Als Korrosionsschutz werden Maßnahmen zur Vermeidung von Schaden bezeichnet, die durch Korrosion an metallischen Bauteilen hervorgerufen werden konnen. Da eine absolute Korrosionsbestandigkeit nicht erreicht werden kann, zielen die ergriffenen Schutzmaßnahmen im Allgemeinen darauf, die Geschwindigkeit des korrosiven Angriffs so weit zu verringern, dass eine Schadigung des Bauteils wahrend seiner Lebensdauer vermieden werden kann.

Der Begriff Korrosion wird nicht mehr nur fur metallische Werkstoffe , sondern auch fur Glas, Kunststoffe , Baustoffe angewandt. Das angreifende Medium wird als korrosives Mittel bezeichnet. Kommt es durch einen Korrosionsangriff zu einer Beeintrachtigung der Funktionalitat eines Bauteils, so ist dies ein Korrosionsschaden.

Nach DIN EN ISO 8044 werden unter anderem folgende Korrosionsarten unterschieden:

• Flachenkorrosion , bei der die Oberflache gleichmaßig beschadigt wird
• Muldenkorrosion , bei der die Oberflache ungleichmaßig stark beschadigt wird
• Lochkorrosion , die nur kleine Bereiche der Oberflache zerstort
• Spaltkorrosion , bei der die Werkstoffoberflache in schmalen Spalten, z. B. in Schweißnahten, angegriffen wird

Um die chemischen Korrosionsprozesse zu verhindern, gibt es verschiedene Verfahren und Vorgehensweisen, die man allgemein als Korrosionsschutz bezeichnet. Im Folgenden wird auf den metallischen Korrosionsschutz naher eingegangen.

Es wird zwischen aktivem ^[1] und passivem Korrosionsschutz unterschieden. In Anlehnung an den Begriff ?konstruktiver Holzschutz “ kann auch bei metallischen Werkstoffen durch geeignete Konstruktion ein gewisser Korrosionsschutz erreicht werden.

Passiver Korrosionsschutz umfasst alle Maßnahmen, welche eine gegen korrosive Medien abschirmende Wirkung erzielen.

Maßnahmen wie Uberdachungen, Spritzschutz und Gefalle zum Ablauf von Flussigkeiten verringern den Kontakt zu korrosiv wirkenden Medien wie Wasser.

Durch geeignete Uberzuge wie Beschichtungen ( Korrosionsschutzfarbe ) kann ein Werkstoff nahezu gegenuber korrosiven Gasen und Flussigkeiten isoliert werden. Bindemittel wie Kunstharze werden haufig mit Zusatzstoffen wie Eisenglimmer - Pigmenten angereichert, um die abschirmende Wirkung zu verbessern und die Bestandigkeit zu erhohen. Pigmente wie Zinkstaub , Zinkphosphat , Zinkchromat oder Bleimennige werden auch als aktive Pigmente bezeichnet, da sie zusatzlich eine chemische oder galvanische Rostschutzwirkung haben.

Als flussig, pastos oder pulverformig aufgetragene Beschichtungsstoffe ^[2] werden Kunstharze wie EP oder PU , Kunststoffe wie PVC sowie Kunststofffolien, Ole , Lack , Gummi oder Hart paraffine verwendet.

Anorganische oder metallische Uberzuge konnen ebenso durch eine Passivierung gebildet werden oder durch Auftrag von Umwandlungsschichten mit eher nichtmetallischem Charakter oder Konversionsschichten wie bei der Phosphatierung , Chromatierung , Eloxierung , Harteloxierung sowie der Feuerverzinkungen , die ihrerseits wiederum eine schutzende Passivierungsschicht ausbilden und daruber hinaus bei Beschadigung den Untergrund als Opferanode schutzen.

Große und lange Pipelines aus Stahl fur den Wassertransport werden bevorzugt zum Korrosionsschutz mit einer Innenbeschichtung aus Zementmortel ausgekleidet. Durch die Zumischung geeigneter Kunststoffe kann die Korrosionsfestigkeit weiter verbessert werden. ^[3] Die wesentlichen Vorteile dieser Art der Beschichtung sind:

• geringe Kosten
• weitgehend Bestandigkeit gegen korrosive Wasser bis zu einem pH-Wert großer 4,0; ^[4] diese Bestandigkeit gilt nicht fur Deionat .
• Selbstheilung schmaler Risse, die bis zur Eisenoberflache gehen ^[5]

Auch galvanotechnisch oder chemisch erzeugte, metallische Deckschichten aus Zinn , Gold , Nickel , Kupfer , Chrom , Zink oder Legierungsschichten wie Nickel-Phosphor ( chemisch Nickel ) oder Zink-Nickel bewirken einen Korrosionsschutz. Ebenfalls findet die Feuerverzinkung (ein Schmelztauchverfahren) breite Anwendung. Die Schutzwirkung basiert bei Metallschichten auf ihrer Eigenschaft, selbst nicht zu korrodieren (Edelmetalle) oder aber auf der Barrierewirkung durch Bildung einer dichten Oxidschicht auf der Oberflache (sog. Passivschicht), die als Korrosionsschutz dient. Einige Metalle sind in der Lage, ?von selbst“ eine Deckschicht zu bilden, die den Grundwerkstoff schutzt, wie die Patina auf Kupfer oder Zink.

Bei metallischen Schichten hangt die Schutzwirkung bei Schichtverletzungen von der Art der Schicht ab. Unedlere Schichten schutzen das Werkstuck kathodisch und fungieren dabei als Opferanode ? die Schicht lost sich bevorzugt auf und erhalt somit moglichst lang die Funktion des Bauteils. Selbst kleinere Fehlstellen oder Schaden in der Schicht haben daher zunachst keine gravierenden Auswirkungen (sog. Fernwirkung). Ein klassisches Beispiel ist die Verzinkung von Stahl , aber auch der Schutz von Wasserbauwerken durch Anbringen von Opferanoden aus Zink -, Aluminium - oder Magnesium - Legierungen wie bei Schiffen, Schleusen, Spundwanden, Bootsteilen oder Schienen. Edlere Schichten als das Grundmaterial schutzen dieses anodisch, haben aber den großen Nachteil, dass bei einer Beschadigung der Schicht der darunterliegende, unedlere Grundwerkstoff beschleunigt aufgelost wird ( Kontaktkorrosion ).

Einen solchen Korrosionsschutz bietet Weißblech , bei dem Zinn als Beschichtungsmaterial verwendet wird, sodass auch Lebensmittel damit verpackt werden konnen. Allerdings entstehen nach einiger Zeit, wenn die Dose offen steht, Zinnionen, die toxisch beispielsweise auf Kresse wirken. Deshalb werden Dosen zusatzlich lackiert .

Bei Rostumwandlern wird der Korrosionsschutz dadurch erreicht, dass die ursprunglichen, porosen Eisenoxide abgelost und die obere Eisenschicht weiter oxidiert wird zu einem Eisenoxid mit glatter Oberflache, das eine Aufnahme von Wasser und somit Weiterrosten verhindert. Dafur wird Phosphorsaure (Phosphatierung) oder auch Tannin gemischt mit Zusatzstoffen eingesetzt. Nach der Behandlung ist eine Versiegelung mit Polymer-Lacken ublich, um einen dauerhafteren Schutz zu erreichen. Im Handel werden auch Produkte angeboten, die beide Funktionen verbinden. ^{[6] [7]}

Kathodischer Korrosionsschutz ? kurz KKS ? kann durch das Anlegen einer Spannung an eine Fremdstrom-Anode erreicht werden. Bei Erdol-, Gas-, Fernwarme- und Wasser- Pipelines werden in bestimmten Abstanden Elektroden in einigen hundert Metern Abstand von der Leitung im Boden versenkt, die mit der Pipeline und dem Erdboden einen Stromkreis bilden. Dabei kann die Spannung (in der Großenordnung von wenigen Volt ) des aus Boden und metallischer Rohrleitung bestehenden galvanischen Elements ausgeglichen werden. Die erforderliche Gegenspannung hangt dabei auch von Wassergehalt und der Zusammensetzung des Bodens ab. Zur Abgrenzung einzelner KKS-Bereiche werden Isoliertrennstellen in die Leitung eingesetzt, die die Leitfahigkeit der Pipeline unterbrechen. Dies ermoglicht es den Schutzstrom besser zu steuern und Fehler eingrenzen zu konnen.

Im Bruckenbau , besonders bei Autobahnbrucken, wird der KKS mittels Fremdstromanode durchgefuhrt. Dazu wird ein Anodengitter aus beschichtetem Titan auf die zu schutzende Oberflache aufgebracht und mit Spritzbeton circa 2 cm bis 3 cm eingespritzt. Der Spritzbeton dient dabei als Elektrolyt . Der Strom wird uber Gleichrichter in die Bewehrung eingeleitet und so der kathodische Schutz erreicht. Die Maßnahme wird laufend mit einem automatischen Uberwachungssystem uberpruft.

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  Korrosion bei Baustahl
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  Anodengitter fur den kathodischen Korrosionsschutz
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  Korrosion an einer Saule der Lieserschluchtbrucke
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  KKS-Felder bei Lieserschluchtbrucke

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Elektroden fur den kathodischen Korrosionsschutz werden auch aus titanummanteltem Kupfer ( englisch titanium clad copper ) oder Silber-Silberchlorid eingesetzt.

Aktiver Korrosionsschutz ohne Fremdstrom schutzt vornehmlich Metalle, die oft in Beruhrung mit korrosiven Substanzen wie Wasser kommen. Als Anode dient ein unedlerer Stoff, der fur das edlere Metall geopfert wird. Beim Korrosionsschutz mittels Opferanode werden je nach Anwendung Anoden aus unterschiedlichen Werkstoffen verwendet. Die Opferanode muss mit dem zu schutzenden Metall leitfahig verbunden sein, um einen Schutz zu erreichen. Im resultierenden Stromkreis fließt ein Strom von wenigen Milliampere, der aus der Redoxreaktion der Oxidation dieser Opferanode gespeist wird.

Im Falle von Eisen und Magnesium lauft die Reaktion wie folgt ab:

Sobald Magnesium oder Eisen mit dem Wasser in Kontakt kommt, wird es zu Mg ²⁺ bzw. Fe ²⁺ oxidiert. Dabei entsteht entsprechend der elektrochemischen Spannungsreihe ein Potenzialunterschied zwischen dem Magnesium und dem Eisen von 1,9 V (Standardpotentiale bei 25 °C; 101,3 kPa; pH=0; Ionenaktivitaten=1). Da das Magnesium mit einem Potenzialunterschied zum Wasserstoff von ?2,362 V ein wesentlich negativeres Potenzial als Eisen mit ?0,41 V aufweist, wird Magnesium an der Anode oxidiert und das Eisen unter Elektronenaufnahme reduziert. Diese Reaktion lauft nur sehr langsam ab, kann aber durch veranderte Bedingungen beschleunigt werden. Die auf das Wasser treffenden Elektronen spalten dieses nun in H ₂ und 2OH ^? auf. Das Eisen verandert sich nicht, da es die vom Magnesium abgegebenen Elektronen wieder aufnehmen kann. Das Magnesium hingegen lost sich nach und nach auf und muss nach vollstandigem Abbau erneuert werden.

Die Magnesiumanode wird bei kugelformigen Behaltern mittig positioniert, damit das Potenzial an allen Oberflachen des Behalters denselben Wert annimmt. Bei zylindrischen Behaltern wird die Anode so angebracht, dass zum Behalterboden in etwa der gleiche Abstand besteht wie zu den kreisrunden Behalterwanden. Die Anode ist also kurzer als der Behalter tief ist. Vielfach wird die Anode zur Wandung des Behalters isoliert eingebaut, da sonst ein hoherer Schutzstrom an der Einbaustelle fließen wurde, wahrend der ubrige Behalter weniger gut geschutzt wurde. Der Stromkreis wird dann uber ein Kabel geschlossen, das auf der Außenseite des Behalters mit der Anode und der Behalterwandung verbunden ist. In das Kabel kann zudem ein Strommessgerat fur Gleichstrom eingeschleift werden, das den fließenden Strom im Milliamperebereich misst und so die Funktionsfahigkeit der Anode anzeigt.

Um aus Stahl gefertigte Schiffe vor Korrosion durch das Meerwasser zu schutzen, werden außen am Schiffsrumpf in regelmaßigen Abstanden Magnesiumanoden angebracht.

Eisen steht in der elektrochemischen Spannungsreihe positiver als Zink , d. h. Zink ist unedler als Eisen und stellt im galvanischen Element die Anode dar, und Eisen ist die Kathode. Eisen als edleres Metall ist daher so lange kathodisch geschutzt, bis das Zink wegkorrodiert ist.

Zur Feststellung der Korrosionsfestigkeit von Beschichtungen werden genormte Umweltprufungen durchgefuhrt. Hierbei werden zum Beispiel Oberflachen mit Ritzprufgeraten leicht verletzt, und dann einem Salzspruhnebel ausgesetzt.

Ein einfacher Versuch zum Korrosionsschutz:

1. Ein ungeschutzter Eisennagel wird in angesauertes Salzwasser gegeben. Nach einiger Zeit geht Eisen in Losung und korrodiert (soweit keine Opferanode vorhanden ist). Des Weiteren bildet sich Wasserstoff (H ₂ ) am Eisennagel.
2. Der Eisennagel wird mit dem unedleren Magnesium geschutzt. Es kommt zur Bildung eines Lokalelements , indem Magnesium (Mg) als Anode wirkt und somit fur das Eisen (Fe) opfert. Auch hier bildet sich Wasserstoff H ₂ an der Fe-Kathode. Der Grund hierfur ist der Elektronenfluss (e ^? ) vom Mg zum Fe, da Mg unedler ist als Eisen und somit ein großeres Reduktionsvermogen besitzt.
3. Wird statt dem Magnesium das edlere Kupfer (Cu) verwendet, wirkt das Eisen als Anode und das Kupfer kann das Eisen nicht vor der Korrosion schutzen. Das Eisen wird schneller oxidiert, als wenn kein Kupfer anwesend ist, denn der Elektronenfluss verlauft nun vom Fe zum Cu.

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  Abb. 1: Eisen in wassriger Losung
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  Abb. 2: Eisen mit Magnesiumanode in wassriger Losung
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  Abb. 3: Eisen und Kupferanode in wassriger Losung

• Feuerverzinken
• Filmverzinkung
• Gesellschaft fur Korrosionsschutz
• Zinklamellenuberzug
• Email
• Heißschrauben-Compound
• Sherardisieren (Diffusionsverzinken)

• Bernhard Wietek : KKS in der Bruckeninstandsetzung . Seminar KKS in Innsbruck 2000.  
• Ulrich Bette, W. Vesper: Taschenbuch fur den Kathodischen Korrosionsschutz . 7. Auflage. Vulkan, 2005, ISBN 3-8027-2932-3 .  
• R. P. Gieler, A. Dimmig-Osburg: Kunststoffe fur den Bautenschutz und die Betoninstandsetzung . Birkhauser Verlag, Berlin 2006, ISBN 3-7643-6345-2 .  

Commons : Korrosionsschutz  ? Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

1. ↑ Was ist aktiver Korrosionsschutz? Abgerufen am 30. Marz 2021 .  
2. ↑ DIN EN ISO 12 944 Teil 1
3. ↑ B. Heinrich, H. Hildebrand, M. Schulze, W. Schenk, in: 3R international. 17. Jg., Heft 7, Juli 1978, S. 455.
4. ↑ W. Schwenk, in: Zentralblatt fur Industriebau. 26. Jg., Nr. 5, Sept.1980, S. 309.
5. ↑ W. Schwenk, in: Zentralblatt fur Industriebau. 26. Jg., Nr. 5, Sept.1980, S. 308.
6. ↑ hammerite.de: Technisches Merkblatt Rostschutzfarbe , abgerufen am 15. April 2016.
7. ↑ motipdupli.com: Technisches Merkblatt Bob Rostversiegelung , abgerufen am 15. April 2016.