Korrosion und Korrosionsschutz

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Korrosion

und Korrosionsschutz

Von

Dr. rer. nat. HELMUT O R T H

Professor für Technische Chemie an der Fachhochschule Esslingen a. N.

Mit 257 Abbildungen und 54 Tabellen

wowa

WISSENSCHAFTLICHE VERLAGSGESELLSCHAFT MBH STUTTGART

1974

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Inhaltsübersicht

1. Definition und Bedeutung der Korrosion 1 1.1. Die Ursachen der Korrosion 1 1.2. Elektrochemische Grundlagen 4 1.3. Deckschichtbildung 10 1.4. Die Überspannung 11 1.5. Strom-Spannungs-Kurven 12

2. Die Korrosionsarten bei Metallen 18 2.1. Die chemische Korrosion 18 2.2. Die Kontaktkorrosion 19 2.3. Die elektrochemische Korrosion 20 2.4. Die Wasserstoffkorrosion 22 2.5. Die Sauerstoffkorrosion 24 2.6. Korrosion durch Ionen höherer Wertigkeit 27 2.7. Selektive Korrosion 28 2.8. Spongiose oder Grafitierung von Gußeisen 31 2.9. Spannungsrißkorrosion 31 2.10. Schwingungsrißkorrosion 37 2.11. Erosionskorrosion 38 2.12. Kavitation 40 2.13. Lochkorrosion 40 2.14. Reibkorrosion 45 2.15. Filigrankorrosion 48 2.16. Metalloxidation bei höherer Temperatur 48

3. Korrosion und Alterung von Kunststoffen 53 3.1. Angriffe durch Lösungsmittel Si 3.2. Spannungsrißkorrosion 54 3.3. Angriff durch energiereiche Strahlen 55 3.4. Wärmealterung 59 3.5. Temperatur-Zeit-Grenzen 60 3.6. Thermischer Schock 65 3.7. Kettenspaltung 65 3.8. Depolymerisation 65 3.9. Pyrolyse 67 3.10. Flammschutzmittel 68 3.11. „Chemische" Alterung 68 3.12. Witterungsbeständigkeit 69 3.13. Autoxidation 69 3.14. Einwirkung von UV-Licht 72

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VIII Inhaltsübersicht

4. Korrosionsschutz 75 4.1. ' Zeitweiliger Korrosionsschutz 75 4.2. Korrosionsschutz durch Inhibition 76 4.3. Kathodischer und anodischer Korrosionsschutz 78 4.3.1. Kathodischer Korrosionsschutz 78 4.3.2. Anodischer Korrosionsschutz 81 4.4. Passivierbare Stähle 81 4.5. Witterungsbeständige Stähle 84 4.6. Korrosionsschutz durch Überzüge 85 4.6.1. Vorbehandlung 85 4.6.2. Entfetten 86 4.6.3. Beizen 88 4.7. Anorganische nichtmetallische Überzüge 89 4.7.1. Oxidschichten auf Eisen 89 4.7.2. Nitrieren 90 4.7.3. Phosphatieren 92 4.7.4. Borieren 96 4.7.5. Oxalieren 96 4.7.6. Emaillieren 97 4.7.7. Korrosionsschutz durch Glasschichten 101 4.8. Metallische-Überzüge 101 4.8.1. Plattieren 101 4.8.2. Schmelztauchverfahren 106 4.8.3. Diffusionsverfahren 119 4.8.4. Metallspritzverfahren 120 4.8.5. Aufdampfverfahren 124 4.8.6. Herstellung von Überzügen und Deckschichten auf elektrochemischem Wege 127 4.8.6.1. Galvanische Abscheidung 128 4.8.6.2. Kristallorientierung bei der Elektrokristallisation 130 4.8.6.3. Die Überspannungsarten .- 135 4.8.7. Ausgewählte galvanische Verfahren 136 4.8.7.1. Verzinken 140 4.8.7.2. Verkupfern 141 4.8.7.3. Vernickeln '. . . . 142 4.8.7.4. Verchromen 145 4.8.7.5. Innere Spannungen in galvanisch erzeugten Überzügen 148 4.8.7.6. Vermessingen 150 4.8.7.7. Oxidschichten auf Aluminium 152 4.8.7.8. Die anodische Oxidation von Aluminium 152 4.8.7.9. Chromatieren von Aluminium 154 4.8.7.10. Stromlose Metallabscheidung 155 4.9. Besbndere Oberflächenbearbeitungsverfahren 157 4.9.1. Funkenerosion 158 4.9.2. Elektropolieren und Elektroentgraten 158 4.9.3. 'Elektrochemische Bearbeitungsverfahren zur Formgebung von Metallen:

ECM 159

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Inhaltsübersicht IX 4.9;4. Sonderverfahren 161 4.10. Organische Überzüge 164 4.10.1. Korrosionsschutz durch Lacke 164 4.10.2. Einteilung der Lacke 165 4.10.3. Lackrohstoffe 166 4.10.4. Weichmacher 172 4.10.5. Lösungsmittel 172 4.10.6. Pigmente . . . 173 4.10.7. Hilfsstoffe 177 4.10.8. Lackherstellung 178 4.10.9. Lackierverfahren 178 4.10.10. Elektrotauchlackierung (ETL) — Elektrophoretisches Lackieren (Electro-

coating) 181 4.10.11. Lacktrocknung 182 4.10.12. Korrosionsschutz durch Kunststoffe 185 4.10.13. Epoxidüberzüge 186 4.10.14. Bitumen-Epoxid-Überzüge 186 4.10.15. Aushärtung von Monomeren auf der Blechoberfläche 186 4.10.16. Korrosionsschutz durch Plastisole und Organosole 187 4.10.17. Oberflächenveredlung mit Kunststoffpulver 190 4.10.18. Elektrochemische Abscheidung von Kunststoffen auf Aluminium und anderen NE-Metallen (Epla®-Verfahren) 192 4.10.19. Elektropolymerisation 193 5. Korrosionsprüfung 194 5.1. Einleitung 194 5.2. Freibewitterungsversuche 195 5.3. Kurzzeitversuche 201 6. Korrosionserscheinungen in verschiedenen Bereichen 217 6.1. lndustneatmosphäre T 217 6.2. Wasser 220 6.3. Boden 228 6.3.1. Korrosion im Boden durch sulfatreduzierende Bakterien 232 6.3.2. Korrosion durch Streuströme 233 6.4. Verkehrswesen 235 6.5. Lebens- und Genußmittelindustrie 238 6.6. Holzindustrie 239 6.7. Kunststoffindustrie 239 6.7.1. Korrosion durch Kunststoffe 239 6.7.2. Brennende Kunststoffe 240 6.8. Galvanotechnische Industrie 240 6.9. 'Dampfkraftwerke 241 6.10. Kernkraftwerke 246 6.11. Chemische Industrie 256 6.12. Papierindustrie 260 6.13. Konstruktion und Korrosion 260

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X Inhaltsübersicht

7. Anhang 266 7.1. Dichte, spezifisches Volumen und Schmelzpunkt einiger wichtiger Ge- brauchsmetalle 266 7.2^ Verzeich~nis~~der verwendeten Größen, Abkürzungen und SI-Einheiten

266 DIN-Schriften über Korrosion 266 Literatur , 271 Namen- und Sachregister 272