Sauerstoffkorrosion und Schutzmaßnahmen

Die Sauerstoffkorrosion ist eine weitere wichtige Form der elektrochemischen Korrosion, die besonders in feuchter Umgebung auftritt.

Definition: Sauerstoffkorrosion ist ein Korrosionsvorgang, bei dem ein Metall in Gegenwart von Wasser (Luftfeuchtigkeit) durch Sauerstoff oxidiert wird.

Highlight: Bei der Sauerstoffkorrosion ist Sauerstoff das Oxidationsmittel, ähnlich wie bei einer Verbrennung in einer Sauerstoffatmosphäre. Der Prozess läuft jedoch ohne Erwärmung und Flammenerscheinungen ab.

Rosten von Eisenwerkstoffen

Ein klassisches Beispiel für Sauerstoffkorrosion ist das Rosten von Eisen. Der Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

1. An der Lokalanode löst sich Eisen auf: 2 Fe → 2 Fe²⁺ + 4 e⁻

2. An der Lokalkathode wird Sauerstoff reduziert: O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻

3. Bildung von Eisen(II)-hydroxid: Fe²⁺ + 2 OH⁻ → Fe(OH)₂

4. Folgereaktion zur Bildung von Rost: 4 Fe(OH)₂ + O₂ → 4 FeO(OH) + 2 H₂O

Vocabulary:

• Lokalanode: Bereich, an dem die Oxidation stattfindet
• Lokalkathode: Bereich, an dem die Reduktion stattfindet

Example: Die Sauerstoffkorrosion Eisen Reaktionsgleichung zeigt, wie Eisen in Anwesenheit von Sauerstoff und Wasser zu Rost oxidiert: 4 Fe + 3 O₂ + 2 H₂O → 4 FeO(OH)

Schutzmaßnahmen gegen Korrosion

Um Metalle vor Korrosion zu schützen, gibt es verschiedene Methoden:

1. Schutz durch Überzüge:

   • Lackieren
   • Einölen
   • Emaillieren

2. Metallische Überzüge:

   • Plattieren
   • Elektrolytische Beschichtung

Highlight: Die Welche Oberflächenschichten beim Oxidieren von Metallen entstehen können, hängt vom Material und den Umgebungsbedingungen ab. Bei Eisen bildet sich beispielsweise Rost (FeO(OH)), während bei Aluminium eine schützende Oxidschicht entsteht.

Vocabulary:

• Plattieren: Aufbringen einer dünnen Schicht eines edleren Metalls
• Elektrolytische Beschichtung: Abscheiden eines Metalls auf der Oberfläche durch elektrischen Strom

Diese Schutzmaßnahmen zielen darauf ab, den direkten Kontakt zwischen dem Metall und korrosiven Substanzen zu verhindern und somit die Folgen der elektrochemischen Korrosion zu minimieren.

Grundlagen der elektrochemischen Korrosion

Die elektrochemische Korrosion ist ein komplexer Prozess, der Metalloberflächen angreift und zerstört. Dieser Abschnitt erklärt die grundlegenden Konzepte und Begriffe, die für das Verständnis der Korrosion wichtig sind.

Definition: Elektrochemische Korrosion ist eine unerwünschte chemische oder elektrochemische Reaktion, die von der Oberfläche von Metallen und Legierungen ausgeht.

Bei der Korrosion spielen die Begriffe Anode und Kathode eine wichtige Rolle:

Vocabulary:

• Anode: Elektrode, die Elektronen aufnimmt (Oxidation)
• Kathode: Elektrode, die Elektronen abgibt (Reduktion)

Die Reaktionsfreudigkeit von Metallen ist entscheidend für ihre Anfälligkeit gegenüber Korrosion:

• Edle Metalle sind weniger reaktionsfreudig und korrosionsbeständiger
• Unedle Metalle sind reaktionsfreudiger und anfälliger für Korrosion

Highlight: Der Unterschied zwischen chemischer und elektrochemischer Korrosion liegt in der Art der Reaktion. Bei der elektrochemischen Korrosion findet ein Elektronentransfer zwischen verschiedenen Bereichen des Metalls statt, während bei der chemischen Korrosion eine direkte Reaktion mit der Umgebung erfolgt.

Säurekorrosion

Die Säurekorrosion ist eine spezielle Form der elektrochemischen Korrosion, die auftritt, wenn Metalle mit Säuren in Kontakt kommen.

Definition: Säurekorrosion ist die Zerstörung von Metallen durch Wasserstoffionen einer Elektrolytlösung unter Wasserstoffentwicklung.

Voraussetzungen für Säurekorrosion:

1. Berührung zweier verschiedener Metalle
2. Vorhandensein eines Säure-Elektrolyts

Example: Ein Beispiel für Säurekorrosion ist die Reaktion von Eisen in einer sauerstofffreien Industrieatmosphäre mit CO₂ oder Säuredämpfen. Dabei löst sich das Eisen auf und es bildet sich Wasserstoff.

Die Reaktionsgleichung für die Säurekorrosion an Eisen lautet:

Highlight: Säurekorrosion Reaktionsgleichung: Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂↑

Bei diesem Prozess fungiert das unedlere Metall (z.B. Eisen) als Anode und geht in Lösung, während am edleren Metall (Kathode) Wasserstoff entsteht.