Korrosion und Oberflächenbehandlung

Standardelektrodenpotential, Lokalelemente und Belüftungselemente, Kontaktkorrosion, Passivität, Lochkorrosion und Spannungsrisskorrosion sowie Korrosionsschutz durch Opferanoden, metallische Überzüge und Beschichtungen mit Multiple-Choice-Fragen prüfen. Auch die Berechnung von Korrosionsmengen nach dem Faradayschen Gesetz lässt sich üben.

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Korrosion und Oberflächenbehandlung: das Wichtigste

Die Korrosion von Metallen ist eine elektrochemische Reaktion, bei der zwei Teilreaktionen gekoppelt ablaufen: die anodische Reaktion, bei der das Metall Elektronen abgibt und zu Kationen wird, und die kathodische Reaktion, bei der gelöster Sauerstoff oder Wasserstoffionen die Elektronen aufnehmen. Je unedler ein Metall ist, d. h. je negativer sein Standardelektrodenpotential, desto leichter löst es sich in der Regel auf. Auch auf der Oberfläche eines einzelnen Metalls bilden sich durch Inhomogenitäten oder Unterschiede in der Sauerstoffkonzentration Lokalelemente, und berühren sich verschiedene Metalle, tritt Kontaktkorrosion auf, bei der sich das unedlere Metall schneller auflöst.

Nichtrostende Stähle und Titan sind durch Passivschichten von wenigen Nanometern Dicke geschützt, doch Vorsicht ist bei örtlicher Korrosion geboten: bei Loch- und Spaltkorrosion durch Chloridionen und bei Spannungsrisskorrosion, wenn Zugspannung und angreifendes Medium zusammenwirken. Zum Korrosionsschutz dienen Opferanoden, metallische Überzüge und Beschichtungen; wichtig ist vor allem, wie das unedlere Zink den Stahl schützt. Korrosions- und Abscheidungsmengen lassen sich nach dem Faradayschen Gesetz aus Stromstärke und Zeit berechnen.

Alle Fragen zum Thema „Korrosion und Oberflächenbehandlung“ (12)

  1. Bei 25 °C beträgt das Standardelektrodenpotential +0,34 V für Cu²⁺/Cu, −0,44 V für Fe²⁺/Fe und −0,76 V für Zn²⁺/Zn. Welches dieser drei Metalle wird thermodynamisch am leichtesten oxidiert (geht am leichtesten als Kation in Lösung)?
  2. Auf einer Eisenoberfläche in neutralem, belüftetem Wasser bilden sich Lokalelemente, und die Korrosion schreitet fort. Welche Reaktion läuft an der Kathode hauptsächlich ab?
  3. Ist die Konzentration des gelösten Sauerstoffs an einem Stahlteil in Wasser örtlich verschieden, bildet sich ein Belüftungselement. Wo konzentriert sich die Korrosion bevorzugt?
  4. An einem Stahlbauwerk in Meerwasser wird eine Opferanode aus Zink angebracht. Welche Kombination aus Zellspannung und sich auflösendem Metall trifft zu, wenn man eine Zelle unter Standardbedingungen mit den Standardelektrodenpotentialen −0,44 V für Fe²⁺/Fe und −0,76 V für Zn²⁺/Zn annimmt?
  5. Stahl und Kupfer werden in Meerwasser in elektrisch leitendem Kontakt verwendet. In welchem Fall wird die Schädigung des Stahls durch Kontaktkorrosion voraussichtlich am stärksten?
  6. Was ist der Hauptgrund dafür, dass nichtrostender Stahl an Luft und in Wasser kaum rostet?
  7. SUS304 (japanische Norm JIS) wird in chloridreichem Meerwasser eingesetzt. Welche Kombination aus der dabei wahrscheinlichen örtlichen Korrosion und einer Gegenmaßnahme trifft zu?
  8. Welche Aussage über die Spannungsrisskorrosion trifft zu?
  9. Welche der folgenden Aussagen über den Korrosionsschutz von Stahlblech trifft zu?
  10. In einem Stahlrohr floss ein Korrosionsstrom, bei dem sich Eisen nach Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ löst, ein Jahr lang (365 Tage) mit durchschnittlich 0,10 A. Welcher Wert kommt der gelösten Eisenmasse am nächsten? Die molare Masse von Fe sei 55,85 g/mol, die Faraday-Konstante 96485 C/mol.
  11. Die Korrosionsstromdichte von Eisen betrage auf der ganzen Oberfläche gleichmäßig 1,0 µA/cm². Welcher Wert kommt der Geschwindigkeit am nächsten, mit der die Oberfläche durch Korrosion zurückweicht? Eisen löse sich als Fe²⁺; molare Masse 55,85 g/mol, Dichte 7,87 g/cm³, Faraday-Konstante 96485 C/mol, 1 Jahr = 3,15×10⁷ s.
  12. Eine galvanische Vernickelung wird 30 Minuten lang mit einer Stromdichte von 2,0 A/dm² durchgeführt. Welcher Wert kommt der Schichtdicke bei einer Stromausbeute von 100 % am nächsten? Es gelte Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni; molare Masse von Ni 58,69 g/mol, Dichte 8,90 g/cm³, Faraday-Konstante 96485 C/mol.

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