Werkstofftechnik Maschinenbau

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11.2.1 Lösungstension
Taucht man ein Metall (z. B. Eisen) in eine wäss rige
Lösung (Elekt roly t), dann haben die Metall-Ionen
(Me) das Be stre ben, das Me tall gitter zu verlassen
und in Lösung zu ge hen. Dieser Me tallauflösungs -
prozess ist die anodi sche Teilre aktion der elektro -
chemischen Korrosion und wird als Lösungsten -
sion bezeichnet (Bild 1).
Die Ionen verschiedener Me talle haben eine unter -
schiedli che Tendenz in Lösung zu ge hen d. h. eine
unterschiedliche Lösungstension.
Durch das in-Lösung-gehen po si tiver Metall-Io nen
bleibt eine äquivalente An zahl Elektronen im Me tall -
gitter zurück. Das Me tall lädt sich zuneh mend nega -
tiv auf. Aufgrund elektrostati scher An zie hungs kräfte
zwischen Metallgitter und po sitiv geladenen Metall-
Io nen können jedoch zu nehmend weniger Ionen das
Gitter verlassen. Gleichzeitig scheiden sich auf der
Metalloberflä che in zunehmen dem Maße Metall-Io -
nen aus der Lösung wieder ab so dass sich letztlich
zwi schen diesen beiden Vor gängen ein dy nami -
sches Gleichgewicht einstellt (Bild 1):
Me Me z+ + z · e –
Beispiel: Fe Fe 2+ + 2 · e –
Der anodische Teilstrom der Metallauflösung d. h.
der Oxidationsreaktion (I A) entspricht dem katodi -
schen Teilstrom (I K) aus der Reduktionsreaktion.
Durch die im Mittel im Kristallgitter verbleibenden
Elektro nen lädt sich das Metall negativ auf. Dieses
Gleichge wichtspotenzial lässt sich messen. Hierzu
verbin det man die Probe (Arbeitselekt rode) über ein
Volt meter mit ei nem Prüf normal. Das Gleich ge -
wichts poten zial lässt sich dann als Potenzial diffe -
renz (Spannung) zu diesem Prüf normal er mitteln.
Um die Messungen zu standardisieren, verwendet
man als Prüfnormal in der Regel eine Normalwas -
ser stoff elekt rode (mit Wasserstoff gas um spültes
Platin blech (Bild 2). Der dort ablaufenden Reaktion:
2 H2O + H2 H3O + + 2 e –
hat man aus praktischen Gründen willkürlich das Normal-
oder Standard po tenzial E° = 0 V zugeordnet.
11.2.2 Elektrochemische
Spannungsreihe
11 Korrosion und Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe
Bild 1: Anodische Teilreaktion (Metallauflösung) der elektrochemischen
Korrosion
Bild 2: Prinzip der Messung von Gleichgewichtspotenzialen
mit Hilfe einer Normalwasserstoffelektrode
Führt man die beschriebene Messung des Nor malpoten zials mit vielen Metallen durch und ordnet die ge -
gen Nor malwasserstoffelektrode ermittelten Potenzialdifferenzen der Größe nach, dann erhält man die
elektroche mische Spannungs reihe der Metalle (Tabelle 1, Seite 543). Sie hat eine große Be deutung für das
Ver ständnis und die Vorher sage von Korrosi onsprozessen. Je höher das Normal potential ei nes Me talls,
desto edler ist es, desto weniger unterliegt es der Korrosion.
Alle Metalle mit negativem Normalpotenzial werden als unedel, diejenigen mit positivem Normalpotenzial
werden als edel bezeichnet.