Korrosion und Korrosionsschutz

Korrosion ist eine der häufigsten Ursachen für die Ermüdung von metallischen Materialien und ist verantwortlich für zahlreiche und teils dramatische Schadensereigenisse. Die Kosten für die durch Korrosion entstandenen Schäden betragen weltweit mehrere Milliarden Euro und können mitunter Lebensgefährlich sein.

Korrosion entsteht als „physikochemische Wechselwirkung zwischen einem Metall und seiner Umgebung.“ Das Ergebnis der Korrosion ist als Rost sichtbar und führt dazu dass die Funktion eines Metalls, dessen Umgebung oder das System, in dem es integriert ist, immens beeinträchtigt wird. Die häufigste chemische Reaktion, die zu Korrosion führt, ist die Oxidation von Eisen. Dabei dringt Sauerstoff in die äussersten Randschichten des Metalls ein und bildet eine sauerstoffdurchlässige Oxidschicht. Durch diese Oxidschicht kann weiterer Sauerstoff in tiefere Regionen des Metalls vordringen und das Bauteil schwächen. Häufig platzt die oberste Randschicht aufgrund der Oxidation ab.

Auch andere Metalle können Oxidieren. Kupfer kann durch Oxidation Grünspann bilden und verzinkte Bauteile neigen zu Weißrost. Aluminium bildet unter bestimmten Bedingungen ebenfalls eine Oxidschicht aus. Diese ist aber nur auf die Oberfläche begrenzt, da die Oxidschicht auf Aluminium eine natürliche Barriere zwischen Luft und Metall und verhindert weitere Oxidation, sodass das Bauteil vor weiteren Witterungseinflüssen geschützt ist.

Die DIN EN ISO 8044 unterscheidet 56 Korrosionsarten, von denen 4 als besonders kritische anzusehen sind:

Flächenkorrosion

Die Flächenkorrosion zeichnet sich durch eine gleichmäßige Korrosion der metallischen Oberfläche aus. Es bilden sich hierbei anodische und kathodische Teilbereiche in den Randschichten der Oberflächen aus, die in ihrem Befall nicht lokal verortet bleiben. Die Flächenkorrosion beeinträchtig nicht nur die Optik des Bauteils, sondern führt im weiteren Verlauf zu einer starken Beeinträchtigung Oberflächeneigenschaften. Die Trag- und Zugfestigkeit lässt im Verlauf der Flächenkorrosion drastisch nach.

Spannungskorrosion

Die Spannungskorrosion beschädigt befällt ein Werkstück unterhalb der Oberfläche und ist damit nicht sichtbar, was als besonders kritisch angesehen werden kann. Die Spannungskorrosion erzeugt im Verlauf kleine Haarrisse innerhalb des Werkstoffgefüges, die in Kombination mit einer mechanischen oder chemischen Beanspruchung dazu führen kann, dass es zu einem plötzlichen Versagen des Bauteiles kommt.

Es gilt daher Bauteile, die legierungsbedingt empfindlich gegen Spannungskorrosionen sind, auf Zug beansprucht werden oder Angriffsmitteln ausgesetzt sind, stetig zu prüfen um einem plötzlichen Versagen entgegen zu wirken.

Spaltkorrosion

Eine Spaltkorrosion findet sich an Spalten, die in der Regel durch die Verbindung von Bauelementen entsteht, bspw. bei Schraubverbindungen. Sind die Verbindungen ohne ausreichenden Luft- und/oder Flüssigkeitsaustausch vorhanden, kommt es auf Grund der Konzentrationsunterschiede an Sauerstoff der im Spalt befindlichen Elektrolyten zur Korrosion. Selbst Korrosionsfreier Stahl kann an Spalten korrodieren, wenn Sauerstoff zur Wiederherstellung der angegriffenen Oxidschicht nicht vorhanden ist. Klassische Spalten sind: Auflagespalten, Überlappungen von Bauteilen, Stege, Schraub- und Steckverbindungen oder Schweißnähte. Bi-Metall Korrosion 


Zu einer Bi-Metall-Korrosion kommt es, wenn 2 oder mehr metallische Komponenten/Werkstoffe engen Kontakt besitzen und diese zugleich eine Potenzialdifferenz aufweisen. Geraten die unterschiedlichen Potentiale der verbundenen Werkstoffe in Kontakt mit leitfähigen Elektrolyten, wie zum Beispiel Wasser, führt dies zu Korrosion an dem unedleren Werkstoff.

Korrosionsschutz


Um Werkstoffe gegen Korrosion zu schützen bestehen viele Möglichkeiten:


• Der Korrosionsschutz erfolgt durch eine Beschichtung der Bauteile, die dass Eindringen von bspw. Wasser oder Sauerstoff verhindern. In der Regel kommen hier Lacke oder Gummie zur Anwendung.
• Das Aufbringen einer Konversionsschicht wie eine Eloxalschicht, eine Harteloxalschicht, oder Chrome.
• Das Erzeugen von galvanotechnisch oder chemischen Schutzschichten aus Nickel, Zinn, Kupfer, Gold oder Legierungsschichten.
• Kathodischer Korrosionsschutz mittels Fremdstrom
• Härten von Stahl: Gasnitrieren, Nitrocarburieren, Nitrieren.
• Korrosionsschutz durch Plasmabeschichtungen