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Ein Korrosionselement ist eine Gefügeanordung in einem Werkstoff, die sich wie eine kurzgeschlossene galvanische Zelle verhält und zur Korrosion des Werkstoffs führt.

Aufbau

Korrosionselemente unterscheiden sich im Aufbau der Komponenten, die als Anode, Kathode und Elektrolyt fungieren. Ihnen gemeinsam ist die elektrische Anordnung: Anode und Kathode sind sowohl über den Elektrolyten, als auch durch direkten Kontakt elektrisch leitend miteinander verbunden.

Beispiele:

Korrosionselement durch selektive Korrosion

Kristallite in einem Legierungsgefüge, die aus Verbindungen mit unterschiedlichem elektrochemischen Potential bestehen. Beispiel: Kupfer- und Zink-Kristallite in Messing, die an der Oberfläche über einen Wasserfilm miteinander reagieren.

Korrosionselement durch Kontaktkorrosion

Unterschiedliche Metalle in engem Kontakt. Beispiel: Schraube aus Kupfer in einem Aluminiumblech in feuchter Umgebung.

Konzentrationselement

Metalloberfläche, benetzt von einem Elektrolyten mit lokal unterschiedlicher Konzentration oder Temperatur.

Belüftungselement

Ein Konzentrationselement, bei dem der Sauerstoffgehalt im Elektrolyten variiert. Beispiel: Rosten von Eisen.

Korrosionselement durch mechanische Spannungen

Homogenes Gefüge, das lokal verformt wurde bzw lokal unter Spannung steht. Beispiele: Spannungsrisskorrosion, Schwingungsrisskorrosion

Korrosionselement durch Fremdspannungskorrosion

Potentialdifferenz im Material, hervorgerufen durch äußere Spannungsquellen. Beispiel: Metallrohre, verlegt in der Nähe von elektrischen Gleichspannungsleitungen (siehe auch Opferanode).

Chemische Reaktionen

Im Allgemeinen oxidiert die Anode und löst sich auf. Die Reaktionen an der Kathode hängen u.a. ab vom pH-Wert und der Sauerstoffkonzentration. e^- bezeichnet Elektronen, H⁺ Protonen, Me-Metallatome oder Ionen:

Anodenreaktion:

Me_unedel -> Me_unedel⁺ + e^-

Kathodenreaktion:

(1) Falls Metallionen vorliegen, die edler sind als die der Anodenreaktion, scheiden sie sich auf der Kathode ab:

Me_edel⁺ + e^- -> Me_edel

(2) In saurem Milieu (pH-Wert < 5) bildet sich Wasserstoff:

2H⁺ + 2e^- -> H₂

(3) In saurem Milieu entsteht Wasser, wenn Sauerstoff vorhanden ist:

O₂ + 4H⁺ + 4e^- -> 2H₂O

(4) In basischem Milieu (pH-Wert > 7) reagiert Wasser zu Hydroxid:

2H₂O + 2e^- -> H₂ + 2OH^-

(5) wie (4), in Anwesenheit von Sauerstoff:

O₂ + 2H₂O + 4e^- -> 4OH^-