4. Korrosion und Spannungsreihe

Die Korrosion von Metallen in Wässern und Erdböden wird nicht nur durch die angreifenden Medien bestimmt, sondern auch durch die räumliche Ausdehnung der Konstruktion sowie die elektrochemischen Einflüsse. Die elektrochemische Korrosion tritt ein, wenn an die Berührungsstelle zweier verschiedener Metalle eine Elektrolytlösung gelangt (Kondenswasser, Tau usw. auf der Metalloberfläche). Dabei wird immer das unedlere Metall zerstört. In Wässern überwiegt die Korrosion unter Flächenabtrag. Die Ausbildung von Korrosionselementen mit starker Muldenbildung als Folge spielt insbesondere im Bereich der Wasser - Luft - Zone eine Rolle. Bei Meerwasser erfolgt häufig ein Bewuchs durch tierische und pflanzliche Organismen, die eine Korrosion bewirken. Ab einer relativen Luftfeuchte von circa 70 % korrodiert Stahl an der Luft. Begünstigend wirkt hier noch die örtliche Luftverunreinigung, besonders durch SO₂ und Cl, durch Wasser und durch Berührung mit Stoffen, die feucht sind und/oder korrodierende Stoffe enthalten: Holz (Eiche), Holzschutzmittel, Säuren (außer Phosphorsäure), Salze, Erdreich, Moorwässer, Moorböden, Rauchgase, Flugasche, Ruß, Schlacke, Gips, Meerwasser usw.
Unter Korrosionsschutz versteht man die Verhütung der Korrosion und die Verlängerung der Lebensdauer von Werkstoffen, die der Witterung ausgesetzt sind.
Alle Eisenwerkstoffe, die keine schützenden Deckschichten ausbilden (zum Beispiel wetterfeste Baustähle und nicht rostende Stähle), müssen gegen Korrosion geschützt werden.
Man unterscheidet zwischen

aktivem Korrosionsschutz		und passivem Korrosionsschutz
- sachgemäße konstruktive Gestaltung - Auswahl widerstandsfähiger Werkstoffe - Beeinflussung des Korrosionsmittels - kathodischer Korrosionsschutz		- organische Beschichtungen - Überzüge aus metallischen oder nichtmetallisch-anorganischen Verbindungen

Die verschiedenen Elemente haben auch verschiedene Normalpozentiale E0 [V].

Je negativer das Normalpozential ist, um so leichter wird ein Stoff oxidiert (Stoff ist um so besseres Reduktionsmittel) und umgekehrt

Zum Beispiel
Li (Lidium) ist stärkstes Reduktionsmittel (-3.03V)
F (Fluor) ist stärkstes Oxidationsmittel (+2.85 V)

Cu -------> Cu²⁺ + 2e- (+ 0.35 V)
Zn -------> Zn²⁺ + 2e- (- 0.76 V)

daraus folgt, Zn kann Cu reduzieren und Cu kann Zn oxidieren.

Anwendungsbeispiel

Kupferdachrinnen sind nicht mit Eisennägel zu befestigen, weil das Eisen oxidiert (rostet).
Verzinkung guter Rostschutz Zn kann nie Eisen oxidieren

Reduktionsmittel	Oxidationsmittel	+z'e-	E0 in [V]
K (Kalium) <----->	K⁺	+e-	-2.92
Ca (Kalzium) <----->	Ca²⁺	+2e-	-2.82
Mg (Magnesium) <----->	Mg²⁺	+2e-	-2.34
Al (Aluminium) <----->	Al³⁺	+3e-	-1.67
SO₃^2-+2OH^- <----->	SO₄^2-+H₂O	+2e-	-0.90
Zn (Zink) <----->	Zn²⁺	+2e-	-0.76
Fe (Eisen) <----->	Fe²⁺	+2e-	-0.44
Ni (Nickel) <----->	Ni²⁺	+2e-	-0.25
Pb (Blei) <----->	Pb ²⁺	+2e-	-0.13
H₂ (Wasserstoff) <----->	2H⁺	+2e-	0.00
Cu (Kupfer) <----->	Cu²⁺	+2e-	+0.35
2J^- (Jod) <----->	J₂	+2e-	+0.53
Ag (Silber) <----->	Ag⁺	+e-	+0.81
Hg Quecksilber) <----->	Hg²⁺	+2e-	+0.85
2Br^- (Brom) <----->	Br₂	+2e-	+1.07
2Cl^- (Chlor) <----->	Cl₂	+2e-	+1.36
Au (Gold) <----->	Au ³⁺	+3e-	+1.42
2F^- (Fluor) <----->	F₂	+2e-	+2.85

Literatur:

[1] Dittmar Hecker, Gernot Minke; Forschungslabor für Experimentelles Bauen, Universität Gesamthochschule Kassel, Arbeitshinweise zum Lehmbau-Einführungskurs 1998

[2] Adreas Borgstädt, Dr. Klaus Rupp, Hindelang, Lehmputz als Baustoff wiederentdeckt, bauzeitung 54(2000)10

Wolf-Peter Ettel, Wolfram Diecke, Hans-Dieter Wolf; Bautenschutztaschenbuch, Verlag für Bauwesen Berlin München, 1992, S.168-169, 206-208

Werner Schröter, K-Heinz Lautenschläger u. a.; Chemie, VEB Fachbuchverlag Leipzig 1986, S. 251ff

Wilhelm Scholz, Harald Knoblauch, u. a.; Baustoffkenntnis 13. Aufl. Werner Verlag GmbH Düsseldorf, 1995, S.450ff, 473-487

F, Eisenkolb, Einführung in die Werkstoffkunde Band IV, Verlag Technik Berlin 1967

F. Hendgen; Chemie des Bauwesens Heft 4, Metallchemie und Metallkorrosion, Institut für Aus- und Weiterbildung im Bauwesen Leipzig, 1970, S. 82

Henry Heinz, Gerhard Pusch, Manfred Krempe; Technische Stoffe, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1975

Horst Arndt; Wärme- und Feuchteschutz 1996, Verlag für Bauwesen GmbH S. 45ff

Richard Niemeyer; Der Lehmbau und seine praktische Anwendung, ökobuch-reprit Originalausgabe 1946

Übersicht zur chemischen Beständigkeit von Baumetallen im Gebäude 2005

4. Korrosion - allgemein

5. Die Spannungsreihe

5. Die Spannungsreihe


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