Korrosion

Jeder kennt die Korrosion, einen rostigen Nagel oder ein verrostetes Auto. Der Begriff “Korrosion”  beinhaltet aber weit mehr als nur die “Korrosionsart Rostbildung”. Korrosion im weiteren Sinn ist jeder Angriff auf einen Werkstoff durch Reaktion mit seiner Umgebung, wobei die Korrosion in verschiedene Arten eingeteilt wird.
Beispielsweise wird in der Werkstofftechnik untersucht, in welcher Form die Korrosion eines Werkstoffs stattfindet (z. B. Lochkorrosion), in der Chemie hingegen stellt man die Frage, welche chemischen Vorgänge Korrosion bewirken. Dabei werden zwei  Arten der Korrosion unterschieden:

Definition “Korrosion”

Bei einer Korrosion reagiert ein Werkstoff mit seiner Umgebung, wobei eine Veränderung des Werkstoffes erfolgt, z.B. Kalkstein wird durch sauren Regen angegriffen.
Bei einer elektrochemischen Korrosion finden elektrochemische Vorgänge in Gegenwart eines Elektrolyten ab, z.B. gewöhnliches Eisen rostet, da durch die Luftfeuchtigkeit immer ein Feuchtigkeitsfilm und so ein Elektrolyt vorhanden ist.

Wie kommt die (elektrochemische) Korrosion zustande?

Bei der elektrochemischen Korrosion kommt es zur Ausbildung von Korrosionselementen (analog zu einem galvanischen Element), dabei stehen verschiedene Metalle (mit unterschiedlichem Normalpotential) miteinander in leitendem Kontakt und es ist ein ionenleitendes Medium (z.B. Wasser) vorhanden.  In diesem Korrosionselement fließt wie im galvanischen Element ein Strom (Elektronen), es findet dabei eine Oxidation (Elektronenabgabe) und eine Reduktion (Elektronenaufnahme) statt.

Welche Arten von elektrochemischer Korrosion gibt es?

• Kontaktkorrosion: sind  zwei oder mehrere metallische Werkstoffe mit einem Elektrolyt leitend miteinander verbunden und ein unterschiedliches Normalpotential aufweisen, so bilden sich Lokalelemente aus, dass unedlere Metall geht in Lösung.
• Selektive Korrosion: Metalle bzw. metallische Werkstoff  bestehen aus einem Verbund mikroskopischer Kristallite, die teilweise unterschiedliche Zusammensetzung (z.B. Metallgitterstörung) haben können und damit unterschiedliche Normalpotentiale aufweisen. Bei der selektiven Korrosion werden nur einzelne Bestandteile zerstört.
• Lokalelement: kleinflächige Korrosionselemente (deutlich kleiner als 1 mm², es handelt sich um eine verkleinerte Kontaktkorrosion). Lokalelemente können sowohl direkt, als auch über einen Elektrolyten elektrisch leitend miteinander verbunden sein.

Korrosion – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter Korrosion?

Unter Korrosion versteht man den natürlichen Prozess, bei dem Materialien, insbesondere Metalle, durch chemische Reaktionen mit ihrer Umgebung, vor allem mit Sauerstoff und Wasser, allmählich zerstört werden.

2. Was ist die chemische Reaktion, die bei der Korrosion von Eisen auftritt?

Die chemische Reaktion bei der Korrosion von Eisen ist eine Oxidation. Eisen (Fe) reagiert mit Sauerstoff (O₂) und Wasser (H₂O) zu Eisen(III)-oxid, allgemein bekannt als Rost (Fe₂O₃·nH₂O).

3. Nennen Sie mindestens zwei Methoden, um Korrosion zu verhindern.

Zwei Methoden zur Korrosionsverhinderung sind das Auftragen von Schutzschichten und der Einsatz von Schutzströmen.

4. Was versteht man unter galvanischer Korrosion?

Galvanische Korrosion tritt auf, wenn zwei verschiedene Metalle oder Legierungen in Kontakt mit einem Elektrolyten stehen. Das unedlere Metall korrodiert, während das edlere geschützt wird.

5. Wie wirkt eine Opferanode?

Eine Opferanode ist ein unedleres Metall, das verwendet wird, um ein wertvolleres Metall vor Korrosion zu schützen. Sie opfert sich durch Korrosion und schützt so das edlere Metall.

6. Was ist Interkristalline Korrosion?

Die Interkristalline Korrosion ist ein zerstörerischer Prozess, bei dem es zu einer Korrosion entlang der Korngrenzen eines körnigen Materials, meist einer Metalllegierung, kommt.

7. Warum korrodiert Edelstahl nicht?

Edelstahl korrodiert nicht, weil er Chrom enthält, das mit Sauerstoff reagiert und eine schützende Oxidschicht auf der Oberfläche bildet.

8. Wie wirkt Korrosion auf die mechanischen Eigenschaften von Metallen?

Korrosion verringert die mechanischen Eigenschaften von Metallen, wie zum Beispiel die Festigkeit und Zähigkeit, weil sie das Material schwächt und seine Struktur verändert.

9. Wodurch wird Atmosphärenkorrosion verursacht?

Atmosphärenkorrosion wird durch lufteinwirkende Stoffe wie Schwefeldioxid, Stickoxide, Chlor und andere industrielle Gase, aber auch durch Salzwasser in Küstennähe verursacht.

10. Wodurch wird die Korrosionsrate beeinflusst?

Die Korrosionsrate wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter die Art des Metalls, die Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Feuchtigkeit, und die Anwesenheit von aggressiven Chemikalien.