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Korrosionsschutz für Metalle
Anleitung und Auswahl
Dr.-Ing. Karlheinz Baumann
123 Bilder und 35 Tabellen
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2. Ursachen und Erscheinungsformen der Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1. Begriff Korrosion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2. Wirtschaftliche Bedeutung der Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3. Korrosionsarten und ihre Erscheinungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.1. Gleichmässiger Flächenabtrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.2. Ungleichmässiger Flächenabtrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.3. Korrosion bei zusätzlicher mechanischer Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4. Korrosionsmechanismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3. Korrosionsschutzmassnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1. Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2. Aktiver Korrosionsschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.1. Massnahmen am Bauelement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.1.1. Wahl des Werkstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.1.2. Korrosionsschutzgerechtes Konstruieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Wahl des Standorts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Gestalterische Grundregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Korrosionsschutzgerechte Werkstoffpaarung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Beschichtungsgerechte Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2. Massnahmen am Wirkmedium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2.1. Aufbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2.2. Inhibierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.3. Elektrochemischer Korrosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3. Passiver Korrosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.1. Beschichtungstechnische Grundoperationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3.2. Voraussetzungen für die Beschichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3.2.1. Oberflächenbeschaffenheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3.2.2. Entfetten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.3.2.3. Chemische Oberflächenvorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.2.4. Mechanische und thermische Oberflächenvorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3.3. Beschichtungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3.3.1. Schmelztauchen (Feuermetallisieren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
1

3.3.3.2. Metallspritzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3.3.3. Galvanische Metallabscheidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3.3.4. Stromlose Metallabscheidung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.3.3.5. Thermodiffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3.3.6. Herstellung anorganisch-nichtmetallischer Schutzschichten . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3.3.7. Auftragen von Anstrichstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.3.3.8. Aufschmelzen von Plastpulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4. Korrosionsschutzstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.1. Metalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.1.1. Zink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.1.2. Aluminium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.2. Emails . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.3. Beschichtungsplaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.3.1. Epoxidharz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.3.2. Polyester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.3.3. Polyamid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
4.3.4. Polyethylen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.3.5. Ethylen-Vinylacetat-Copolymere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
4.3.6. Polyvinylchlorid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.3.7. Sonstige Beschichtungsplaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.3.8. Gummi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.4. Anstrichstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.4.1. Zusammensetzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.4.2. Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.4.2.1. Öl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
4.4.2.2. Alkydharze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.4.2.3. Chlorpolymere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4.4.2.4. Cellulosenitrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.4.2.5. Polyurethan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
4.4.2.6. Silikonharz und Organosilikat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.4.2.7. Acrylatharz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.4.2.8. Sonstige Bindemittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.4.3. Bezeichnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.5. Anstrichsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.6. Öle, Fette und Wachse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5. Schutzschichtauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.1. Korrosionsschutzauswahl als System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5.2. Struktur der Korrosionsschutzauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.3. Auswahlmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.4. Analyse der Eingangsgrössen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.4.1. Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.4.2. Wirkmedien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.4.2.1. Atmosphäre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
2

5.4.2.2. Wasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.4.2.3. Erdboden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.4.3. Nutzungsdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5.4.4. Zusätzliche Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
5.4.5. Fertigungsbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
5.5. Auswahlschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.5.1. Verknüpfung von Werkstoff und Wirkmedium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.5.1.1. Korrosionsverhalten un- und niedriglegierten Stahls . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5.5.1.2. Auswirkung der Korrosion auf die Tragfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
5.5.1.3. Ermittlung von Korrosionszuschlägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.5.2. Abhängigkeit der Schutzwirkung von der Dicke der Korrosionsschutzschicht . . . . . 182
5.5.3. Auswahl des Schichtstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
5.5.3.1. Auswahlprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
5.5.3.2. Schmelztauchschutzschichten (Feuerzinkschichten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
5.5.3.3. Metallspritzschutzschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
5.5.3.4. Galvanische Schutzschichten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
5.5.3.5. Anstriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
5.5.3.6. Duplexsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
5.5.3.7. Plastschutzschichten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
5.5.3.8. Temporäre Schutzschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
5.5.3.9. Anodische Oxidschichten auf Aluminium und seinen Legierungen . . . . . . . . . . . 213
5.5.4. Zusammenhang von Beschichtungsverfahren und Schutzstoff . . . . . . . . . . . . . 216
5.6. Technischer Vergleich von Schutzvarianten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
5.7. Ökonomischer Vergleich von Schutzvarianten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5.7.1. Wahl der Vergleichsmethode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5.7.2. Preisvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
5.7.3. Aufwandsvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.7.4. Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6. Schutzschichtprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Sachwörterverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
3