Korrosion

Eine Korrosion kann elektrochemischer, chemischer oder physikalischer Natur sein.

Bei der elektrochemischen Korrosion wird das Metall oxidiert und geht als Ionen in Lösung. Beispielsweise korrodiert Eisen in Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff. Dabei wird Sauerstoff reduziert und Eisen oxidiert. Das Korrosionsprodukt wird als Rost bezeichnet. Diese Redoxreaktion kann somit als galvanisches Element angesehen werden:

• Reduktion (Kathode): O₂ + 2 H₂O + 4e^- → 4 OH^-
  
• Oxidation (Anode): Fe → Fe²⁺ + 2e^-

Da es sich um eine elektrochemische Reaktion handelt, läuft sie in Anwesenheit von Salzwasser schneller ab. Grund dafür sind die im Salzwasser enthaltenen Ionen, die als Elektrolyte wirken. Deshalb müssen für Schiffe, die auf den Meeren unterwegs sind, Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Als chemische Korrosion werden Vorgänge bezeichnet, die nicht durch Elektronenwanderungen gekennzeichnet sind. Ein Beispiel ist die Bildung von Metalloxiden bei Kontakt mit Sauerstoff.

Die physikalische Korrosion ist sehr selten und kann z.B. bei Schweißvorgängen auftreten, wenn ein flüssiges Metall in oder auf ein festes Metall aufgebracht wird. Dabei kann es durch Diffusion von Wasserstoff, der beim Schweißen verwendet wird, zu Brüchen im Kristallgitter des festen Metalls kommen, wodurch das geschweißte Metall eine verminderte Stabilität aufweist.^[1]

Nicht alle Metalle korrodieren vollständig: Zink und Aluminium bilden bei Kontakt mit Sauerstoff das jeweilige Metalloxid, das fest auf der Oberfläche des Metalls haftet. Danach erfolgt keine weitere Reaktion mehr und das Metall unter der Oxidschicht bleibt geschützt (Passivierung). Für Metalle, die korrodieren, müssen aber geeignete Maßnahmen ergriffen werden.

Korrosionsschutz lässt sich im Wesentlichen über zwei Arten realisieren: Man verhindert durch eine Beschichtung, dass das Metall z.B. mit Sauerstoff und/oder Wasser in Kontakt kommt. Wenn sich der Kontakt nicht verhindern lässt, kann man sogenannte Opferanoden installieren.

Das einfachste Beispiel für Beschichtungen zum Schutz vor Korrosion sind Farblacke. Indem man eine Schicht Lack auf das Metall aufträgt, ist es vor Korrosion geschützt. Ist die Schicht nicht durchgehend dicht, kann es aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der meisten Metalle zur Elektronenbewegung und somit zur Korrosionen kommen, selbst in Bereichen in denen die Lackschicht noch unbeschädigt ist.

Eine weitere Möglichkeit ist ein Überzug mit einem anderen Metall, idealerweise Zink. Dabei wird das zu schützende Objekt in geschmolzenes Zink getaucht, wobei sich auf der Metalloberfläche eine schützende Schicht festsetzt. Zinküberzüge haben den Vorteil, dass sie selbst im Falle einer Beschädigung noch als Opferanode vor Korrosion schützen.^[2]

Bei Redoxreaktionen wird stets das unedlere Element oxidiert. "Unedel" bezieht sich dabei auf das Standardelektrodenpotential des Elementes. Je niedriger das Potential, desto unedler ist das Element. Bringt man ein unedleres Metall in die obige Redoxreaktion zwischen Eisen und Wasser/Sauerstoff ein, wird statt des Eisens das unedlere Metall oxidiert. Die Opferanode wird dabei allerdings zersetzt und muss von Zeit zu Zeit erneuert werden.