Aufgabe

Korrosion ist die Veränderung des metallischen Werkstoffs und seiner Eigenschaften, wenn er mit anderen Werkstoffen in seiner unmittelbaren Umgebung reagiert. Ein häufig vorkommender und besonders augenfälliger Kontakt ist der an der Oberfläche mit Luftsauerstoff (Oxidation).

In der elektrochemischen Spannungsreihe (oben) sind tabellierte Werte der Spannungsdifferenz von elektrochemischen Halbelementen (Elektroden) gegenüber dem Bezugspotential der Wasserstoffelektrode aufgelistet. Elektrochemisch aktive Substanzen bilden beim Kontakt zu einem Elektrolyten, der Ionen aus der Auflösung der Substanz enthält, ein Gleichgewichtspotential aus, d.h. pro Zeiteinheit gehen z.B. gleich viele Ionen unter Abgabe von Elektronen in Lösung wie umgekehrt sich durch Aufnahme von Elektronen wieder abscheiden. Taucht eine Elektrode in eine 1-aktive Lösung der zugehörigen Ionen ein, so spricht man von dem Normalpotential.

Die Position eines Metalls innerhalb der Spannungsreihe zeigt die Neigung des Metalls an, unter Abgabe von Elektronen in Lösung zu gehen. Die gegenüber der Wasserstoffelektrode stark negativen Alkalimetalle reagieren z.B. heftig mit Wasser unter Bildung von Laugen und Reduktion des Wassers zu Wasserstoffgas, d.h. Alkalimetalle geben sehr leicht Elektronen ab, während das Edelmetall Gold in der Erdkruste über Millionen von Jahren elementar ohne Reaktion verbleibt. Das ist wohl auch der Grund warum viele gerne bei feierlichen Anlässen Goldmünzen oder Goldbarren verschenken. Sie bleiben auf ewig glänzend in Erinnerung. Anhand der elektrochemischen Spannungsreihe lässt sich durch Addition der Zahlenwerte leicht die Spannung (EMK) einer Kombination von Halbelementen ermitteln.

Funktion

Die Tabelle zeigt die Spannungsdifferenz von elektrochemischen Halbelementen zu Wasserstoff. Die elektrochemische Korrosion nimmt zu, je weiter die beiden Werkstoffe auseinander liegen. Das Metall weiter unten in der Reihe wird dabei verbraucht. Geht der einwirkende Stoff mit der Oberfläche des Metalls eine Verbindung ein, so spricht man von chemischer Korrosion. Diese neu gebildete Schicht kann (wie z.B. bei Aluminium) schützen oder die weitere Zerstörung des Werkstücks bewirken.

Der Korrosionsschutz kann direkt am Werkstoff z.B. durch Legieren ansetzen. Mehr als 10% Chrom haben z.B. bei Stahl eine schützende Wirkung. Das Werkstück kann aber auch mit einem Konservierungsstoff überzogen sein. Bei metallischen Überzugsstoffen sollte dieser unedler sein (siehe oben). Zink auf Stahl geht, Zinn auf Stahl geht nicht, da zum Schluss nur noch das Zinn übrig bliebe. Eine verzinnte Fläche ist zu schützen. Nichtmetallische Konservierungsstoffe müssen filmbildend den Zugang von Feuchtigkeit und damit die Rostbildung flächendeckend ausschließen. 01/12