Was ist Korrosion?
Korrosion ist ein natürlicher, elektrochemischer oder chemischer Prozess, bei dem Materialien, insbesondere Metalle, durch Reaktionen mit ihrer Umgebung abgebaut oder zersetzt werden. Diese Reaktionen führen zu einer Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Materials, was letztlich seine strukturelle Integrität und Funktionalität beeinträchtigen kann. Korrosion kann verschiedene Formen annehmen, einschließlich Rostbildung bei Eisen und Stahl, Lochfraß, interkristalline Korrosion und Spannungsrisskorrosion.
Häufige Ursachen für Korrosion
Feuchtigkeit und Sauerstoff: Ein klassisches Beispiel für Korrosion ist die Rostbildung bei Eisen oder Stahl. Wenn diese Metalle Feuchtigkeit und Sauerstoff ausgesetzt sind, reagieren sie und bilden Eisenoxid (Rost), das porös und schwach ist und die metallische Struktur zerstört.
Chemische Substanzen: Säuren, Laugen und Salze können chemische Reaktionen hervorrufen, die zur Korrosion führen.
Elektrochemische Reaktionen: Diese treten häufig bei Metallen auf, die in einem Elektrolyten (z.B. Salzwasser) miteinander verbunden sind, was zu galvanischer Korrosion führen kann.
Arten von Korrosionsschutz
Um metallische Bauteile vor Korrosion zu schützen, ist ein Korrosionsschutz unerlässlich. Es gibt verschiedene Arten, die je nach Anwendungsbereich und Art des zu schützenden Materials eingesetzt werden. Grundsätzlich unterscheiden wir aktiven und passiven Korrosionsschutz. Einige Methoden kombinieren beide Ansätze, wie zum Beispiel das Feuerverzinken.
Aktiver Korrosionsschutz
Aktiver Korrosionsschutz bezieht sich auf Methoden, die den Korrosionsprozess durch gezielte technische Maßnahmen direkt beeinflussen. Eine vollständige Trennung von Material und korrosivem Medium ist dabei nicht zwingend erforderlich.
Beispiele für einen aktiven Korrosionsschutz sind:
- Opferanode: Opferanode ist ein weniger edles Metall, das absichtlich angebracht wird, um korrodieren zu können und dadurch das zu schützende Metall vor Korrosion zu bewahren. Die Opferanode gibt Elektronen ab und verhindert so, dass das Hauptmetall oxidiert.
- Kathodischer Schutz: Beim kathodischen Schutz wird das zu schützende Metall durch den Einsatz von Opferanoden (wie Zink oder Magnesium), die anstelle des Metalls korrodieren, oder durch Anlegen eines elektrischen Stroms vor Korrosion geschützt werden.
- Zinklamellenüberzug: Diese Korrosionsschutzbeschichtung besteht aus dünnen Schichten von Zink- und Aluminiumlamellen, die in einer Bindemittelmatrix eingebettet sind. Sie werden auf das Metall aufgetragen und anschließend gehärtet.
- Inhibitoren: Chemische Substanzen verlangsamen oder verhindern die Korrosionsrate von Metallen in aggressiven Umgebungen. Sie wirken, indem sie sich auf der Metalloberfläche anlagern und eine schützende Barriere bilden oder durch chemische Reaktionen die korrosiven Eigenschaften der Umgebung reduzieren.
- Feuerverzinken: Feuerverzinken ist ein Verfahren des Korrosionsschutzes, bei dem Stahl oder Eisen durch Eintauchen in flüssiges Zink bei etwa 450 °C mit einer Zinkschicht überzogen wird. Diese Schicht schützt das Metall vor Korrosion, indem sie eine physische Barriere bildet und als Opferanode fungiert.
Passiver Korrosionsschutz
Passiver Korrosionsschutz umfasst das Aufbringen verschiedener Materialien auf den Werkstoff, wodurch eine schützende Schicht entsteht. Das Material wird vor dem Kontakt mit korrosiven Medien vollständig abgeschirmt und schützt ihn so vor korrodierenden Einflüssen.
Beispiele für einen passiven Korrosionsschutz sind:
- Schutzanstriche oder Schutzbeschichtungen: Spezielle Materialien werden auf Metalloberflächen aufgetragen, um sie vor korrosiven Einflüssen zu schützen. Die Beschichtungen bilden eine physische Barriere zwischen dem Metall und seiner Umgebung, die korrosionsbildende Substanzen fernhält.
- Fette, Wachse oder Öle: Sie bilden eine schützende Barriere auf der Metalloberfläche. Die Substanzen dringen in mikroskopisch kleine Ritzen und Poren des Metalls ein und verhindern so den direkten Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit, die für Korrosion verantwortlich sind.
- Passivierung: Bei diesem Verfahren wird die Metalloberfläche durch die Bildung einer stabilen Passivschicht vor Korrosion geschützt. Diese bildet sich spontan auf bestimmten Metallen wie Edelstahl oder Aluminium und reduziert deren Reaktivität gegenüber aggressiven Umgebungen.
- Metallischer Schutz, wie etwa mit Zink oder Aluminium: Eine schützende Schicht der genannten Materialien wird auf die Metalloberfläche aufgebracht. Sie bildet eine physikalische Barriere, die das darunterliegende Metall vor Korrosion durch Feuchtigkeit, Sauerstoff und andere korrosive Einflüsse schützt.
- Feuerverzinken: Feuerverzinken ist ein Verfahren des Korrosionsschutzes, bei dem Stahl oder Eisen durch Eintauchen in flüssiges Zink bei etwa 450 °C mit einer Zinkschicht überzogen wird. Diese Schicht schützt das Metall vor Korrosion, indem sie eine physische Barriere bildet und als Opferanode fungiert.
Weitere Ansätze beim Korrosionsschutz
In der Praxis unterscheiden Experten und Unternehmen oft zwischen temporärem und permanentem Korrosionsschutz.
Temporärer Korrosionsschutz
Ein temporärer Korrosionsschutz sichert Bauteile für einen begrenzten Zeitraum von einigen Tagen bis zu maximal zwei Jahren. Dieser Schutz ist in der Regel passiv und wird vor allem beim Transport und der Lagerung von Bauteilen und Werkstücken eingesetzt. Vor der Weiterverarbeitung oder Nutzung wird er entfernt. Besonders geeignet sind Produkte auf Öl- oder Wachsbasis.
Permanenter Korrosionsschutz
Permanenter Korrosionsschutz zielt darauf ab, Bauteile über einen langen Zeitraum – oft mehrere Jahre oder Jahrzehnte – vor Korrosion zu bewahren. Dieser Schutz besteht aus mehreren aufeinander aufbauenden Schichten. In der Regel beginnt man mit einer aktiven Korrosionsschutzschicht, gefolgt von weiteren passiven Schichten. Einmal aufgebracht, ist der permanente Korrosionsschutz nicht mehr entfernbar. Besonders gut geeignet als Erstschicht sind metallhaltige Lacksysteme mit kathodischem Korrosionsschutz. Je nach Anforderung können weitere Lackschichten hinzugefügt werden.
Normen und Prüfungen beim Korrosionsschutz
Für die Ausführung und Beurteilung von Korrosionsschutzmaßnahmen existieren entsprechende Normen.
- Im Bereich des permanenten Korrosionsschutzes von Bauteilen liefert die DIN EN ISO 12994 Definitionen für Umgebungsbedingungen sowie Mindestanforderungen an den Korrosionsschutz in verschiedenen Klassen.
- Bei feuerverzinkten Teilen regelt die DIN EN ISO 1461 in Abschnitt 6.3 die Ausbesserung von Fehlstellen.
- Eine der bedeutendsten Normen für Korrosionsschutzprodukte ist der Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227. Dieser Test dient als Grundlage für die Einteilung des Korrosionsschutzes nach DIN EN ISO 12994.
- Zusätzlich unterliegen lackbasierte Korrosionsschutzprodukte weiteren Prüfungen, die die Beanspruchung der Beschichtung durch Biegung oder Beschädigungen berücksichtigen. Schmierstoffe mit speziellen Additiven können metallische Oberflächen vor Feuchtigkeit und aggressiven chemischen Verbindungen schützen, die Korrosion verursachen könnten.