Jetzt haben wir viele verschiedene Möglichkeiten kennen gelernt, wie die Korrosion uns beeinflusst, aber was genau versteht man unter diesem Begriff?

Unter Korrosion versteht man den Angriff und die Zerstörung metallischer Werkstoffe durch chemische oder elektrochemische Reaktionen mit Stoffen in der Umgebung. Die chemische Korrosion, bei der der Werkstoff direkt mit dem angreifenden Präparat reagiert, d.h. ohne Hilfe eines Elektrolyts ist wirtschaftlich nicht relevant. Die angreifenden Stoffe der chemischen Korrosion sind zum Beispiel Chlorgas und Schwefelgas. Ein direktes Beispiel hierfür ist die Verzunderung von Schmiedewerkstücken. Die elektrochemische Korrosion, welches die Redoxreaktion eines Metalles mit seiner Umgebung ist, die zur Zerstörung des Metalles führt, ist sehr viel interessanter und deswegen werde ich an dieser Stelle näher hierauf eingehen. Bei der elektrochemischen Korrosion laufen die Vorgänge auf der Oberfläche ab. Dabei wird auf der Oberfläche des Metalls ein Elektrolyt erzeugt durch Wasser, Luftfeuchtigkeit oder auch Handschweiß. Der bekannteste und wirtschaftlich wohl bedeutsamste Vorgang der elektrochemischen Korrosion ist der Rostvorgang beim Element Eisen. Sauerstoff wirkt beim Rosten als Oxidationsmittel. Der Rostvorgang wird zusätzlich durch Lösungen von Säuren, wie sie in saurem Regen vorkommen und von Salzen (z.B. Streusalz) gefördert. Hier ein Schema des Rostvorgangs: 2 Fe · 2 Fe ²⁺ + 4 e ^- (Oxidation) O 2 + H 2 O + 4 e ^- · 4 OH ^- (Reduktion) 2 Fe ² ⁺ + H 2 O + · 2 Fe ³⁺ + 2 OH ^- 2Fe ³⁺ + 6 OH ^- · 2 Fe(OH) ³ 2 Fe + 3 H 2 O + 3 · 2 Fe(OH) 3 (Fällung) 2 Fe(OH) 3 + (n-3) H 2 O · Fe 2 O 3 * nH 2 O (Rostbildung) Daraus lässt sich erkennen, dass Eisen in Verbindung mit Sauerstoff und Wasser zu Eisen(III)oxid-hydrat, besser bekannt als Rost, reagiert.

Die elektrochemische Korrosion beruht auf dem Prinzip des Galvanischen Elementes, wobei zwei verschiedene Metalle, die jeweils Halbzellen darstellen, ein Lokalelement bilden.

Bei diesem Beispiel reagiert Kupfer mit Zink. Da Zink nach der Redoxreihe der Metalle unedler ist, löst es sich in Folge der Reaktion auf. Die Reaktion dürfte folgendermaßen ablaufen:

Zn · Zn ² + + 2e ^- (Oxidation am Zink) 2 H 3 O ⁺ + 2e ^- · 2 H 2 O + H 2 (Reduktion am Kupfer) Aber wie kann man sich vor Korrosion schützen?

Man unterscheidet zwischen aktivem und passivem Korrosionsschutz. Der aktive Korrosionsschutz, ist die Verwendung von widerstandsfähigeren Baustoffen(z.B. Edelstahl) und die Beeinflussung des Korrosionsmittels.

Der passive Korrosionsschutz dagegen ist de Benutzung von Hilfsstoffen, die als eine Art Schutzmantel um die eigentlichen Werkstoffe gelegt wird. Diese Beschichtungen können organisch(z.B. Lackierungen) oder auch metallischer(z.B. Verchromen oder Verzinken) Herkunft sein.

Damit die Korrosion abläuft müssen alle der folgenden Vorraussetzungen erfüllt sein:

· Eine Potentialdifferenz, die eine Anode und eine Kathode erzeugt.

· Eine elektrolytische Verbindung zwischen Anode und Kathode mit Ionentransport.

· Eine elektrische (metallische) Verbindung außerhalb des Elektrolyten. (Elektronentransport).

· Ein kathodischer Prozess.

· Ein anodischer Prozess

Wenn auch nur eine dieser Vorraussetzungen nicht erfüllt ist, dann kann die Korrosion nicht funktionieren. Folglich muss zum Schutz vor der Korrosion eine dieser Vorraussetzungen unterbunden werden.

Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Der anodischer Prozess ist z.B. durch Passivierung, dichte Beschichtung oder durch eine Änderung des Potentials zu erreichen. Der kathodischer Prozess ist kaum zu verhindern wenn Sauerstoff und Wasser vorhanden sind. Die elektrische Leitung kann vor allem bei der Kontaktkorrosion unterbunden werden. Und die elektrolytische Leitung kann durch das fehlende Elektrolyt, also Wasser, unterbrochen werden.

Am einfachstem und gleichzeitig am erfolgreichstem ist die Unterbindung des anodischen Prozesses.

Doch Korrosion kann auch sehr nützlich sein: Ein Materialforscher-Team in Baltimore fand heraus, dass sich dieser Prozess zur Herstellung neuer High-Tech-Materialien einsetzen lässtbeispielsweise extrem feinporiger Metallmembranen, die als hochwirksame Filter verwendbar sind. Material für die Experimente war eine Legierung aus Gold und Silber. In einem Säuretauchbad wurde mit einer elektrischen Spannung das chemisch weniger edle Silber herausgelöst, bis eine Art Skelett aus Gold übrigblieb - eine extrem feinporige Membran. Die Porengröße hängt von der Temperatur des Säurebades ab und lässt sich so steuern. Der kleinste erreichbare Poren-Durchmesser liegt mit 0,00007 mm, mehr als zehnmal unter dem herkömmlicher Metallmembranen, die als Filter weniger wirksam sind, weil sie viele inaktive, allseitig dichte "Poren" enthalten. Für ultrafeine Membranen, die bislang vorwiegend aus Kunststoff gefertigt wurden, haben Chemiker, Biotechniker und Pharmazeuten vielfältige und zunehmende Verwendung - beispielsweise, um Öl oder Nahrungsmittel aufzubereiten, Medikamente herzustellen oder Gase zu reinigen. Goldmembranen hingegen sind chemisch und thermisch widerstandsfähiger und lassen sich zudem - mit Hilfe elektrischer Strömeleichter reinigen. Ganz ähnlich wie bei der Gold-Silber-Probe läuft der Korrosionsprozess auch in Stahl ab. Denn der enthält ebenfalls mehrere Komponenten: Eisen sowie Nickel, Chrom und Kohlenstoff. Im Verlauf des Prozesses lösen sich Eisenatome aus der Verbindung, der Stahl wird porös und brüchig. Bei ihren Experimenten mit der Gold-Silber-Legierung interessierten sich die Amerikaner insbesondere dafür, was mit den "Löchern" passiert, die herausgelöste Silberatome in der Probe hinterlassen. Zu ihrer Überraschung "wandern" die Löcher, solange das Metall im Säurebad liegt, und neigen dazu, sich zu immer größer werdenden Lochverbänden auszuweiten. Löcher in korrodierendem Stahl wandern ganz ähnlich. Bei anderen Legierungen hingegen bleiben sie an Ort und Stelle und wachsen deshalb auch kaum. Solche Metallverbindungen zerbrechen bei Belastung zwar durchweg weniger rasch, dafür aber zerbröselt ihre Oberfläche und blättert Schicht um Schicht ab. Dank dieser Erkenntnisse lassen sich womöglich auch neue Rezepte zur Bekämpfung von Rost und Materialermüdung entwickeln