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Korrosion wissenschaftlich gesehen

Der Begriff Korrosion wird nach dem Normblatt DIN 50 900 wie folgt definiert: "Unter Korrosion versteht man die Zerstörung von Werkstoffen durch chemische oder elektrochemische Reaktion mit ihrer Umgebung".

Gemeinsam ist beiden Korrosionsarten, sowohl der chemischen als auch der elektrochemischen Korrosion, der erste gemeinsame Schritt zur Korrosion, der darin besteht, dass ein Metallatom unter Abgabe von Elektronen als Metallion aus dem Metallgitter heraustritt. Ist ein Elektronenakzeptor in Form eines Oxidationsmittels da, dann kann der Korrosionsprozess bis zum Ende ablaufen.

Bei der chemischen Korrosion durch Sauerstoff oder Gase fällt der Ort der Ionisierung des Metallions mit dem Ort der Elektronenaufnahme zusammen. Das geschieht in auffälliger Weise bei der Verzunderung der Metalle bei höherer Temperatur.

Elektrochemische Korrosion der Metalle im Wasser verläuft dagegen anders als die chemische Korrosion der erhitzten Metalle in Gasen. Die elektrochemische Korrosion durch Wasser ist durch zwei voneinander abhängige, jedoch an verschiedenen Stellen des Metalls ablaufende Reaktionen gekennzeichnet. Hierbei verlassen Metallatome unter Zurücklassung eines oder mehrerer Elektronen das feste metallische Gefüge und treten als positive Ionen in die Flüssigkeit über.

In der Elektrochemie wird diejenige Elektrode als Anode oder auch Lösungsanode bezeichnet, von der der positive Strom in Form von Ionen in die Flüssigkeit (Elektrolyt) fliesst. Als Kathode dagegen wird die Elektrode bezeichnet, über die der negative Strom von Elektronen an den Elektrolyten weitergegeben wird, wobei diese von Elektronennehmern, z.B. Wasserstoffionen verbraucht werden. Sinngemäss wird in wässrigen Lösungen unter "Metallkorrosion" der Metallangriff und -abbau verstanden, der durch elektrochemische Vorgänge eingeleitet sowie unterhalten wird und zur Zerstörung des Werkstoffes führt.

Die physikalischen und chemischen Vorgänge der Korrosion können im Rahmen dieser Internetseite nur soweit behandelt werden, wie dies unbedingt notwendig erscheint, um ein Verständnis des Lesers für die hier behandelten praktischen Korrosionsprobleme zu erreichen. Zur weiteren Unterrichtung über die Grundlagen der Korrosion wird verwiesen auf die interessanten praxisnahen Veröffentlichungen der Herren v. Schikorr, Hömig, Kaesche, Ulrich, Kruse, Schwenk, und weitere.

Während auf eine umfangreiche Erläuterung der Korrosionstheorie bewusst verzichtet wird, muss doch auf folgende Punkte hingewiesen werden. Die Korrosion lässt sich nach obiger Definition auf elektrochemische Ursachen zurückführen. Der Vorgang kann galvanisch-elektrolytisch oder rein elektrolytischer Natur sein. Im ersten Fall hängt die Korrosion mit der Bildung galvanischer Lokalelemente zusammen, in denen infolge chemischer Reaktionen zwischen Metall und Wasser, ein Stromdurchgang stattfindet. Die eben genannte galvanische Elementbildung ist für den Ablauf der Korrosion von Metallen von grösster Bedeutung. Diese Erscheinung umfasst sehr viele Vorgänge, von denen die wesentlichen hier genannt sind.

Die Vorgänge haben die Bildung von Lokalelementen gemeinsam, die in Berührung mit Wasser einen elektrochemischen Stromkreis bilden, der zur Auflösung und Zerstörung des beteiligten Metalls führen kann. So ist z.B. eine Metalloberfläche, die dem Angriff durch den Elektrolyten Wasser ausgesetzt ist, nicht als homogen anzusehen. Selbst reines Metall bietet an seiner Oberfläche dem Korrosionsangriff Bereiche unterschiedlicher Reaktionsfähigkeit an, die einzelne Lokalelemente bilden. Andere Heterogenitäten entstehen durch Deckschichtbildung und durch Anwesenheit unterschiedlicher Gefügebestandteile. In wasserführenden Korrosionssystemen stehen häufig verschiedene Metalle miteinander in leitender Verbindung und sind dem Korrosionssangriff durch Wasser gleichermassen ausgesetzt. Oertliche Unterschiede in der Zusammensetzung des aggressiven Wassers können Ursache eines inhomogenen Korrosionsvorganges sein. Bei der Korrosion rein elektrolytischer Natur handelt es sich um den Durchgang eines vagabundierenden fremden elektrischen Stromes, der eine anodische Auflösung des Metalles verursacht. Dieser ganz spezielle Fall wird hier nicht in Einzelheiten besprochen, da bei der üblichen Anwendung von Wechselstrom die Korrosion durch vagabundierende Ströme in Haushalten nur wenig Bedeutung besitzt.