117Redoxreaktionen – Elektrochemie Zink Zinn Eisen Eisen Eisen Eisen B3 Korrosionsschutz einer Pipeline durch Opferanoden aus Magnesium B4 Kathodischer Korrosionsschutz eines Tanks durch Anlegen einer Spannung B5 Korrosion an einem verzinnten und einem verzinkten Eisenblech. A: Erläutern Sie, weshalb man beim Verzinken von einem aktiven Schutz spricht. Schätzen Sie die Wirksamkeit des Verkupferns eines Eisenstücks als Korrosionsschutz ein und vergleichen Sie mit den beiden hier dargestellten Fällen. Es gibt verschiedene Methoden, Metalle vor Korrosion zu schützen. Autokarosserien werden beispielsweise nach Vorbehandlungen lackiert. Die Lackschicht verhindert den Zutritt von Säure, Wasser und Sauerstoff an das Eisen und schützt so vor Korrosion. Dieser passive Korrosionsschutz, bei dem der Zutritt der als Oxidationsmittel wirkenden Teilchen aus der Umgebung an das Metall verhindert wird, verliert jedoch seine Wirksamkeit, wenn der Lack beschädigt wird. Wie man in V1 am negativ verlaufenden Nachweis von Eisen(II)-Ionen erkennen kann, wird der Eisennagel, der mit Zink überzogen ist, nicht oxidiert. Entsprechend können Eisenbleche durch Eintauchen in geschmolzenes Zink (Feuerverzinken) vor Korrosion geschützt werden. Im Gegensatz zur Lackschicht ist eine Zinkschicht auf Eisen ein aktiver Korrosionsschutz. Bei diesem werden elektrochemische Vorgänge genutzt, da das Eisen bei einer Verletzung der Zinkschicht durch die Ausbildung eines Kontaktelements (vgl. S. 115) geschützt ist. Das unedlere Zink bildet die Lokal anode des Kontaktelements und das edlere Eisen die Lokalkathode. Auf der Bildung von Kontaktelementen beruht auch der Korrosionsschutz mit Opferanoden (V3, B3): Metallstücke aus Magnesium werden entweder direkt, z.B. an einem Schiffsrumpf, oder leitend, z.B. mit Rohrleitungen, verbunden. Das Magnesium bildet in diesen Fällen die Opferanode, da es aufgrund seines kleineren Redoxpotenzials leichter oxidiert wird und die freiwerdenden Elektronen die Oxidation des Eisens verhindern. Bei einer anderen Art des kathodischen Korrosionsschutzes, den man oft bei Öltanks anwendet, wird der zu schützende Tank als Kathode an den Minuspol einer Gleichspannungsquelle geschaltet. Der Pluspol wird an eine Opferanode z.B. aus billigem Eisenschrott angebracht. Der Stromkreis wird durch die im Boden befindlichen Elektrolyte geschlossen (B4). Ebenso können verschiedene Metallgegenstände durch den Einsatz elektrischer Energie beim Galvanisieren (LV4) und Eloxieren vor Korrosion geschützt werden. Stromlos geschieht dagegen das Chromatieren, das Überziehen unedler Metalle mit einer dünnen Schicht aus Chromaten, Chrom(III)-oxid und den entsprechenden Metalloxiden, die auf den metallischen Oberflächen besonders gut haftet. Wird ein Stück der Oberfläche freigelegt, kann sie sich durch Repassivierung teilweise wieder „selbst heilen“. Besonders einfach kann Korrosionsschutz sein, wenn man der Lösung, die ein Metallstück aufnimmt, Inhibitoren zusetzt, die einen Schutzfilm auf der Metalloberfläche bilden, so dass der Zutritt korrosiver Mittel erschwert wird. Aufgabe A1 Informieren Sie sich über den Korrosionsschutz von Metallen durch Galvanisieren (LV4) und Eloxieren. Vergleichen Sie die beiden Methoden und ordnen Sie sie dem aktiven bzw. passiven Korrosionsschutz zu. Schutz vor Korrosionsschäden Fachbegriffe passiver und aktiver Korrosionsschutz, Opferanode, kathodischer Korrosionsschutz, Galvanisieren, Chromatieren, Inhibitoren 3377_01_01_2012_Kap2_058_123 23.09.14 06:27 Seite 117 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge tu m d es C .C . B uc hn er V er la gs