: Der Sauerstoff auf der Metalloberfläche reagiert mit den Metallatomen und bildet Metalloxide oder Hydroxide. Beispielsweise entsteht bei der Reaktion von Eisen mit Sauerstoff Eisenoxid (Rost).
Elektrochemische Reaktionen: Korrosion ist in der Regel ein elektrochemischer Prozess. Auf der Metalloberfläche können unterschiedliche elektrochemische Potenziale entstehen. An bestimmten Bereichen des Metalls können anodische und kathodische Zonen auftreten. In anodischen Bereichen findet die Oxidation des Metalls (Austritt von Ionen aus dem Metall) statt, in kathodischen Bereichen dagegen die Reduktion (Aufnahme von Elektronen durch Ionen). Diese Potentialunterschiede können – ähnlich wie in elektrochemischen Zellen – die Korrosionsgeschwindigkeit erhöhen.
Elektronen- und Ionenbewegung: Im Verlauf des Korrosionsprozesses wandern die Elektronen auf der Metalloberfläche von den anodischen zu den kathodischen Bereichen. Dieser Elektronenfluss löst die chemischen Reaktionen auf der Metalloberfläche aus und hält sie aufrecht. Gleichzeitig lösen sich die Metallionen im wässrigen Medium und können im Wasser transportiert werden.
Bildung von Korrosionsprodukten: Die auf der Metalloberfläche entstehenden Metalloxide oder Hydroxide können in der Regel zu Veränderungen wie Verrostung oder Aufhellung der Oberfläche führen. Diese Korrosionsprodukte verringern häufig die Festigkeit des Metalls und können dazu führen, dass auf der Oberfläche fortlaufend neue Korrosionsreaktionen stattfinden.
Der Korrosionsprozess wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Umweltbedingungen wie Feuchtigkeit, Salzwasser und Säuren können die Korrosionsgeschwindigkeit erhöhen. Außerdem kann sich die Korrosionsbeständigkeit je nach Metallart und den vorhandenen Schutzbeschichtungen auf der Oberfläche unterscheiden. Wenn keine vorbeugenden Maßnahmen ergriffen werden, kann Korrosion die Haltbarkeit von Werkstoffen verringern, ihre strukturelle Integrität beeinträchtigen und zu erheblichen Kosten führen. Daher ist es wichtig, zum Erreichen einer langen Lebensdauer von Werkstoffen Schutzmaßnahmen gegen Korrosion zu ergreifen.
Korrosion ist ein Prozess, der die Haltbarkeit und Funktionalität von Werkstoffen mit der Zeit verringert, jedoch durch verschiedene Maßnahmen unter Kontrolle gebracht werden kann. Im Folgenden sind detaillierte und eigenständige Methoden zur Vermeidung von Korrosion aufgeführt:
Einsatz von Schutzbeschichtungen
Lacke und Lasuren: Auf Metalloberflächen aufgetragene Lacke oder Lasuren verhindern den direkten Kontakt des Metalls mit Wasser und Sauerstoff. Diese Beschichtungen bieten zudem Schutz vor mechanischen Beschädigungen.
Verzinkung: Die durch das Beschichten von Stahl oder anderen Metallen mit Zink entstehende Zinkschicht schützt die Stahloberfläche vor Korrosion. Die Verzinkung beruht auf dem Prinzip, dass Zink anodisch wirkt und dadurch den Stahl schützt.
Verwendung von Edelstahl
Edelstahl wird insbesondere in Umgebungen bevorzugt, in denen eine hohe Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Dieses Material verfügt dank seines Chrom- und Nickelgehalts über rostverhindernde Eigenschaften.
Galvanische Beschichtung: Dies ist ein Verfahren, bei dem die Metalloberfläche durch ein elektrochemisches Verfahren mit schützenden Metallen wie Zink, Nickel oder Chrom beschichtet wird. Diese Beschichtungen erhöhen die Beständigkeit des Metalls gegenüber Korrosion.
Auswahl der Legierung
Einige Legierungen können insbesondere in bestimmten chemischen Umgebungen beständiger sein. Zum Beispiel sind Aluminium-Magnesium-Legierungen gegenüber Meereswasserkorrosion widerstandsfähiger. Metallteile können während der Lagerung oder Verarbeitung durch das Aufbewahren in Schutzatmosphären mit Inertgasen (zum Beispiel Stickstoff oder Argon) vor Korrosion geschützt werden. Zur Vermeidung der Korrosion großer Metallkonstruktionen oder von Schiffsrümpfen werden kathodische Schutzsysteme eingesetzt. In diesen Systemen wird auf die Metallkonstruktion ein elektrischer Strom aufgebracht, wodurch die anodische Reaktion des Metalls verringert und so Schutz gewährleistet wird. Die regelmäßige Reinigung von Metalloberflächen und die Instandhaltung von Schutzbeschichtungen spielen eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Korrosion. Schmutz und Feuchtigkeit können den Korrosionsprozess beschleunigen.
Korrosionsinhibitoren
Bestimmte Chemikalien werden eingesetzt, um die Beständigkeit von Metalloberflächen gegen Korrosion zu erhöhen. Diese Inhibitoren bilden auf den Metalloberflächen eine schützende Schicht und verlangsamen oder stoppen die Korrosionsreaktionen.
Die Vermeidung von Korrosion ist von großer Bedeutung, um die Lebensdauer von Werkstoffen zu verlängern und Kosteneinsparungen zu erzielen. Die Auswahl der geeignetsten Schutzmethoden für jede Anwendung hängt von der Umgebung und den Bedingungen ab, in denen das Material eingesetzt wird. Daher sollte im Umgang mit Korrosion ein multidisziplinärer bzw. ganzheitlicher Ansatz verfolgt werden.
Korrosion ist ein Phänomen, das in verschiedenen Formen auftreten kann und die Beständigkeit von Werkstoffen verringert. Die grundlegenden Arten der Korrosion sind:
Allgemeine Korrosion (Uniform Korrosion)
Bei dieser Art von Korrosion wird die Metalloberfläche im Allgemeinen gleichmäßig abgetragen und ausgedünnt. Sie tritt meist in Umgebungen auf, in denen das Metall ständig mit Wasser oder Feuchtigkeit in Kontakt steht.
Lokale Korrosion
Auf der Metalloberfläche tritt Korrosion in bestimmten, begrenzten Bereichen konzentriert auf. Die Arten der lokalen Korrosion sind:
Lochkorrosion (Pit Korrosion): Eine Art lokaler Korrosion, die in Form kleiner Vertiefungen oder Grübchen auftritt. Auf der Metalloberfläche können kleine Löcher entstehen.
Spaltkorrosion (Oyuk Korozyon): Tritt in stark ausgeprägten, vertieften oder ausgehöhlten Bereichen auf. Diese Art der Korrosion wird besonders häufig in spitz zulaufenden oder scharfkantigen Bereichen des Metalls beobachtet.
Risskorrosion (Çatlak Korozyon): Tritt in Rissen oder Mikrorissen auf der Metalloberfläche auf. In den Rissen sammeln sich Wasser und Sauerstoff, was die Korrosion beschleunigt.
Galvanische Korrosion: Tritt auf, wenn zwei Metalle mit unterschiedlichen elektrochemischen Eigenschaften miteinander in Kontakt stehen. In Anwesenheit eines Elektrolyten korrodiert das aktivere Metall schneller. Zum Beispiel kann durch den Kontakt verschiedener Metalle wie Zink und Eisen galvanische Korrosion entstehen.
Spannungskorrosion (Stress Corrosion): Zustand, in dem das Metall gegenüber Korrosion empfindlich wird und Risse bilden kann. Dies tritt meist in Umgebungen auf, in denen das Material unter Spannung steht, insbesondere unter warmen und feuchten Bedingungen.
Hochtemperaturkorrosion (High Temperature Corrosion): Bei hohen Temperaturen kann Korrosion infolge der Oxidation des Metalls oder anderer chemischer Reaktionen auftreten. Sie wird insbesondere in Hochtemperaturumgebungen wie Industrieöfen oder Kesseln beobachtet.
Chemische Korrosion: Durch die Einwirkung chemischer Stoffe kann an der Metalloberfläche Korrosion entstehen. Säuren, Laugen oder andere chemische Lösungen können die Metalloberfläche angreifen und Korrosion verursachen.
Jede Art von Korrosion tritt unter unterschiedlichen Bedingungen und durch bestimmte Umwelteinflüsse auf. Um die Beständigkeit von Werkstoffen zu erhöhen und Korrosion zu verhindern, sollten je nach Einsatzbereich geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden.
