Was ist Korrosion?
Korrosion ist die elektrochemische Zerstörung eines Metalls durch Reaktion mit seiner Umgebung. Lernen Sie die Wissenschaft: Anoden, Kathoden, Elektrolyte und warum Metalle zum Erz zurückkehren.
Die Zerstörung von Metall durch seine Umgebung
Korrosion ist der allmähliche Abbau eines Werkstoffs — meist eines Metalls — durch chemische oder elektrochemische Reaktion mit seiner Umgebung. Bei Eisen und Stahl ist das bekannte Ergebnis Rost: Das Metall verbindet sich mit Sauerstoff und Wasser zu Eisenoxid, derselben Verbindung, aus der es erschmolzen wurde.
Es hilft, Korrosion als umgekehrte Metallurgie zu sehen. Ein Hochofen wendet enorme Energie auf, um Eisen aus seinem Erz zu gewinnen. Korrosion ist diese Energie, die langsam wieder frei wird, während das veredelte Metall zurück zum energiearmen Oxid reagiert, aus dem es stammt. Deshalb wird Korrosion manchmal *das langsame Feuer* genannt — sie ist Oxidation, dieselbe Chemie wie beim Verbrennen, nur tausendfach langsamer.
Vier Dinge, die jede Korrosionsreaktion braucht
Wässrige Korrosion ist elektrochemisch: Sie funktioniert wie eine winzige kurzgeschlossene Batterie auf der Metalloberfläche. Entfernen Sie eines dieser vier, und die Korrosion hört auf.
Anode
Der Ort, an dem sich Metall auflöst und Elektronen abgibt — bei Eisen Fe → Fe²⁺ + 2e⁻. Hier geht tatsächlich Metall verloren.
Kathode
Der Ort, an dem diese Elektronen verbraucht werden, meist durch Sauerstoff und Wasser unter Bildung von Hydroxidionen. Hier geht kein Metall verloren.
Elektrolyt
Eine leitfähige Lösung — Regenwasser, Meerwasser, Bodenfeuchte, Kondensat — die Ionen zwischen Anode und Kathode transportiert.
Metallpfad
Eine elektrische Verbindung (das Metall selbst), damit Elektronen von der Anode zur Kathode fließen und den Stromkreis schließen.
An der Anode löst sich Eisen: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻. An der Kathode wird Sauerstoff reduziert: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻. Die Ionen treffen aufeinander und reagieren zu Eisenhydroxiden, die weiter zu hydratisiertem Eisen(III)-oxid — Fe₂O₃·xH₂O — oxidieren, dem blättrigen braunen Feststoff, den wir Rost nennen.
Warum Metalle korrodieren wollen
Die meisten technischen Metalle sind in Luft und Wasser thermodynamisch instabil. Ihre Oxide liegen auf einem niedrigeren Energieniveau, sodass stets eine Triebkraft das Metall zur Reaktion drängt. Die galvanische Reihe ordnet Metalle nach ihrer Bereitschaft dazu: Edelmetalle wie Gold und Platin widerstehen; unedle Metalle wie Magnesium und Zink korrodieren bereitwillig.
Diese Reihung ist nicht nur akademisch — sie sagt voraus, welches Metall korrodiert, wenn zwei verbunden werden. Das unedlere wird zur Anode und schützt das andere — das Prinzip hinter sowohl der galvanischen Korrosion (einem Schaden) als auch dem kathodischen Schutz (einer Abwehr).
Korrosion hat viele Formen
Rostender Stahl ist nur der sichtbarste Fall. Korrosion greift auch Kupfer an (es bildet grünen Grünspan), Aluminium (eine dünne, selbstschützende Oxidschicht) und sogar Stahlbeton, wo korrodierender Bewehrungsstahl das Bauwerk von innen heraus aufsprengt. Sie kann gleichmäßig über eine Fläche verlaufen oder sich in Löchern und Rissen konzentrieren, die eine Wand durchdringen, während das übrige Metall noch makellos aussieht.
Zu verstehen, welche Form vorliegt, ist der erste Schritt, sie zu stoppen. Von da an kann das Werkzeug des Ingenieurs — Beschichtungen, kathodischer Schutz, Inhibitoren und kluge Werkstoffwahl — die Korrosion auf ein Minimum verlangsamen. Erkunden Sie den Korrosionsschutz oder finden Sie die Konferenzen, auf denen Fachleute die neuesten Methoden teilen, beim Corrosion Congress.
Korrosion, beantwortet
Ist Korrosion dasselbe wie Rost?
Rost ist eine Art der Korrosion — speziell die Korrosion von Eisen und Stahl zu Eisenoxid. Aller Rost ist Korrosion, aber nicht alle Korrosion ist Rost: Kupfer, Aluminium und andere Metalle korrodieren, ohne je Rost zu bilden.
Ist Korrosion immer schlecht?
Meistens, aber nicht immer. Auf Aluminium und Edelstahl bildet sich eine dünne Oxidschicht, die das darunterliegende Metall dann schützt — eine kontrollierte Korrosion zu unseren Gunsten. Die grüne Patina auf Kupferdächern verhält sich genauso.
Wie schnell läuft Korrosion ab?
Von Mikrometern bis Millimetern pro Jahr, völlig abhängig von Metall und Umgebung. Trockene Innenraumluft ist nahezu harmlos; warme salzhaltige Gischt kann aggressiv sein. Die ISO-9223-Korrosivitätskategorien beziffern dies für die atmosphärische Korrosion.