Korrosion vs. Oxidation vs. Rost: Was sind die Hauptunterschiede?

Korrosion vs. Oxidation vs. Rost

Die Ergebnisse der Metallverarbeitung sind faszinierend, mit all den Variationen an Teilen und Komponenten, aber sie birgt auch Herausforderungen. Eine der zentralen Fragen für Hersteller ist die nach Korrosion, Oxidation und Rost. Was genau ist was, und wie lässt es sich beheben?

Korrosion ist die Zersetzung von Metallen und anderen Werkstoffen durch chemische Reaktionen in der Umwelt. Wenn dieser Prozess bei Eisen und seinen Legierungen stattfindet, spricht man von Rost. Oxidation tritt auf, wenn ein Material unter Beteiligung von Sauerstoff Elektronen verliert. 

Diese Metalldegradationen haben erhebliche Auswirkungen auf die Funktionalität, Leistung und Ästhetik von Bauteilen. Die Art des verwendeten Materials, der Herstellungsprozess und die Umgebungsbedingungen sind einige der Faktoren, die Rost, Korrosion und Oxidation begünstigen. 

Dieser Artikel gibt einen Überblick über diese Metalldegradationen und konzentriert sich dabei auf ihre Auslöser, die betroffenen Materialien, Präventionsmechanismen und die wichtigsten Unterschiede. 

 

Was ist Oxidation?

Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein Metall Elektronen an ein anderes Element abgibt. Diese Reaktion ist für viele industrielle Prozesse von zentraler Bedeutung. Oxidation spielt eine wichtige Rolle in der Fertigung, trägt aber auch zu schädlichen Prozessen wie dem Rosten von Stahl und anderen Formen der Metallkorrosion bei. 

Daher ist es sinnvoll, dieses Phänomen zu verstehen, sowohl in Bezug darauf, wie seine Schutzfunktion einige industrielle Anforderungen erfüllt, als auch darauf, wie sein Potenzial, Metalle bei CNC-bearbeiteten Teilen und anderen Anwendungen zu beschädigen, kontrolliert werden kann.

 

Die Oxidationsreaktion 

Ein Metall wird oxidiert, wenn es Sauerstoff ausgesetzt ist. Dabei verliert es Elektronen, wie das Beispiel von Magnesium zeigt. 

2 Mg + O2 → 2 [Mg2+][O2-], 

Dies ließe sich in zwei Hälften wie folgt schreiben:

Mg → Mg2+ + 2 e-

O₂ + 4 e⁻ → 2 O₂⁻

In CNC-Bearbeitungsumgebungen tritt Oxidation regelmäßig bei verschiedenen bearbeitbaren Metallen auf, darunter Aluminium, Eisen und Stahl. Jedes dieser Materialien oxidiert je nach Betriebsbedingungen und Elektronenkonfiguration unterschiedlich schnell. 

Die chemische Reaktionsdarstellung dieses Phänomens zeigt, warum jedes Metall eine spezifische Schutzstrategie erfordert. ProleanTechDie Oxidationsanfälligkeit ist einer der entscheidenden Faktoren bei der Herstellung von CNC-Bearbeitungsteilen. 

 

Beispiele für Oxidation 

Die Oxidation von Metallen erfolgt auf vielfältige Weise im alltäglichen Umgang mit ihnen. Bei Silber äußert sich die chemische Reaktion in einer schwarzen Anlaufschicht auf den Metallteilen. Aluminium unterliegt der Oxidation, wodurch eine matte, graue Schicht aus Aluminiumoxid entsteht. Im natürlichen Zustand Passivierung Bei diesem Prozess bildet sich eine Schutzbarriere, die weiteren Schaden verhindert. 

Aluminiumpassivierung

Oxidation findet man auch an Stahl- und Eisenteilen als rötlich-braune Beschichtung. Magnesium, dessen chemische Reaktion oben angegeben ist, bildet einen grauweißen, pulverförmigen Überzug. Abgesehen vom unterschiedlichen Erscheinungsbild haben diese Oxidationen unterschiedliche Auswirkungen auf die Funktionalität und Lebensdauer der Bauteile. 

Definition von Korrosion

Korrosion ist die langsame Zersetzung von Metallen, verursacht durch Chemikalien, Mikroorganismen, Feuchtigkeit, Oxidation und den Kontakt mit ungleichen Metallen. Korrosion ist ein komplexerer Prozess als die oben beschriebene Elektronentransfer-Oxidation, da zahlreiche Umweltfaktoren und andere Einflüsse eine Rolle spielen. Diese Faktoren beschleunigen gemeinsam den Metallzersetzungsprozess. Diese Unterscheidung ist wichtig, da Oxidation zwar in allen Korrosionsprozessen auftritt, aber nicht zwangsläufig zerstörerisch ist. Einige Oxidationsprozesse sind sogar vorteilhaft. Blechdienstleistungen. 

 

Welche zwei Arten von Korrosion gibt es? 

Die beiden häufigsten Korrosionsarten bei CNC-bearbeiteten Teilen sind galvanische Korrosion und Lochfraßkorrosion. Es gibt jedoch noch weitere Korrosionsarten, die hier aufgeführt sind;

• Spalt 
• Intergranular 
• Uniformangriff
• Erosionskorrosion
• Biologische Korrosion
• Spannungsrisskorrosion 
• Selektive Auslaugung

Die Art der Korrosion hängt von der Umgebung und der Materialzusammensetzung ab. Jede Korrosionsart wirkt über einen anderen Mechanismus auf das Metall. 

Weitere Details zu den Mechanismen folgen im nächsten Abschnitt.

galvanische Korrosion 

Galvanische Korrosion tritt auf, wenn zwei Metalle einer korrosiven Umgebung ausgesetzt sind. Dabei bildet sich ein Elektrodenpotenzial, das zur Korrosion führt. Eine elektrische Verbindung zwischen zwei solchen Metallen bewirkt, dass das elektroaktivere Metall zur Anode wird. 

Galvanische Korrosion 

Diese Art von Korrosion tritt beispielsweise dort auf, wo Stahlschrauben zur Befestigung von Kupferplatten verwendet werden. Es gibt verschiedene Maßnahmen gegen galvanische Korrosion, die wirksamste ist jedoch, die Verwendung unterschiedlicher Metalle zu vermeiden.   

Lochkorrosion

Lochfraßkorrosion ist eine Korrosionsart, die Löcher im Metall erzeugt, insbesondere wenn dieses über eine schützende Oxidschicht verfügt. Edelstahl ist besonders anfällig für diese Korrosionsart. Diese zerstörerische Korrosion wird häufig durch sekundäre Einflüsse wie Spaltkorrosion, Kratzer oder chemische Angriffe ausgelöst. 

Spaltkorrosion

Spaltkorrosion

Spaltkorrosion tritt bei lokalisierten Korrosionsangriffen in Spalten überlappender Verbindungen auf. Sie kann entstehen, wenn der Bereich korrosiven Umgebungen ausgesetzt ist. Auch teilweise geschützte Metallabschnitte sind anfällig für Spaltkorrosion. 

Interkristalline Korrosion

Interkristalline Korrosion

Korngrenzen in einem Metall können Verunreinigungen enthalten oder verarmen lassen; diese Veränderungen können interkristalline Korrosion begünstigen. Diese Korrosionsart tritt häufig bei geschweißtem Edelstahl auf. Auch eine Wärmebehandlung kann diese Korrosion verstärken. 

Gleichmäßiger Angriff (Korrosion)

Bei gleichmäßiger Korrosion wird die gesamte Materialoberfläche einem weitgehend gleichmäßigen Korrosionsangriff ausgesetzt. Diese Korrosionsart geht von den mit dem Elektrolyten in Kontakt stehenden Kathoden- und Anodenbereichen aus und verändert sich ständig. 

Erosion-Korrosion

Erosionskorrosion tritt auf, wenn ein Elektrolyt mit hoher Geschwindigkeit fließt und so ein abrasives Milieu schafft, das die Korrosion verstärkt. Die Korrosion verschlimmert sich, wenn der Elektrolyt Feststoffe enthält. Daher weisen bestimmte Metalle spezifische Schwellenwerte für die Elektrolytflussgeschwindigkeit auf. 

Biologische Korrosion

Metallangriffe können auch von biologischen Elementen ausgehen. Diese Korrosion kann entweder durch mikrobiell induzierte Korrosion (MIC) oder durch Makrofouling verursacht werden. 

Spannungsrisskorrosion

Spannungsrisskorrosion tritt bei bestimmten Legierungen auf, wenn eine der folgenden Schwellenwertbedingungen erfüllt ist:  

• Ätzende Umgebung
• Metallzusammensetzung 
• Metallstruktur
• Zugspannung
• Temperatur 

Spannungsrisskorrosion ist bei Edelstahl und Messinglegierungen weit verbreitet. 

Selektives Auslaugen (Entlegierung)

Selektive Auslaugung

Selektive Auslaugungskorrosion tritt bei Metallen mit metallurgisch unterschiedlichen Oberflächen auf. Dieses Problem kann beispielsweise bei Messing vorkommen, einer Legierung aus Kupfer und Zink. In korrosiver Umgebung korrodiert Zink und hinterlässt Kupfer, was zu einer Farbveränderung führt. 

Auswirkungen von Korrosion 

Die Rentabilität eines Unternehmens leidet unter den Folgen von Sicherheitsbeeinträchtigungen, geringerer Leistungszuverlässigkeit, verkürzter Bauteillebensdauer und allgemeiner geringerer Zuverlässigkeit. Das Risiko eines plötzlichen Ausfalls von Teilen oder Komponenten ist allgegenwärtig. Solche Risiken lassen sich durch die sachgemäße Anwendung von … minimieren. Oberflächenbehandlungen von Blechen und andere Behandlungen von Metallteilen. 

Das Vorhandensein dieser Effekte ist bereits gravierend, doch noch besorgniserregender ist, dass sie sich mit der Zeit verstärken. Ein Problem kann als bloßer Oberflächenfehler beginnen, sich aber innerhalb weniger Monate zu einem schwerwiegenden Strukturversagen ausweiten, wie es bereits bei Brücken und anderen Bauwerken zu beobachten war. 

Korrosion an einer Brücke

Materialien, die Korrosion erleiden 

Alle Metalle und Legierungen können korrodieren, aber die Geschwindigkeit und der Schweregrad hängen von der Umgebung, der Reaktivität des Metalls und der chemischen Zusammensetzung des Metalls ab. Während korrosionsbeständige Metalle So wie Platin und Gold Ausnahmen darstellen, zählen Zink und Magnesium zu den korrosionsanfälligsten Metallen. Dieser variable Widerstand lässt sich aus dem Elektrodenpotenzial des Metalls bestimmen oder vorhersagen. 

Das Elektrodenpotenzial ist eine Messgröße in der Elektrochemie und Korrosionstheorie. Es beschreibt die Fähigkeit eines Materials, in einer elektrochemischen Reaktion Elektronen abzugeben oder aufzunehmen. 

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den Elektrodenpotentialen für einige der häufig CNC-bearbeiteten Metalle.

Metall	Elektrodenpotential
Magnesium (Mg)	-2.37
Aluminium (Al)	-1.66
Zink (Zn)	-0.76
Eisen (Fe)	-0.44
Stahl (Kohlenstoffstahl, ca. Fe)	-0.44
Nickel (Ni)	-0.25
Titan (Ti)	-0.17
Kupfer (Cu)	+0.34
Edelstahl (Fe-Cr-Ni-Legierung)	+0.40 (ca.)
Messing (Cu-Zn-Legierung)	+0.45 (ca.)

 

So verhindern Sie Korrosion

Wirksamer Korrosionsschutz in Blechbearbeitungsprozesse Dies umfasst eine Kombination verschiedener Strategien, vor allem elektrochemische Schutzverfahren, die richtige Materialauswahl, den Einsatz von Korrosionsinhibitoren, Oberflächenbehandlungen und Oberflächenveredelungen. 

Diese Strategien sind darauf ausgelegt, verschiedene Stadien der Oxidationskorrosion zu adressieren. Die effektivsten Korrosionsschutzmethoden kombinieren verschiedene Strategien unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, der Materialart und der Kosten. 

 

Der Unterschied zwischen Oxidation und Korrosion

Oxidation und Korrosion bezeichnen unterschiedliche chemische Prozesse, die sich aufgrund der Prozessart, der Schutzwirkung und der Reversibilität unterschiedlich auf CNC-bearbeitete Teile auswirken. 

Nachfolgend sind die wichtigsten Unterschiede in einer Vergleichstabelle aufgeführt:

Element	Oxidation	Korrosion
Definition	Chemische Reaktion unter Beteiligung von Sauerstoff	Zerstörerische Zersetzung von Metall
Betroffene Materialien	Alle Metalle	Spezielle Metalle und ihre Legierungen
Auswirkung auf das Material	Schädlich oder schützend	schädigt häufig das Material
Reversibilität	Es kann manchmal umgekehrt werden.	Irreversible Schäden
Schnelligkeit	Kann schnell oder langsam sein	Typischerweise langsamer Abbau
Beispiel	Aluminiumoxidschicht	Stahl rostet
Schutz	Kann eine Schutzbarriere bilden	Benötigt Schutz

 

Was ist Rosten?

Rost ist die ausschließliche Korrosion von Eisen oder eisenhaltigen Metallen, bei der durch die Reaktion von Eisen, Wasser und Sauerstoff Eisenoxid entsteht. Rostbildung ist ein fortschreitender und irreversibler Prozess. Daher ist Vorbeugung stets die empfohlene Maßnahme gegenüber der Beseitigung von Rostschäden. 

 

Drei Arten von Rost

Rost kann in drei verschiedenen Formen auftreten: schwarzem, rotem und gelbem Rost. Jede Art unterscheidet sich in Aussehen, Gefährdungsgrad und Entstehungsweise. 

Schwarzer Rost

Schwarzer Rost

Schwarzer Rost ist eine dünne Schicht aus Eisen(II)-oxid (Fe₃O₄), die sich in sauerstoffarmen Umgebungen bildet. Normalerweise entwickelt ein Metall diesen Rost, wenn es von einer Schutzschicht umgeben ist, die einen schnellen Abbau verhindert. 

Roter Rost

Roter Rost ist hydratisiertes Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃·H₂O) und bildet sich in Umgebungen mit hohem Sauerstoff- und Wassergehalt. Die Korrosion verläuft gleichmäßig, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Roter Rost

Gelber Rost

Gelber Rost oder Eisen(III)-oxid-hydroxid FeO(OH)H₂O bildet sich dort, wo viel Feuchtigkeit vorhanden ist. Man findet ihn hauptsächlich in der Nähe von stehendem Wasser. 

Gelbrost

Ist Rosten eine chemische Veränderung? 

Ja, Rosten ist eine chemische Reaktion, bei der Eisen oder seine Legierung Feuchtigkeit und Sauerstoff ausgesetzt wird. In diesem oft langsamen Prozess verbinden sich Eisenatome mit Sauerstoffatomen und bilden Eisenoxide. Dadurch werden die Bindungen zwischen den Eisenatomen schwächer. 

Zunächst reagiert Eisen mit Sauerstoff und gibt Elektronen ab. Die Anwesenheit von Wasser beschleunigt diesen Prozess. Anschließend bilden sich Eisenhydroxide. Was ist also Eisenoxid? Beim Wasserverlust (Trocknung) wandeln sich die Eisenhydroxide in Oxide um, beispielsweise in Fe₂O₃, die als rötlich-brauner Rost sichtbar werden. 

Die Gesamtreaktion für die Bildung von Rost lautet:

4Fe+3O2​+6H2​O→4Fe(OH)3​

Dieses trocknet und dehydriert dann und bildet Oxide, wie unten dargestellt:

4Fe(OH)3​→2Fe2​O3​⋅3H2​O+3H2​O

 

Unter welchen Bedingungen entsteht Rost? 

Rost bildet sich und beschleunigt sich unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Feuchtigkeit, dem Vorhandensein von Sauerstoff, Temperatur, Umgebung und Oberflächenbeschaffenheit.

Verfügbarkeit von Wasser (Feuchtigkeit)

Feuchte Umgebung

Wasser ist ein wichtiger Elektrolyt bei der Rostbildung. Es beherbergt die für das Rosten notwendigen Redoxreaktionen. 

Vorhandensein von Sauerstoff

Sauerstoff ist ein grundlegendes Element beim Rosten. Die am besten belüfteten Bereiche sind aufgrund des reichlich vorhandenen Sauerstoffs am gefährlichsten. 

Temperatur 

Die Temperatur spielt eine entscheidende Rolle beim Rosten. Im Allgemeinen beschleunigen hohe Temperaturen chemische Reaktionen, wozu auch das Rosten gehört. 

Arbeitsumfeld 

Sowohl saure als auch alkalische Umweltbedingungen fördern die Rostbildung, wobei saure Bedingungen dies stärker tun.  

Zustand der Oberfläche

Feuchtigkeit kann sich auf verschmutzten Oberflächen absetzen und so die Rostbildung verstärken. Ablagerungen oder die Oberflächenbeschaffenheit selbst können die Ansammlung von Feuchtigkeit begünstigen. 

 

Materialien, die häufig von Rost betroffen sind

Exposition und Anfälligkeit bestimmen, wie Rost ein Material beeinflusst. 

Zusammenfassend folgt hier eine Liste der am häufigsten betroffenen Materialien: 

• Kohlenstoffstahl (insbesondere kohlenstoffarmer Stahl)
• Schmiedeeisen 
• Gusseisen Kochgeschirr 
• Reines Eisen 
• Niedrig- und mittelgekohlte legierte Stähle

Kohlenstoffstahlrost

Alternativtext: Rostige Kohlenstoffstahlrohre mit Rost und blaugrünen Ablagerungen auf den Oberflächen

 

Welche Metalle rosten nicht?

Zu den Metallen, die nicht rosten, gehören:

• Edelstahl
• Stahl verzinkt
• Aluminium
• Kupfer 
• Messing 
• Bronze 
• Titan 
• Platin 
• Gold 

 

So verhindern Sie Rost

Folgende allgemeine Maßnahmen können dazu beitragen, Rost an Teilen und Geräten zu verhindern: 

1. Reinigen Sie Geräte und Maschinen regelmäßig 
2. Gegenstände an einem trockenen Ort aufbewahren
3. Regelmäßige Inspektionen von rostanfälligen Geräten
4. Verwendung korrosionsbeständiger Materialien wie verzinktes Blech
5. Lackier- oder Beschichtungsanlagen 
6. Verwendung von Trockenmitteln
7. Bewegliche Teile schmieren
8. Rostschutzmittel auftragen

 

Ist Rost dasselbe wie Korrosion?

Nein, und das Verständnis von Korrosion und Rost ist entscheidend für die Unterscheidung dieser Begriffe. Rost ist eine Form der Korrosion, die Eisen und seine Legierungen befällt. Korrosion ist also ein Oberbegriff für die allmähliche Zersetzung von Metallen durch chemische oder elektrochemische Reaktionen.

 

Kann Rost als Oxidation bezeichnet werden?

Ja, Rosten kann man auch Oxidation nennen. Genauer gesagt handelt es sich um die Oxidation von Eisen oder seinen Legierungen zur Bildung von Eisenoxiden. 

 

Vergleichstabelle: Korrosion vs. Oxidation vs. Rost

Hier ist eine Vergleichstabelle für verschiedene Elemente von Korrosion, Oxidation und Rost. 

Element	Korrosion	Oxidation	Rest
Definition	Metallzersetzung aufgrund chemischer Reaktionen	Elektronenverlust aus einem Material	Korrosion von Eisen bildet Oxide.
Effekte	Verlust der strukturellen Integrität	Veränderungen der Materialzusammensetzung	Bildung von rotbraunen Fragmenten
Betroffene Materialien	Alle Metalle	Metalle und Nichtmetalle	Eisen und Eisenlegierungen
Treibmittel	Metall, Sauerstoff, Feuchtigkeit.	Sauerstoff	Eisen, Sauerstoff, Feuchtigkeit.
Prävention und Kontrolle	Beschichtung, kathodischer Schutz	Sauerstoffexposition vermeiden	Galvanisierung, Lackierung

Kontakt aufnehmen um mehr über Präventions- und Schutzstrategien gegen die oben genannten Probleme zu erfahren.

Fazit 

Die drei metallbezogenen Phänomene weisen zwar gewisse Ähnlichkeiten auf, doch wie diese Diskussion gezeigt hat, besitzt jedes von ihnen einzigartige Ursachen und Wirkungen. Metalle und Metalllegierungen für die CNC-Bearbeitung und verwandte Projekte sollten daher danach ausgewählt werden, wie sie auf diese Phänomene reagieren. 

Es gibt auch Möglichkeiten, verschiedene Metalle trotz ihrer Anfälligkeit für Rost, Korrosion und Oxidation zu verwenden. Unsere Experten erklären Ihnen alle Details dieser Phänomene und wie Sie damit umgehen können. Nehmen Sie Kontakt mit ProleanTech auf, um weitere Informationen zu erhalten und um Anfrage