A3 Korrosion

Thema

Dieses Metall zersetzt sich in Kontakt mit einem bestimmten Medium durch eine elektrochemische Reaktion an seiner Oberfläche. Diese elektrochemische Reaktion, und nicht eine einfache chemische Reaktion, ist für die Korrosion des Metalls verantwortlich, da sie einen Ladungstransfer zwischen Metall und Medium beinhaltet und nicht nur einen direkten Atomaustausch. Aufgrund dieses Ladungstransfers ist die Massenverlustrate des Metalls gemäß dem Faradayschen Induktionsgesetz direkt proportional zum durch diese Reaktion erzeugten Strom.

Die Tatsache, dass diese elektrochemische Reaktion Metall an der Oberfläche verbraucht, führt gleichzeitig zur Bildung einer Oxidschicht. Deren Beschaffenheit hängt, wie ein anderes Modell dieses Systems zeigt, von der Zusammensetzung des Metalls ab. Das Pilling-Bedworth-Verhältnis sagt voraus, ob diese Oxidschicht das darunterliegende Metall schützt. Es vergleicht das Volumen des neu gebildeten Oxids mit dem Volumen des Metalls, das für dessen Bildung verbraucht wurde. Wenn sich das Pilling-Bedworth-Verhältnis dem Wert eins annähert, ist die entstehende Oxidschicht dicht und haftend. Sie schützt das darunterliegende Metall und verlangsamt die elektrochemische Reaktion. Weicht das Pilling-Bedworth-Verhältnis deutlich von diesem Wert ab, ist es entweder zu niedrig oder zu hoch, wird die Oxidschicht porös oder reißt. Dadurch verliert sie ihren Schutz für das Metall und die elektrochemische Reaktion kann fortschreiten. Dieselbe elektrochemische Reaktion verläuft auf der nicht durch die Oxidschicht geschützten Metalloberfläche mit einer Geschwindigkeit, die durch die anodische Überspannung der Reaktion bestimmt wird: wie stark das elektrische Potenzial der Metalloberfläche im Verlauf der Reaktion von seinem Gleichgewichtspotenzial abweicht. Eine höhere anodische Überspannung bedeutet, dass gemäß dem durch die Tafel-Gleichung beschriebenen exponentiellen Verhalten auch der durch diese elektrochemische Reaktion erzeugte elektrische Strom größer ist.

Daher bestimmt dieses Modell, basierend auf der elektrochemischen Reaktion und der Massenverlustrate, für die es entwickelt wurde, den tatsächlichen Korrosionsstrom dieses Metalls aus dem Schnittpunkt der Tafel-Kurve dieser anodischen Reaktion mit der entsprechenden Tafel-Kurve der komplementären kathodischen Reaktion, die gleichzeitig im selben Medium abläuft. Am Schnittpunkt der beiden Kurven ist der von der einen Reaktion erzeugte Strom exakt gleich dem von der anderen verbrauchten Strom. Dieser gemeinsame Strom an diesem Schnittpunkt stellt den Korrosionsstrom des Metalls dar. Da dieser Korrosionsstrom an diesem Schnittpunkt größer ist, ist gemäß dem Faradayschen Gesetz, das zur Entwicklung dieses Modells verwendet wurde, auch die Massenverlustrate des Metalls höher.

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