Korrosion von Metallen ist ein chemischer oder elektrochemischer Prozess, der zum allmählichen Abbau metallischer Materialien durch Reaktionen mit der Umgebung führt. Dieses Phänomen stellt ein bedeutendes technisches, wirtschaftliches und ökologisches Problem dar, da es die Haltbarkeit von Konstruktionen, Geräten und Infrastrukturen beeinträchtigt.
Korrosion kann unter verschiedenen Bedingungen auftreten, darunter in der Atmosphäre, im Wasser, im Boden und in chemisch aggressiven Umgebungen. Das Verständnis der Mechanismen der Korrosion und der Möglichkeiten zu deren Verhinderung ist in vielen Industriezweigen wie Bauwesen, Automobilindustrie, Chemieindustrie und Energiewirtschaft von entscheidender Bedeutung.
Chemische Korrosion entsteht durch die direkte Reaktion eines Metalls mit Gasen oder Flüssigkeiten. Ein Beispiel ist die Oxidation von Metall bei hohen Temperaturen, etwa die Rostbildung bei Eisen im Kontakt mit Sauerstoff.
Elektrochemische Korrosion tritt infolge von Redoxreaktionen auf, bei denen Metallionen entstehen und Elektronen in einem elektrischen Kreislauf übertragen werden. Dieser Prozess findet häufig in wässrigen oder feuchten Umgebungen statt und kann zur Bildung elektrochemischer Zellen führen.
Diese Form entsteht durch die Einwirkung von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Luftschadstoffen wie Schwefeldioxid oder Chlorwasserstoff. Sie ist die am häufigsten vorkommende Korrosionsart.
Sie tritt in Wasser- oder Bodenumgebungen auf. Ein typisches Beispiel sind Stahlrohre, die in Böden mit hohem Elektrolytgehalt korrodieren.
Diese Art der Korrosion tritt bei Metallen auf, die mechanischen Spannungen ausgesetzt sind und sich gleichzeitig in einer korrosiven Umgebung befinden. Sie kann zum Bruch des Materials führen, ohne sichtbare Anzeichen von Verschleiß.
Diese Korrosion zeichnet sich durch eine intensive Zerstörung auf begrenzten Oberflächenbereichen aus, wie z. B. Lochkorrosion (Pitting) oder Spaltkorrosion. Sie ist besonders gefährlich, da sie in einem frühen Stadium schwer zu erkennen ist.
Reine Metalle sind oft korrosionsbeständiger als Legierungen. Allerdings kann die Zugabe bestimmter Legierungselemente, wie Chrom in Edelstahl, die Korrosionsbeständigkeit erhöhen.
Einsatz von Opferanoden (z. B. Magnesium, Zink) oder Anschluss des Metalls an eine externe Stromquelle, um Korrosionsreaktionen zu verhindern.
Zugabe chemischer Substanzen zur Umgebung, um die Korrosionsgeschwindigkeit zu verringern. Ein Beispiel sind Inhibitoren in Dampfkesseln.
Berücksichtigung von Korrosionsfaktoren bereits in der Konstruktionsphase, wie das Vermeiden von Spalten oder die Verwendung korrosionsbeständiger Materialien.
Korrosionsbedingte Verluste belaufen sich weltweit jährlich auf Milliarden von Dollar. Diese umfassen Reparaturkosten, den Austausch beschädigter Teile sowie Verluste durch Produktionsausfälle. Darüber hinaus beeinflusst Korrosion die Umwelt durch Schadstoffemissionen und die Notwendigkeit, neue Rohstoffe zu verwenden.
Die Korrosion von Metallen ist ein komplexer und vielschichtiger Prozess, der ein interdisziplinäres Verständnis und präventive Maßnahmen erfordert. Effektive Schutzmaßnahmen, regelmäßige Inspektionen und innovative Technologien können die durch Korrosion verursachten Schäden erheblich reduzieren und so wirtschaftliche Einsparungen sowie den Schutz der natürlichen Umwelt fördern.