Aktiver Korrosionsschutz – so schützen Sie Metall und andere Werkstoffe vor Korrosion

Der Begriff Korrosion leitet sich vom lateinischen Verb corrodere ab und bedeutet so viel wie „zernagen„. Wenn ein metallisches Objekt langsam durch andere Stoffe aus seiner Umgebung zersetzt wird, spricht man von Korrosion. Ein metallisches Werkstück, dass davon betroffen ist, verliert an Form und Stabilität.

Ohne angemessenen Korrosionsschutz kann es zu starken Funktionsbeeinträchtigungen bis hin zur Unbrauchbarkeit des Metalls kommen. Es können auch andere Werkstoffe wie Glas oder verschiedene Kunststoffe von Korrosion betroffen sein. Der wohl bekannteste Korrosionsschaden ist Rost, der vor allem dann auftritt, wenn metallische Bauteile beispielsweise mit Wasser und dem darin befindlichen Sauerstoff in Berührung kommen.

Bedeutung des Korrosionsschutzes in verschiedenen Branchen

Korrosionsschutz ist in einer Vielzahl von Branchen unerlässlich, von der Bau- und Automobilindustrie bis zur Elektronik und Luft- und Raumfahrt. In der Bauindustrie wird der Korrosionsschutz beispielsweise eingesetzt, um die Lebensdauer von Stahlgebäuden und Brücken zu verlängern. In der Automobilindustrie wird er eingesetzt, um Fahrzeuge vor Rost zu schützen und ihre Lebensdauer zu verlängern.

In der Elektronikindustrie wird der Korrosionsschutz eingesetzt, um die Beschädigung von Leiterplatten und anderen empfindlichen Komponenten zu verhindern. Und in der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Korrosionsschutz eingesetzt, um Flugzeuge und Raumfahrzeuge vor der rauen Umgebung des Weltraums zu schützen. Ohne Korrosionsschutz wären diese Branchen gezwungen, ihre Produkte viel häufiger zu ersetzen, was zu höheren Kosten und geringerer Effizienz führen würde.

Was bedeutet aktiver und passiver Korrosionsschutz?

Es gibt zwei verschiedene Arten wie Werkstücke und Bauteile gegen Korrosion geschützt werden können: Aktiver und passiver Korrosionsschutz.

Unter passivem Korrosionsschutz versteht man die Verwendung von Lacken, Überzügen aus Gummi oder Email. Zwischen dem Auslöser der Korrosion und dem Werkstück wird eine Barriere in Form eines korrosionshemmenden Stoffes aufgetragen. Da an der chemischen Zusammensetzung des Werkstoffes nichts direkt geändert wird, spricht man von passivem Schutz.

Passiver Korrosionsschutz kann nur dann erfolgreich wirken, wenn Lacke oder andere Überzüge wirklich absolut flächig und lückenlos aufgetragen werden. Jede noch so kleine Öffnung beeinflusst den Korrosionsschutz negativ.

Als passiver Korrosionsschutz können auch andere metallische Legierungen dienen. Diese werden mit Hilfe der Galvanotechnik aufgebracht. Bei der Galvanik werden mit Hilfe eines elektrolytischen Bades winzige Metallpartikel aus der Legierung gelöst und an den Werkstoff angelagert.

Als Legierungen dienen Zinn, Kupfer, Nickel oder Blei.  Die Metalle, die hier als passiver Korrosionsschutz fungieren, haben entweder selbst die Eigenschaft nicht zu korrodieren oder bilden eine solch undurchdringliche Schutzschicht, dass eine Korrosion des darunterliegenden Metalls verhindert wird.

Wenn Korrosionsschutz an der Oberfläche nicht mehr ausreicht, wird aktiver Korrosionsschutz oder auch kathodischer Korrosionsschutz eingesetzt. Aktiver Korrosionsschutz bedeutet, dass eine Metalllegierung oder ein unedleres Metallstück am Bauteil angebracht wird, die statt des zu schützenden Metalls korrodiert.

In dem Fall spricht man von einer Opferanode. Die Schutz- oder Opferanode wird zuerst von der Korrosion betroffen und verlängert so die Lebensdauer des eigentlichen Werkstückes. Hierzu eignen sich verschiedene Legierungen und Metallstücke wie Zink, Magnesium und Aluminium besonders gut.

Passiver Korrosionsschutz ist eine kostengünstige Methode, um die Lebensdauer von Metalloberflächen zu verlängern und kostspielige Reparaturen zu vermeiden. Die Anfangsinvestition kann zwar höher sein als bei anderen Korrosionsschutzmethoden, aber die langfristigen Einsparungen können erheblich sein.

Darüber hinaus ist der passive Korrosionsschutz oft weniger störend als aktive Methoden wie der kathodische Schutz, was ihn zu einer idealen Lösung für den Schutz kritischer Metalloberflächen macht.

Es gibt keinen lebenslangen Schutz vor Korrosionsschäden. Alle Maßnahmen und Verfahren zielen darauf ab, den Korrosionsprozess möglichst lange aufzuhalten und zu verlangsamen.

Wo wird aktiver Korrosionsschutz angeraten?

Bei Korrosion handelt es sich um einen elektro-chemischen Vorgang, der durch einen Potenzialunterschied zwischen dem metallischen Werkstoff und seiner Umgebung ausgelöst wird. Die Absenkung des Potenzials bewirkt eine Verlangsamung der Korrosionsgeschwindigkeit und sorgt für eine längere Lebensdauer des Werkstückes. Doch wie funktioniert das genau?

Wenn ein metallisches Bauteil mit Wasser oder Sauerstoff in Berührung kommt, werden ihm Elektronen, also negativ geladene Elementarteilchen, entzogen, während zeitgleich positiv geladene Ionen des Wassers ins Metall übergehen.

Da die sogenannte Opferschicht aus Zink oder Magnesium beispielsweise negativer als Werkstück aus Eisen ist, gibt diese Schicht die negativen Elektronen an die Umgebung ab und nimmt die positiv geladenen Ionen an Stelle des Eisens auf und korrodiert als erstes, während das eigentliche Bauteil unberührt bleibt.

Im Schiffsbau werden zum Beispiel Zinkblöcke am liegenden Rumpf angebracht. Zusammen mit dem Trägermetall des Schiffes bilden diese Opferanoden eine elektrochemische Einheit und korrodieren zuerst. Im haushaltsnahen Bereich empfiehlt sich ein aktiver Korrosionsschutz zum Beispiel im Bereich von Balkonbrüstungen aus Eisen oder Dachrinnen. Im Haus installierte Warmwasserspeicher werden auf die gleiche Art und Weise vor Korrosion geschützt.

Viele Warmwasserspeicher sind mit einer Zinkschicht im Innenraum überzogen. Diese Schicht würde sich durch den ständigen Kontakt mit Wasser nach und nach auflösen. Eine Opferanode aus Magnesium oder Aluminium, die meist am Tank angeschraubt wird, zersetzt sich anstelle der Zinkbeschichtung und der Kessel ist solange vor Rostschaden geschützt bis die Opferanode verbraucht wird.

Die Kosten für aktive Korrosionsschutzmethoden sind in der Regel niedriger als die Kosten, die mit passiven Methoden verbunden sind. Das liegt daran, dass passive Methoden in der Regel die Verwendung teurerer Materialien wie Edelstahl oder Aluminium erfordern. Darüber hinaus erfordern passive Methoden häufig eine häufigere Wartung und einen häufigeren Austausch, da sie nicht ständig daran arbeiten, das Metall vor Korrosion zu schützen.

Aktive Korrosionsschutzmethoden hingegen verwenden elektrischen Strom oder chemische Inhibitoren, um Korrosion von vornherein zu verhindern. Diese Methoden sind in der Regel teurer in der Installation, aber sie bieten einen langfristigen Schutz und können die Wartungskosten erheblich senken. Daher ist der aktive Korrosionsschutz auf lange Sicht oft die kostengünstigere Option.

Opferanoden müssen nach Verschleiß sofort ausgetauscht werden, da sonst das zu schützende Metall angegriffen wird und der entstehende Schaden sehr kostenintensiv werden kann.

Eine aufwendigere Art des aktiven Korrosionsschutzes wird mit Hilfe von Fremdstrom erzielt. In industriellen Bereichen, die mit hohen Investitionskosten verknüpft sind, wie zum Beispiel Erdölpipelines aus Stahl, wird mit solchen Verfahren gearbeitet. In einigem Abstand zur Pipeline werden Elektroden angebracht, die mit einer Gegenspannung gespeist werden.

Der gegensätzliche Pol liegt an der Stahl-Pipeline selbst. Somit entsteht ein Spannungsgefälle, das das Gefälle zwischen dem Meeresboden und den Metallrohren der Pipeline ausgleicht. Die Korrosionsgeschwindigkeit wird somit auf ein Minimum reduziert und kann daher vernachlässigt werden.

Faktoren, die die Lebensdauer eines Korrosionsschutzprodukts beeinflussen können

Die Lebensdauer eines Korrosionsschutzprodukts wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt, darunter die Art des verwendeten Produkts, die Umgebung, in der es eingesetzt wird, und der Grad der Wartung. Der wichtigste Faktor ist die Art des verwendeten Produkts. Einige Produkte sind für den kurzfristigen Einsatz konzipiert, während andere für den langfristigen Schutz bestimmt sind.

Auch die Umgebung, in der das Produkt verwendet wird, ist wichtig. Produkte, die rauen Bedingungen wie Salzwasser oder hohen Temperaturen ausgesetzt sind, haben eine kürzere Lebensdauer als Produkte, die unter milderen Bedingungen eingesetzt werden. Schließlich kann auch der Grad der Wartung die Lebensdauer eines Korrosionsschutzprodukts beeinflussen: Produkte, die regelmäßig inspiziert und gereinigt werden, halten länger als solche, die dies nicht tun.

Wenn Sie diese Faktoren verstehen, können Sie das richtige Produkt für Ihre Bedürfnisse auswählen und die Lebensdauer Ihrer Investition verlängern.

Methoden zum Testen des Korrosionsschutzes auf einer Metalloberfläche

Es gibt viele verschiedene Methoden, um die Wirksamkeit des Korrosionsschutzes auf einer Metalloberfläche zu testen. Eine gängige Methode ist der Salzsprühtest. Dabei wird die geschützte Metalloberfläche einem Sprühstrahl aus Salzwasser ausgesetzt und dann der Grad der Korrosion gemessen, der im Laufe der Zeit auftritt.

Eine weitere beliebte Methode ist der elektrochemische Impedanzspektroskopie-Test (EIS). Dabei wird ein elektrischer Strom durch die geschützte Metalloberfläche geleitet und der Korrosionswiderstand gemessen. Der EIS-Test gilt im Allgemeinen als genauer als der Salzsprühtest, ist aber auch teurer und zeitaufwändiger.

Unabhängig davon, welche Methode verwendet wird, ist es wichtig sicherzustellen, dass die Tests unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden, damit die Ergebnisse so genau wie möglich sind.

Wie Sie die richtige Korrosionsschutzmethode für Ihre Bedürfnisse auswählen

Es gibt eine Vielzahl von Methoden, um Metalloberflächen vor Korrosion zu schützen, aber die Wahl der richtigen Methode hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Der erste Schritt besteht darin, die Art der Korrosion zu bestimmen, die wahrscheinlich auftreten wird. Rost ist beispielsweise eine Art von Korrosion, die durch den Kontakt mit Sauerstoff und Feuchtigkeit verursacht wird, während elektrolytische Korrosion durch elektrischen Strom verursacht wird.

Sobald die Art der Korrosion bestimmt wurde, ist es einfacher, eine wirksame Schutzmethode zu wählen. So wird zum Beispiel eine Verzinkung häufig zum Schutz vor Rost verwendet, während ein kathodischer Schutz elektrolytische Korrosion verhindert.

Neben der Art der Korrosion sind auch die Umgebung, in der das Metall verwendet werden soll und das Budget zu berücksichtigen. Wenn Sie all diese Faktoren berücksichtigen, können Sie die richtige Korrosionsschutzmethode für Ihre Bedürfnisse wählen.

Zusammenfassung

Ziel des Korrosionsschutzes ist es, die Bildung von Rost möglichst lange hinauszuzögern. Je nach Einsatzgebiet bieten sich entweder aktive oder passive Verfahren an. Bauteile, die dauerhaft mit Feuchtigkeit in Berührung kommen werden am besten mit einem aktiven Korrosionsschutz behandelt.

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