Korrosion. GFS im Fach Chemie von Karla Lauer

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1 Korrosion GFS im Fach Chemie von Karla Lauer

2 Gliederung 1. Einleitung 1.1 Alltag 1.2 Geschichte und Normung 1.3 Verschleiß 1.4 Korrosionserscheinungen 2. Vorgänge bei der Korrosion 2.1 Elektrochemische Korrosion Lokalelement Säurekorrosion Sauerstoffkorrosion 2.2 Chemische Korrosion 3. Korrosionsarten und ihre Ursachen 3.1 gleichmäßige Flächenkorrosion 3.2 Loch- und Muldenkorrosion 3.3 Bimetallkorrsion/ galvanische Korrosion 3.4 Spaltkorrosion 3.5 Selektive Korrosion 3.6 Spannungskorrosion 3.7 Blasenbildung 3.8 Erosion und Kavitation 4. Bedeutung der Korrosion 5. Korrosionsschutz 5.1 geeignete Werkstoffe und günstige Konstruktion 5.2 Inhibitoren 5.3 Oberflächenschutzschichten ( passiver Schutz ) Metallische Überzüge 5.4 kathodischer Korrosionsschutz ( aktiver Schutz ) 6. Versuche und Übungen

3

4 Korrosion kommt vom lateinischen corrodere = zerfressen, zernagen

5

6 Per Definition ist Korrosion die nicht beabsichtigte von der Oberfläche ausgehende, durch chemischen oder elektrochemischen Angriff entstehende Veränderung eines metallischen Stoffes. (nach DIN , T.1)

7 Werkstoff angreifendes Medium (korrosives Mittel): Feste, flüssige oder gasförmige Stoffe die das Metall umgeben verursachen Korrosion

8

9

10 Werkstoff Korrosives Mittel/Medium Korrosionsprodukte

11 Zn Zn e - (Oxidation) 2H 3 O + +2e - 2H 2 O + H 2 (Reduktion) Zn + 2H 3 O + Zn 2+ +2H 2 O + H 2

12

13 1. Zwei sich berührende Metalle 2. Die Kontaktfläche ist von einem Elektrolyt umgeben Lokalelement/ Kontaktelement Ein auf kleinstem Raum kurzgeschlossenes galvanisches Element

14 Elektronenfluss Vom unedleren (Minuspol, Lokalanode) Zum edleren (Pluspol, Lokalkathode) Metall

15 Korrosion beruht auf der Bildung von Lokalelementen

16

17 Eisen ist wegen seinem kleineren Normalpotential der Minuspol : Lokalanode Fe Fe e - (Oxidation)

18 4H 2 O 2H 3 O + + 2OH - 2H 3 O + +2e - 2H 2 O + H 2 (Reduktion) Fe + H 3 O + Fe H 2 O + H 2 in sauren Lösungen bei Sauerstoffmangel (Säurekorrosion)

19 O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH - 2Fe + O 2 + 2H 2 O 2Fe OH - In neutralen oder alkalischen Lösungen bei Sauerstoffzutritt (Sauerstoffkorrosion)

20 Fe OH - Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2 + O 2 FeO(OH) + 2H 2 O +III

21

22 4Fe + 3O2 2Fe2O3

23 Gleichmäßige Flächenkorrosion Man besitzt bereits ein Maß für diese Korrosionsart Dies ist der Masseverlust in g/ (m 2 * h) oder mm/jahr

24 Loch- und Muldenkorrosion

25 Bimetallkorrosion / galvanische Korrosion

26 Spaltkorrosion

27 Gefügekörner in Metallen (zur selektiven Korrosion)

28 Interkristalline Korrosion

29 Transkristalline Korrosion

30 Spannungskorrosion

31 Blasenbildung

32 In der Praxis wirken Korrosion, Erosion und Kavitation oft bei der Zerstörung von Werkstoffen zusammen

33 La Tour Eiffel est éternelle Erbauer: Gustave Eiffel Bauzeit: Beschäftigte: Material: 300 Arbeiter 2,5 Mio. Nieten 7000 Tonnen Stahl Höhe: 300,5m 320,5m (mit Antenne) Besucher: 5,7 Mio. /a Kosten für die Instandhaltung: Totalsanierung 1989: 200 Mio. FF = 65 Mio. DM alle 7 Jahre Streichen mit 50 t Farbe

34 Konstruktion

35 Aluminium, Eloxalschicht Al2O3

36 leüberzüge

37 Feuerverzinken

38 Edleres Schutzmetall : unechtes Schutzmetall Unedleres Schutzmetall: echtes Schutzmetall

39 Spannungsreihe der Metalle

40 Kathodischer Korrosionsschutz

41 Quellen ( ) Braun, Herwig: Fachkunde Metall. 52.Aufl. Haan-Gruiten, 1996 Kammer, Catrin: Werkstoffkunde für Praktiker. 4.Aufl. Haan- Gruiten,1997 Eisner, Werner: Elemente Chemie II.Gesamtband. Unterrichtswerk für die Sekundarstufe II, 1.Aufl. Stuttgart: Klett, 2003

42 Versuche

43 1. Herstellen einer Salz Indikatorlösung

44 Salz- Indikatorlösung: Wasser Natriumchlorid (für den Elektrolyt) Kalium-hexacyanoferrat(III) (K 3 [Fe(CN) 6 ]) Phenolphtaleinlösung (Indikator für OH - )

45 Entstehen bei der Korrosion Fe 2+ -Ionen, reagieren sie mit den ([Fe(CN) 6 ] 3- -Ionen zu einer Blauen Verbindung, Berliner Blau Kalium-hexacyanoferrat(III) (K 3 [Fe(CN) 6 ]) ist ein Indikator für Fe 2+ -Ionen Also Stellen, an denen Korrosion stattfindet

46 1 Nagel wurde an zwei Enden blankgeschmirgelt und mit Aceton gereinigt

47 1 Nagel wurde komplett behandelt und mit der Spitze in eine Flamme gehalten Es bildete sich eine Oxidschicht

48 1 Nagel wurde komplett behandelt und in der Mitte mit Kupferdraht umwickelt

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