Korrosion und Rostschutz Mindmap

Das Thema verstehen

Korrosion ist die elektrochemische Zerstörung von Metallen durch Reaktion mit Sauerstoff und Wasser. Diese Mindmap erklärt die Grundlagen der Rostbildung, die beteiligten Redoxreaktionen sowie die wichtigsten Schutzverfahren: Schutzbeschichtungen, Legieren mit Chrom oder Nickel, kathodischer Schutz durch Opferanoden und aktive Schutzverfahren. Konkrete Beispiele wie verzinktes Stahlblech oder rostfreier Edelstahl zeigen, wie die Verfahren in der Praxis eingesetzt werden.

Der elektrochemische Mechanismus des Rostens
Rosten ist ein elektrochemischer Vorgang, der eine anodische und eine kathodische Stelle auf der Metalloberfläche benötigt. An der Anode gehen Eisenatome als Fe2+-Ionen in Lösung und geben Elektronen ab, die durch das Metall zur Kathode wandern. Dort reduziert gelöster Sauerstoff zusammen mit Wasser Hydroxid-Ionen. Eisen(II)-Ionen und Hydroxid-Ionen bilden Eisen(II)-hydroxid, das durch weiteren Sauerstoffkontakt zu rotbraunem Eisen(III)-oxidhydrat, dem Rost, weiteroxidiert. Da Rost keine dichte Schicht bildet, sondern aufquillt und abblättert, schützt er das darunterliegende Eisen nicht wie die Oxidschicht des Chroms, sondern die Korrosion schreitet fort.

Warum Zink als Opferanode wirkt
Beim kathodischen Schutz nutzt man die Spannungsreihe: Zink steht edler als Eisen? Nein, unedler. Ein Metall, das in der Spannungsreihe unedler steht als Eisen, gibt leichter Elektronen ab und wird bevorzugt oxidiert. Verbindet man Zink elektrisch leitend mit Eisen, wirkt das Zink als Anode und löst sich langsam auf, während das Eisen zur Kathode wird und nicht mehr korrodiert. Deshalb spricht man von einer Opferanode. Das gleiche Prinzip erklärt, warum verzinktes Stahlblech auch an Kratzern geschützt bleibt: Das umgebende Zink opfert sich für das freigelegte Eisen. Magnesiumanoden verwendet man besonders in Süßwasser, Zinkanoden eher im Salzwasser.

Passivierung und die Grenzen von Schutzschichten
Manche Metalle wie Aluminium, Titan und Chrom bilden von selbst eine dünne, dichte Oxidschicht, die das darunterliegende Metall vom Sauerstoff trennt. Diese Passivierung ist der Grund, warum Aluminium trotz seiner Reaktionsfreudigkeit an Luft beständig ist. Edelstahl verdankt seine Beständigkeit dem Chromgehalt, der eine solche Schutzschicht auf der Oberfläche erzeugt. Passivschichten können allerdings durch Chlorid-Ionen lokal zerstört werden, weshalb Edelstahl in Salzwasser trotzdem lochfraßanfällig sein kann. Einfache Schutzschichten wie Lack oder Öl wirken nur, solange sie unbeschädigt sind; an Beschädigungsstellen setzt die Korrosion unvermindert ein.