Als Korrosion bezeichnet man Grenzflächenreaktionen zwischen Metallflächen. Dabei geht es um die Reaktionen bei festen, flüssigen und gasförmigen Korrosionsmedien. Dementsprechend wird unterschieden zwischen folgenden Arten:
- Chemische Korrosion
- Chemisch metallphysikalische Korrosion
- Elektrochemische Korrosion
Häufig entstehen bzw. verstärken sich Korrosionserscheinungen durch eine überlagert wirkende mechanische Beanspruchung der Bauteile.
Bei der „chemischen Korrosion” bewirken Metalle zusammen mit reaktionsfähigen Gasen oder Flüssigkeiten eine Oxidation. Man spricht auch von einer Verzunderung der Oberfläche.
Die chemische Korrosion ist in der Regel das Ergebnis einer Reaktion von Metallen mit Sauerstoff oder Säuren. Es kommt zum Rosten oder Verzundern der Oberfläche. Der Abtrag der Oberfläche beträgt bei normaler Atmosphäre ca. 0,1 mm pro Jahr.
Unter einer „chemisch metallphysikalischen Korrosion” versteht man eine Reaktion bestimmter Metalle und Wasserstoffgas, die zu einer Korngrenzenveränderung und Rissen führt.
Bei der „elektrochemischen Korrosion” handelt es sich um Reaktionen in elektrolytisch leitenden Medien.
„Kontaktkorrosion” entsteht, wenn sich zwischen den Metalloberflächen ein ionenleitendes Medium befindet. Das können wässrige Lösungen oder Salzschmelzen zwischen den Metallen sein. In den meisten Fällen wird die Korrosion durch das Auftreten von derartigen Flüssigkeiten verstärkt. Die Korrosionsgefahr wird erhöht, wenn Bauteile mit einem unterschiedlichen Elektrodenpotential Kontakt miteinander haben. So wird zum Beispiel Aluminium gegenüber Eisen angegriffen.
Eine „Reibkorrosion” wird durch Mikro-Gleitbewegungen im Bereich elastischer Verformungen hervorgerufen. Sie entsteht bei wechselnd beanspruchten Pressverbänden. Diese metallisch reinen Oberflächenbereiche sind besonders reaktionsfreudig gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff. Es bilden sich Reaktionsschichten (Oxide, Nitride, Karbide) und man spricht dann von dem sogenannten „Passungsrost”.
Aufgrund des nicht zu unterschätzenden Einflusses der Korrosion sind Verbindungselemente bzw. Schraubenverbindungen als Teil eines Korrosionssystems anzusehen. Die meisten Schäden an Schrauben werden durch Korrosion verursacht. Korrosion lässt sich leider nicht vermeiden.
Unterschiedliche Medien (feucht- trocken - kalt- heiß) wirken sich im Laufe der Zeit auf die Standfestigkeit der Verbindung aus. Selbst Korrosionsschutz verzögert lediglich die Entwicklung der Korrosion. Aus der Vielzahl von Korrosionsarten haben nachfolgende Einfluss auf Verbindungselemente:
- Flächenkorrosion (angegriffene Oberflächen)
- Lochkorrosion (beschädigte Schutzschichten)
- Spaltkorrosion (zwischen den Bauteilen)
- Kontaktkorrosion (unterschiedliche Metalle)
- Spannungsrisskorrosion (Medien bei großen Spannungen)
Man unterscheidet zwischen aktivem und passivem Korrosionsschutz.
Bestehen die Verbindungselemente aus korrosionsbeständigen Werkstoffen, spricht man von einem „aktiven Korrosionsschutz”. Dazu gehören z.B. rost- und säurebeständige Stähle oder NE-Metalle.
Werden Verbindungselemente aus unlegiertem Stahl mit einer schützenden Oberfläche versehen, dann spricht man von „passivem Korrosionsschutz”. Dazu gehören alle Arten der Oberflächenbehandlung.
Die üblichen Oberflächenbeschichtungen werden in 3 Gruppen unterteilt:
- Anorganisch
- Metallisch
- Organisch
Die metallischen Schutzschichten lassen sich nochmals unterteilen in:
- Anodisch (Oberflächen wie Zink)
- kathodisch (Oberflächen wie Nickel, Chrom)
Zink findet in unterschiedlichen Beschichtungsarten sehr häufig Verwendung. Da Zink unedler ist als Stahl, schließt sich die Zinkschicht nach einer Beschädigung durch die chemische Reaktion wieder.
Daher muss man sich nicht wundern, wenn man bei feuerverzinkten Muttern ein blankes Gewinde sieht. Die Zinkauflage auf dem Bolzengewinde reicht aus, um die Mutter mit zu schützen.
Die häufigste Oberflächenbeschichtung geschieht elektrolytisch oder galvanisch.
Zunächst werden die Verbindungselemente entfettet, gebeizt und anschließend auf elektrolytischem Weg in Bädern mit dem Überzugmetall versehen.
Die häufigsten Überzüge in der Galvanik sind Zink, Nickel, Chrom, Kupfer, Messing und Zinn.
- Zink
- Nickel und Chrom
- Kupfer
- Messing
- Zinn
Zink eignet sich wegen der anodischen Wirkung gut für die galvanische Oberflächenbeschichtung. Durch Variation von Galvanisierungszeit und Stromstärke lässt sich die Schichtdicke beeinflussen.
Diese Metalle schützen durch ihre harte Schicht und sind edler als Stahl. Wenn allerdings die Oberfläche verletzt wird, unterrostet das Überzugsmetall und löst sich ab. Chrom ist jedoch besonders hart und widerstandsfähig.
Üblicherweise wird eine Stahloberfläche erst verkupfert, anschließend vernickelt und erst dann verchromt.
Kupferoberflächen dienen, wie zuvor erwähnt, als Zwischenschicht und besitzen zudem eine hohe elektrische Leitfähigkeit.
Diese Oberflächenbeschichtung wird überall dort eingesetzt, wo es dekorativen Zwecken dient.
Diese Oberflächenbeschichtung bietet sich an, wenn die Teile später gelötet werden sollen.
Nach dem Galvanisieren ist es üblich, durch eine Nachbehandlung die Korrosionsbeständigkeit nochmals zu verbessern.
- Passivierung
- Topcoats
- Feuerverzinken
Durch ein Tauchbad in einer Lösung wird die galvanische Schutzschicht
komplett ummantelt. Durch diesen chemischen Vorgang werden auch kleinste Poren in der
Zinkoberfläche verschlossen.
Dünnschichtpassivieren
Dickschichtpassivieren
Ist der Chromanteil bei Cr(VI) noch etwas höher, spricht man direkt von
Chromatisierung
Um den Korrosionsschutz abermals zu erhöhen oder eine Farbgebung zu erzielen,
kann als zusätzliche Schicht ein Film aufgetragen werden. Bei dieser
Dünnlackbeschichtung wird eine flüssige organische Verbindung durch
Tauchbad oder Aufspritzen aufgebracht. Anschließend werden die
Verbindungselemente auf
Beim Feuerverzinken spricht man auch von einem thermischen Verzinken. Die
Verbindungselemente werden in ein flüssiges Zinkbad mit einer
Temperatur von
Da die Schichtdicke mindestens
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