Korrosion Flashcards
Worum geht es?
Physikochemische Wechselwirkung eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Funktion eines metallischen Bauteils, der Umgebung oder eines technischen Systems führen kann.
Korrosion
Welche Korrosionsformen kennst du?
Elektrochemische Korrosion
Chemische Korrosion
Physikalische Korrosion
Elektrochemischen Korrosion - Worum geht es?
- Existenz eines Elektrolyts
- Bildung von Korrosionselementen
- abhängige Prozesse
- unterschiedliche Distanzen möglich
elektrolytische Korrosion
Elektrochemischen Korrosion - Worum geht es?
Korrosion (Sonderfall der elektrolytischen Korrosion): Reaktion von Metallen mit Luftsauerstoff in Gegenwart von Wasserdampf und hygroskopischen Verunreinigungen
atmosphärische Korrosion
Worum geht es?
Direkte Reaktion des Werkstoffs mit angreifenden Wirkstoff (ohne Beteiligung von Feuchtigkeit), vor allem bei höheren Temperaturen
chemische Korrosion
Worum geht es?
Platzwechselvorgänge im Werkstoff, Diffusionsvorgänge
z.B. Flüssigmetallversprödung
physikalische Korrosion
Faustregel:
Je edler ein Metall desto “…” ist sein Potential.
“höher”
Wie nennt man die Abgabe von Elektronen und wo geschieht dies?
Oxidation
Anode
Wie nennt man die Aufnahme von Elektronen und wo geschieht dies?
Reduktion
Kathode
Wie nennt man einen Prozess aus anodischer und kathodischer Teilreaktionen?
Redoxreaktion
Welches Gesetz beschreibt das Gleichgewichtspotential?
Nernst‘sche Gleichung
Nenne die Grundvorraussetzungen der elektrochemischen Korrosion.
Potentialdifferenz
Elektronenleitung (elektrisch leitfähige Phasen )
Ionenleitung
Wahr oder falsch?
Ein edler Werkstoff ist an der Kathode und ein unendler Werkstoff ist an der Anode.
Wahr!
Wahr oder falsch?
An der Kathode finde die Auflösung des Werkstoffes statt.
Falsch!
An der ANODE finde die Auflösung des Werkstoffes statt.
Korrosion an Wasserlinien
Der Korrosionsabtrag durch Wasser ist größer als der durch Spritzwasser.
Falsch!
Der Korrosionsabtrag durch Spritzwasser ist größer als der durch Wasser.
–> Belüftungselement
Der sauerstoffreiche Rand des Wassertropfens besitzt daher ein höheres elektrisches Potential als sein sauerstoffarmes Inneres (Konzentrationsgefälle des Elektrolyten
Aus welche Gesetzmäßigkeit lässt sich die Korrosionsgeschwindigkeit anhand des Stromflusses herleiten.
Faradaysche Gesetz
Abb. Überspannungskurve einer Metallelektrode (Einfachelektrode!)
vgl. Folie 32
Abb. Summenstrom-Potentialkurve einer homogenen Mischelektrode.
vgl. Folie 34
Worum geht es?
- verschiedene Metalle und Legierung mit technischer Bedeutung: bei höheren Überspannungen wird die anodische Teilstromkurve durch die Bildung von Oxidschichten beeinflusst
- führt zu zunehmend geringerer Steigung der Kurve
- weitere anodische Polarisation
- vollständige Oxidbelegung der Oberfläche
- stark negative Steigung der Stromdichte
Passivität von Metallen
Abb. Einfluss des pH-Wertes auf die Korrosionsgeschwindigkeit von Eisenwerkstoffen
vgl. Folie 38
Abb. Einfluss des Sauerstoffgehaltes auf die Korrosionsgeschwindigkeit
- Metall im aktiven Zustand
- Passivierendes Metall
vgl. Folie 39
Abb. Einfluss der Temperatur auf die Korrosionsgeschwindigkeit
vgl. Folie 40
Abb. Einfluss des Salzgehaltes auf die Korrosionsgeschwindigkeit
(Sauerstoffkorrosion)
vgl. Folie 41
Abb. Einfluss der relativen Luftfeuchte auf die Korrosionsgeschwindigkeit
(atmosphärische Korrosion)
vgl. Folie 42
Abb. Einfluss der Leitfähigkeit des Elektrolyten auf den Verlauf der Kontaktkorrosion
vgl. Folie 45
Einfluss des Flächenverhältnisses von Anode zu Kathode
auf den Verlauf von Kontaktkorrosion
AAnode < AKathode
AAnode > AKathode
Was ist besser?
AAnode < AKathode
(ungünstig)
AAnode > AKathode
(günstig)
Worum geht es?
Selektive Auflösung der Korngrenzenbereiche (Kornzerfall)
Interkristalline Korrosion
Spaltkorrosion
Wahr oder falsch?
Mit fortschreitender Korrosion nimmt der pH-Wert im Spalt ab.
Wahr!
Folie 55
Worum geht es?
Spannungsrisskorrosion (SpRK)
Folie 59
Worum geht es?
Schwingungsrisskorrosion
Sofern zwei Metalle an einer Reaktion beteiligt sind, ergibt sich die Potentialdifferenz aus der Differenz der “..”.
Dabei ist das “…” nur eine Referenzgröße, die aber exakt die unterschiedlichen Lösungspotentiale darstellen kann, denn das wahre Potential ist nicht direkt messbar. Es ist ausgesprochen hoch!
“Standardpotentiale”
“Standardpotential”
Wie wird das Standardpotential gemessen?
- Referenzelektrode (Platinblech)
- von Wasserstoff umspült
- Standardbedingungen von 25°C, bei 1 bar und Aktivität 1
- Zweite Elektrode mit zu bestimmendem Standardpotential in Reihe schalten
Worum geht es?
Gleichmäßiger Korrosionsangriff der gesamten Metalloberfläche.
Flächenkorrosion
Worum geht es?
Starker lokalisierter Angriff bei passiven Werkstoffen (Al, Ti, Ni usw.); meist lösen Cl- -Ionen in geringer Konzentration örtliche Zerstörung des Passivfilms aus.
Lochfraßkorrosion
Worum geht es?
Lokalisierte Korrosion in Spalten, unter Beschichtungen, Bedeckungen durch Bildung eines Konzentrationselements.
Spaltkorrosion
Worum geht es?
Herauslösen unedler Bestandteile aus dem Gefüge heterogener Legierungen, z. B. Entzinkung bei Messing
Selektive Korrosion
Worum geht es?
Ausscheidungen an Korngrenzen können zur örtlichen Korrosion in diesem Bereich führen. Bei fortschreitendem Angriff tritt Kornzerfall auf.
Interkristalline Korrosion
Worum geht es?
Bei Metallkombinationen wird das unendlere Metall zur Anode und unterliegt der Korrosion. Am edleren Metall laufen Kathodenreaktionen ohne Angriff ab.
Kontaktkorrosion
Worum geht es?
Inter-/Transkristalliner Riss, entsteht bei einwirkendem spezifischen Korrosionsmittel, wenn das Metall gleichzeit unter Spannung steht.
Spannungsrisskorrosion
Wie heißt die Schicht, die sich nach kurzem Korrosionsangriff auf Aluminium und Chrom bildet?
Passivierungsschicht
Das wahre Potential ist nicht direkt messbar. Wahr oder Falsch?
Wahr!
Welche Aussagen über das Standardpotential sind korrekt?
A. Das Standardpotential ist eine Referenzgröße zur Beschreibung des Lösungsdrucks von Metallen.
B. Es wird über eine Referenzelektrode aus Paladium bestimmt, die von Wasserstoff umspült ist.
C. E0 muss nicht zwingend unter Standardbedingungen ablaufen.
D. Das Standardpotential wird mit (E0) abgekürzt.
E. Metalle mit positivem E0 sind chemisch unedeler.
F. Metalle mit negativem E0 sind chemisch unedeler.
A, D, F
Ordnen Sie die Begriffe nach Zugehörigkeit zu.
Diaphragma
anodische
kathodische
Diaphragma - Ionenbrücke
anodische - Oxidation
kathodische - Reduktion
Wie wird Eisenoxid im alltäglichen Sprachgebrauch bezeichnet?
Rost
Welche Bedingungen müssen für elektrochemische Korrosion erfüllt sein?
A. Elektronenleitung, keine Ionenleitung
B. Potentialdifferenz
C. geschlossener Stromkreis
D. Standardpotential
B, C
Unter welchem Spannungszustand (Zug- oder Druckspannung) wirkt sich Korrosion zusätzlich stark aus? Antworten Sie in einem Wort.
Zugspannung
Welche Beobachtung ist zu machen, wenn ein Kupferblech in Zinksulfatlösung und ein Zinkblech in Kupfersulfatlösung gehalten wird und beide Bleche durch Ionen- und Elektronenleitung miteinander verbunden werden?
A. Es ist nichts zu beobachten, es bildet sich nur die Doppelschicht, in der die Metall-Ionen in Lösung gehen und zurück.
B. Das Kupferblech wird schwarz, was auf die Korrosion vom unedleren Kupfer in einer Zinklösung hinweist (die in Lösung gehenden Kupfer-Ionen werden sichtbar gemacht). Beim Zinkblech ist nichts zu beobachten, da es edler ist als Kupfer.
C. Beide Bleche korrodieren sichtbar unter starker Wasserstoffentwicklung in der jeweiligen Lösung, da in beiden Fällen eine Potentialdifferenz gegeben ist.
D. Das Zinkblech wird schwarz, was auf die Korrosion vom unedleren Zink in einer Kupferlösung hinweist (die in Lösung gehenden Zink-Ionen werden sichtbar gemacht). Beim Kupferblech ist nichts zu beobachten, da es edler ist als Zink.
D
Welchen Aussagen bezüglich der Aufbauten zum Korrosionselement in der Kombinationen Kupfer-Zink, Zink-Eisen oder Eisen-Kupfer, stimmt?
A. Falls keine Ionenleitung möglich ist, löst sich Eisen auf, da es unedler als Kupfer ist.
B. Falls die Voraussetzungen erfüllt sind, korrodiert sich Zink in beiden Kombinationen. Im Fall des Korrosionselementes ist Zink die Opferanode für Eisen und Kupfer, da es unedler ist.
C. Da die benötigte Potentialdifferenz gegeben ist, Zink korrodiert in den ersten beiden Kombinationen. Es bedarf keine weitere Faktoren.
D. Sind die Metalle durch Kunststoffplättchen miteinander verbunden, gibt es keine Elektronenleitung.
B, D
Die Batterie als elektrochemischer Energiespeicher:
A. …hat eine vom Elektrodenmaterial unabhängige Nennspannung
B. …beruht auf einer Redoxreaktion (Reduktion und Oxidation)
C. ….ist eine Zusammenschaltung aus mehreren parallel geschalteten galvanischen Zellen
D. ….hat eine negativ geladene Kathode und eine positiv geladene Anode
B
Wahr oder falsch?
Durch Verformung beeinflusste Bereiche sind unedler.
Wahr!
Wahr oder falsch?
Wasserstoff hat ein Standardpotential von 0.
Wahr!
Ein “…” besteht aus einem Anoden- und einem Kathodenbereich, die “…” Potentiale aufweisen. Beide Bereiche sind elektronenleitend über das Metall und ionenleitend über den “…” miteinander verbunden.
“Korrosionselement”
“unterschiedliche”
“Elektrolyten”
Die Metallzerstörung (Auflösung) findet in dem Werkstoffbereich mit dem “…” Potential (Anode) statt.
“niedrigeren”
Der Oxidationsvorgang an der Anode ist hierbei mit einer “…” von Elektronen verbunden, welche dann in einer vom jeweiligen Charakter des Elektrolyten abhängigen Reaktion an der Kathode “…” werden
“Freisetzung”
“verbraucht”
Welche Typen von Koorosion im Bezug auf die an der Kathode stattfindenden Reaktionen kennst du?
Wasserstofftyp oder Sauerstofftyp
Kathodische Reaktion:
O2 + 2 H2O + 4e- –> 4 OH- (Sauerstoffreduktion)
2 H3O+ + 2 e- –> H2 + 2 H2O (Wasserstoffreduktion)
Kupferblech in Zinksulfatlösung
Findet Korrosion statt?
Nein!
Keine Reaktion, da Kupfer edler als Zink ist, und deshalb keinen Lösungsdruck erfährt.
Zinkblech in Kupfersulfatlösung
Findet Korrosion statt?
Ja!
Zink geht in Lösung, da es unedler als Kupfer ist. Kupfer lagert sich als Metall auf dem Zinkblech ab.
Wie berechnet man das Potential einer Batterie?
E ø= E øKathode- E øAnode
Es verlangsamt sich die Korrosion, wenn die Konzentration des Elektrolyten (hier Kochsalzlösung) “…” ist.
“vermindert”
Der sauerstoffreiche Rand des Wassertropfens besitzt daher ein “…” elektrisches Potential als sein sauerstoffarmes Inneres (Konzentrationsgefälle des Elektrolyten
“höheres”
