EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-6: Übertragung – Umgang mit Materie 147 147 Korrosionsschutz Korrosionsschutz bei Metallen Je nach Einsatzgebiet gibt es unterschiedliche Methoden, mit denen ein Werkstück vor Korrosion geschützt werden kann. Im Idealfall ist das Metall selbst sehr gut gegen Korrosion geschützt, zB Gold oder rostfreier Edelstahl. Rostfreier Edelstahl ist jedoch viel teurer als normaler Stahl und daher für viele Einsatzzwecke nicht wirtschaftlich. Korrosionsschutz bei der PKW-Karosserie Als Beispiel für modernen Korrosionsschutz soll die Karosserie eines PKW dienen. Die Eisenblechteile werden zunächst verzinkt. Dabei wird eine dünne Zinkschicht auf das Eisen aufgebracht. Wie bei einem Lokalelement wird bei der Korrosion das unedlere Metall zuerst oxidiert, in diesem Fall das Zink. Das unedlere Metall nennt man in diesem Zusammenhang auch Opferanode. Die Zinkschicht kann dabei durch das Eintauchen in ein Bad mit geschmolzenem Zink aufgebracht werden (Feuerverzinken) oder auch durch einen elektrochemi- schen Vorgang (galvanisches Verzinken). Feuerverzinktes Blech wird in vielen Fällen auch ohne Lackierung verwendet und ist an der typischen Oberflächenstruktur zu erkennen. Dann wird die Karosserie mit mehreren Lackschichten überzogen. Zunächst wird in der Vorbehandlung eine Phosphatsalzlösung aufgebracht. Dabei bildet sich eine kristalline Metall-Phosphat-Schicht. Dann erfolgt die Grundierung. Dabei wird Stark- strom zwischen der Lackdüse und der Karosserie angelegt. Dadurch laden sich die Lackpartikel positiv auf und werden von der negativ geladenen Karosserie ange- zogen. Es bildet sich dadurch eine gleichmäßige Grundierungsschicht auch auf un- zugänglichen Teilen der Karosserie (Abb. 147–1). Die weiteren Lackschichten bilden der Füller, der Basislack und der Klarlack. Bei der Entwicklung der Lacke wird besonders auf lange Haltbarkeit, gute Beständigkeit gegen UV-Licht, Unempfindlichkeit gegen Steinschlag und Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen geachtet. Weitere Möglichkeiten des Korrosionsschutzes bei Metallen Manche Metalle bilden bei der Korrosion eine fest anhaftende Oxidschicht, die das darunter liegende Metall vor weiterer Korrosion schützt. Ein Beispiel dafür ist Alu- minium, das zwar wesentlich unedler als Eisen ist, aber dennoch der Korrosion sehr gut widersteht. Die Ausbildung einer solchen Schutzschicht nennt man Passivie- rung (Abb. 147–2). Für die Verpackung von Lebensmitteln kann verzinktes Stahlblech nicht verwendet werden, da Zink-Ionen gesundheitsschädlich sind. Für Konservendosen verwendet man daher Stahlblech, das mit Zinn überzogen ist (Weißblech). Zinn widersteht der Korrosion sehr gut. Es ist allerdings edler als Eisen und im Fall einer Verletzung der Zinnschicht oxidiert das Eisen besonders rasch (Lokalelement). Bei Bauwerken oder Pipelines wird zum Schutz vor Korrosion eine Gleichspannung angelegt. Der Minus-Pol wird mit dem zu schützenden Metall verbunden, der Plus- Pol mit der Erdung. Dadurch kann die Korrosion wirksam unterbunden werden, es entstehen jedoch nicht unbeträchtliche Kosten (Abb. 147–3). Bei Schiffen ist die Korrosion besonders intensiv, da salzhaltiges Wasser die Rost- bildung sehr begünstigt. Zum Schutz werden Opferanoden aus Zink oder Magne- sium am Schiffsrumpf befestigt (siehe Abb. 147–4). Bei Werkstücken aus unterschiedlichen Metallen kommt der Isolierung der beiden Metalle voneinander große Bedeutung zu, um die Bildung eines Lokalelements zu verhindern. Bei der Freiheitsstatue in New York wurde im Zuge einer Untersuchung 1982 entdeckt, dass sie akut einsturzgefährdet ist. Die Außenhülle aus Kupfer und die Trägerstruktur aus Eisen hatten ein Lokalelement gebildet, das zur Korrosion der Eisenträger geführt hatte. Im Rahmen der Restaurierung wurde insbesondere die Isolierung zwischen Kupfer und Eisen aus Kunststoffen wie Silikon und Teflon wieder hergestellt. Kompressor Sprüh- pistole Abb. 147–1: Elektrostatisches Lackieren Al Fe Al Fe Al H H O O O H H O O O H H O O O H H O O O H H O O O H H O O O Fe Korrosions- schichten Abb. 147–2: Passivierung beim Aluminium und Rosten beim Eisen Abb. 147–3: Katodischer Korrosionsschutz bei Pipelines Abb. 147–4: Korrosionsschutz mit Opferanode bei Schiffen Magnesiumblöcke O 2 + 2 H 2 O + 4 e – 4 OH – Mg Mg 2+ (aq) + 2 e – Schiffsrumpf aus Stahl Nur u Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv