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Korrosionsschutz

Man unterscheidet zwischen aktivem und passivem Korrosionsschutz.

aktiver Korrosionsschutz:  Passiver Korrosionsschutz: - sachgemäße konstruktive Gestaltung - organische Beschichtung - widerstandsfähige Baustoffe - Überzüge aus metallischen Werkstoffen  - Beeinflussung des Korrosionsmittels - Beschichtung aus nichtmetallischen organischen Verbindungen - Kathodischer Korrosionsschutz   Korrosionsschutz kann erreicht werden, indem eine der Ursachen für die Korrosion unterbunden wird:
Anodischer Prozess: z.B. Passivierung, dichte Beschichtung, Änderung des Potentials.
Kathodischer Prozess: Wenn Sauerstoff und Wasser vorhanden sind, kaum zu verhindern.
Elektrische Leitung: Vor allem bei Kontaktkorrosion kann der metallisch leitende Kontakt unterbunden werden.
Elektrolytische Leitung: Kein Wasser
Vor allem der anodische Prozess sollte und kann häufig unterbunden werden.

Passivierungsschichten
Mehrere Metalle bilden bei Korrosion dichte Oxid- bzw. Hydroxidschichten aus. Sie wirken als undurchlässiger Überzug und verhindern eine weitere Korrosion.

Wichtige Beispiele:
Aluminium ist aufgrund seiner Al2O3 Schicht erst beständig. Wird sie z.B. durch ein alkalisches Medium gelöst (z.B. Kalziumhydroxid aus dem Beton) dann erfolgt heftiger Abtrag.
Chrom, Vanadium. Als Legierungselemente zum Eisen besonders genutzt.
Passivierung des Eisens bei pH-Werten über 9,5
Eisenhydroxid bildet bei pH Werten über 9 eine Passivschicht. Calziumhydroxid in konzentrierter Lösung erzeugt einen ausreichend hohen pH-Wert. In Beton entsteht bei der Hydratation des Zements ein Calziumhydroxidüberschuß. Darauf beruht der Korrosoinsschutz des Stahls im Stahlbeton.
Durch Reaktion mit dem CO2 der Luft wird das Kalziumhydroxid zu Calziumkarbonat neutralisiert und der pH-Wert sinkt unter 9,5.
Kohlensäure: H2CO3
Calziumhydroxid: Ca(OH)2
Calziumkarbonat: CaCO3
CO2 + H2O -> H2CO3
Ca(OH)2 + H2CO3 --> CaCO3 + H2O
Die Karbonatisierung beginnt an der Oberfläche und umfaßt die sog. Karbonatisierte Schicht. Die Betonschicht über der Bewehrung muß dicker sein als die in der Lebenszeit des Bauwerks zu erwartende Karbonatisierung - Betonüberdeckung.
Die Passivschicht des Eisens kann auch bei sonst hohen pH-Werten durch
Chloride lokal zerstört werden. Dabei entsteht ein Durchbruchspotential von >0,5 V. An der Stelle des Cloridangriffs entsteht eine Anode. Dies führt zum Lochfraß.
Die Chloride in Beton sind daher streng begrenzt. Chloride können insbesondere durch Tausalze Natrium- Kaliumchlorid und durch Brand (PVC) eingetragen werden.
Sowohl der Karbonatisierung wie der Chloridkorrosion geht eine Diffusion des Kohlendioxids bzw. des Chlorids voraus. (Siehe dazu Diffusion).
Metallische Beschichtung
Bei metallischen Überzügen ist stets die Kontaktspannung und eine Passivschichtbildung zu beachten.
Zink ist unedler als Eisen. Die Potentialdifferenz beträgt ca.0,3 V. Zink bildet außerdem an seiner Oberfläche eine Passivschicht aus Zinkoxid, basisches Zinkkarbonat ZnCO3*Zn(OH)2 bis ca. 60°C. SO2 und Chlorid der Luft vermindern den Korrosionsschutz erheblich. Auch basisches Medium wie Beton zerstört den
Korrosionsschutz. Bei Verletzung der Zinkschicht auf Eisen wirkt das Zink als sog. Opferanode. D.h. Zink wird zur Anode und Eisen zur Kathode. Da aber die Fläche der Kathode hier sehr klein ist und die Anodenfläche groß, ist der flächige Abtrag langsam und gering.
Bei heißem Wasser (>60 °C) dreht sich das Potential von Eisen und Zink um. Es entsteht heftige Korrosion.
Zinn ist edler als Eisen und bildet einen sicheren Überzug. Allerdings bei Verletzungen der Zinnschicht ist Zinn die Kathode und Eisen die Anode. Daher entsteht dann Lochfraß.
Blei bildet mit CO2 und SO3 sehr schwerlösliche und dichte Schutzschichten.
Kathodischer Korrosionsschutz
Bei kathodischem Korrosionsschutz wird ein so großes äußeres Potential aufgebracht, daß das zu schützende Bauteil (meist Eisen bzw. Stahl) zur Kathode wird. Die Spannung kann entweder mit einer Gleichspannungsquelle oder durch metallischen Kontakt zu einer Opferanode aus unedlerem Metall erzeugt werden.

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