Kontaktkorrosion

Steht die Beriihrungsstelle zweier verschieden edler Metalle in Kontakt mit einer Elektro – lytlosung, kommt es ebenfalls zur Ausbildung eines kleinen galvanischen Elements (Lo – kalelement). Die damit verbundene korrosive Auflosung des unedleren Metalls nennt man Kontaktkorrosion. Sie kann an Schraub – und Nietverbindungen unterschiedlicher Metalle, aber auch an beschadigten metallischen Uberziigen auftreten. Der Mechanismus dieses Korrosionstyps soil an zwei Beispielen erlautert werden:

Korrosion an verzinntem Stahlblech. Zinn, Sn, ist aufgrund seiner Bestandigkeit gegen Luft und Wasser, aber auch gegen schwache Sauren und Basen, ein geeignetes Uberzugs – material fur Stahlblech („WeiBblech46). Es verleiht dem Stahlblech einen zuverlassigen Korrosionsschutz. Da Zinn dariiber hinaus noch ungiftig ist, wird WeiBblech vor allem in der Lebensmittelbearbeitung bzw. – aufbewahrung (Konservendosen) eingesetzt.

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Wird die Zinnschicht allerdings beschadigt, kommt das gegeniiber Eisen hohere Standard – potential des Zinns (E°(Sn/Sn2+) = -0,14 V > £°(Fe/Fe2+) = -0,44 V) zum Tragen. Das un – edlere Eisen bildet die Anode (Abb. 8.5). Es lost sich auf und geht in Rost liber. Folgende chemische Reaktionen laufen ab:

Anode:

Fe

—► Fe2+ + 2e“

Oxidation

Katode:

2 H30+ + 2 e’

—► H2 + 2 H20

Reduktion

bzw. 02 + 2 H20 + 4e"

—^ 4 OH’

Die beim Anodenvorgang freigesetzten Elektronen flieBen zum edleren Metall (Sn) und werden je nach pH-Wert und 02-Konzentration an dessen Oberflache von H30+-Ionen oder von Sauerstoff aufgenommen.

Das Zinn bleibt im Wesentlichen unverandert. Ein analoges elektrochemisches Verhalten zeigt ein durch eine Kupferschicht geschutztes Stahlblech. Bei Beschadigung der Schutz – schicht korrodiert der Stahl. Es kommt zum Unterrosten der Schutzschicht und der Korro – sionsabtrag schreitet in die Tiefe fort (LochfraB).

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Korrosion an verzinktem Stahlblech. Anders sind die Verhaltnisse, wenn Zink als Uber – zugsmaterial fur Stahlteile (Kfz-Karosserien, Stahlmasten, Dachrinnen) eingesetzt wird. 1st die Zinkschicht beschadigt, fimgiert das Eisen als Katode des sich ausbildenden Lokal – elements. Das unedlere Zink (E°(Zn/Zn2+) = -0,76 V < E°(Fe/Fe2+) = -0,44 V) bildet die Anode und wird zu Zn2+-Ionen oxidiert. Die Zinkschicht lost sich allmahlich auf (Abb. 8.6). Die Elektronen flieBen zum edleren Eisen, wo wiederum die H30+-Ionen unter Was- serstoffbildung entladen werden. Das Eisen ist weitgehend vor dem Rosten geschiitzt.

Folgende chemische Reaktionen laufen ab:

Anode:

Zn

—- Zn2+ + 2 e"

Oxidation

Katode:

2 H30+ + 2 e"

—► H2 +2 H20

Reduktion

bzw. 02 + 2 H20 + 4 e"

—► 4 OH"

In beiden betrachteten Fallen wird das jeweils unedlere Metalls korrosiv zerstort. Fur den praktischen Korrosionsschutz ergibt sich damit folgende Schlu ssfolgerung: Wenn keine Bedenken funktioneller Art dagegen sprechen, sollte die Schutzschicht immer aus einem unedleren Metall als die zu schiitzende Schicht bestehen (z. B. Zink auf Eisen). Dann geht bei einer Beschadigung der Schutzschicht immer zuerst das unedlere Metall (Zn) in Losung und das edlere (Fe) bleibt so lange erhalten, so lange noch Zink vorhanden ist. Edlere Uberzuge schutzen das Grundmetall nur, wenn sie porenfrei aufgetragen und vollkommen dicht sind.

Bei Kontakt von Al – und Zn-Werkstoffen mit Cu, Cu-Legierungen, Fe, Ni und Edelstahlen ist prinzipiell eine Gefahrdung durch Kontaktkorrosion gegeben. Auch bei der Wechsel-
wirkung von Eisenwerkstoffen mit Cu, Cu-Legierungen, Ni und Ni-Legierungen, Edel – stahlen und Chrom kann es – immer die Gegenwart eines Elektrolyten vorausgesetzt – zur Kontaktkorrosion kommen (Lager, Buchsen, Schraubverbindungen!). Zur Vermeidung der Korrosion zwischen zwei Metallen mit unterschiedlichen Elektrodenpotentialen konnen isolierende Zwischenschichten aus Kunststoffe bzw. Isolierpasten aufgebracht werden, die den leitenden Kontakt zwischen den Metallen unterbinden. 1st ein leitender Kontakt zwi­schen zwei verschieden edlen Metallen technisch nicht vermeidbar, sollte der unedlere Partner eine moglichst grolie Oberflache im Vergleich zum edleren besitzen.