Korrosionselement
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Ein Korrosionselement ist eine Gefügeanordung in einem Werkstoff, die sich wie eine kurzgeschlossene galvanische Zelle verhält und zur Korrosion des Werkstoffs führt.
[Bearbeiten] Aufbau
Korrosionselemente unterscheiden sich im Aufbau der Komponenten, die als Anode, Kathode und Elektrolyt fungieren. Ihnen gemeinsam ist die elektrische Anordnung: Anode und Kathode sind sowohl über den Elektrolyten, als auch durch direkten Kontakt elektrisch leitend miteinander verbunden.
Beispiele:
- Korrosionselement durch selektive Korrosion
- Kristallite in einem Legierungsgefüge, die aus Verbindungen mit unterschiedlichem elektrochemischen Potential bestehen. Beispiel: Kupfer- und Zink-Kristallite in Messing, die an der Oberfläche über einen Wasserfilm miteinander reagieren.
- Korrosionselement durch Kontaktkorrosion
- Unterschiedliche Metalle in engem Kontakt. Beispiel: Schraube aus Kupfer in einem Aluminiumblech in feuchter Umgebung.
- Konzentrationselement
- Metalloberfläche, benetzt von einem Elektrolyten mit lokal unterschiedlicher Konzentration oder Temperatur.
- Belüftungselement
- Ein Konzentrationselement, bei dem der Sauerstoffgehalt im Elektrolyten variiert. Beispiel: Rosten von Eisen.
- Korrosionselement durch mechanische Spannungen
- Homogenes Gefüge, das lokal verformt wurde bzw lokal unter Spannung steht. Beispiele: Spannungsrisskorrosion, Schwingungsrisskorrosion
- Korrosionselement durch Fremdspannungskorrosion
- Potentialdifferenz im Material, hervorgerufen durch äußere Spannungsquellen. Beispiel: Metallrohre, verlegt in der Nähe von elektrischen Gleichspannungsleitungen (siehe auch Opferanode).
[Bearbeiten] Chemische Reaktionen
Im Allgemeinen oxidiert die Anode und löst sich auf. Die Reaktionen an der Kathode hängen u.a. ab vom pH-Wert und der Sauerstoffkonzentration. e- bezeichnet Elektronen, H+ Protonen, Me-Metallatome oder Ionen:
Anodenreaktion:
- Meunedel -> Meunedel+ + e-
Kathodenreaktion:
- (1) Falls Metallionen vorliegen, die edler sind als die der Anodenreaktion, scheiden sie sich auf der Kathode ab:
- Meedel+ + e- -> Meedel
- (2) In saurem Milieu (pH-Wert < 5) bildet sich Wasserstoff:
- 2H+ + 2e- -> H2
- (3) In saurem Milieu entsteht Wasser, wenn Sauerstoff vorhanden ist:
- O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O
- (4) In basischem Milieu (pH-Wert > 7) reagiert Wasser zu Hydroxid:
- 2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-
- (5) wie (4), in Anwesenheit von Sauerstoff:
- O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-
