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Kartei Details
| Karten | 23 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 12.06.2014 / 23.06.2023 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/werkstoff_und_oberflaechentechnik_korrosion
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Geben sie die an Anode und Kathode ablaufenden Teilreaktionen bei der Sauerstoffkorrosion
an (allgemeiner Fall).
Anode: (Oxidation)
Me -> Me (2+) + 2e-
Kathode: (Reduktion)
1/2O2 + H2O + 2e- -> 2OH
1.2 Welche grundsätzlichen Möglichkeiten des Korrosionsschutzes gibt es?
Schematische Skizze anhand eines Korrosionselementes.
• Werkstoff- und konstruktionsbezogene Maßnahmen
• Veränderung des Angriffsmediums
• Elektrochemischer Eingriff in die Korrosionsreaktion
• Trennung von Medium und Werkstoff durch Überzüge und Beschichtungen
1: Trennen von Anode und Katode
2: Schutzschichten
3: Verändern des elektrochemischen Potenzials
Was ist aktiver und passiver Korrosionsschutz? Nennen Sie je ein Beispiel.
Aktiv: Direkter Eingriff auf den Werkstoff oder Angriffsmedium um die Korrosion zu verhindern/verlangsamen
Opferanode, WS auswahl
Passiv: Beschichtungen und Überzüge
Lack, Verzinken
Paarweiser Vergleich: Welcher Werkstoff hat die bessere allgemeine Korrosionsbeständigkeit
und warum (beschreiben und evtl. Gefügeskizzen)?
- Al99,9 / Al99,5
- AlMg3 / AlCu4,5Mg
- CuZn37 / CuZn39Pb3
- X2CrTi12 / X2CrNi18-9
- Al99,9 / Al99,5 höhere Reinheit ->höhere Beständigkeit
- AlMg3 / AlCu4,5Mg einphasige Leg. sind mehrphasigen vorzuziehen;besonders wenn die Leg.Elemente in der Spannungsreihe weit auseinanderliegen
- CuZn37 / CuZn39Pb3 siehe AlMg3
- X2CrTi12 / X2CrNi18-9 höherer Chrom- und Nickelgehalt bedeutet bessere Beständigkeit; Titan hat darauf keine Auswirkungen(Schweißbarkeit)
Nennen Sie die typische Zusammensetzung eines nichtrostenden austenitischen Stahls.
Eisen-Chrom-Nickel(Molybdän)Legierungen mit <0,1% C
Was versteht man unter Passivierung?
Schutzschichtbildung an der Oberfläche durch Reaktion zwischen dem Metall und der Umgebung;
der Korrosionsangriff wird stark gehemmt oder fast völlig unterbunden
sehr dünne (2 – 10 nm), festhaftende Oxidschichten
Nennen Sie 3 Metalle, deren gute Korrosionsbeständigkeit in oxidierenden Medien auf
Passivierung beruht.
Al,Ti,Cr
Erläutern Sie das Prinzip des kathodischen Korrosionsschutzes.
Was versteht man in diesem Zusammenhang unter einer Opferanode?
Welche Werkstoffe kommen als "Opferanodenwerkstoffe" für den kathodischen Korrosionsschutz
von Stahl in Betracht?
Das zu schützende Metall/Bauteil wird mit einem unedleren Stück Metall(Opferanode) kurzgeschlossen die sich mit der Zeit auflöst.
Sie muss also für eine entsprechende Lebensdauer bemessen sein und/oder rechtzeitig ausgewechselt werden
Unedlere Metalle kommen dafür in Betracht Bei Stahl z.B. Magnesium
Was ist ein Inhibitor?
Inhibitoren sind Zusätze zum Elektrolyt die bereits bei geringen Mengen den Korrosionsvorgang bremsen.
Elektrolytspezifisch entwickelt;ggf Mischungen ;Dosierung wichtig ; eingesetzt bei: Säuren, Ölen,Schmierstoffen, Kühlmitteln
Wirkungsweise metallischer Überzüge, besonders Zn und Sn auf Stahl. Wie wirken
sich Verletzungen (z. B. Kratzer) in der Schutzschicht aus?
Ausbildung einer Schutzschicht aus Zn-Carbonaten
Bei Verletzungen wirkt das unedlere Zink als Opferanode
Korrosionshemmende Pigmente in organischen Beschichtungen. Nennen Sie zwei
Beispiele. Wirkungsweise?
Zink und Zinkverbindungen
Durch welche Kombinationsbehandlung kann eine besonders langlebige Oberflächenbeschichtung bei Stahl erreicht werden?
Duplex-Verfahren: Verzinkung mit anschließender organischer Beschichtung
Eine im Erdboden verlegte Rohrleitung aus Stahl L290NB (unlegierter Baustahl) soll
kathodisch mit Fremdstrom geschützt werden. Skizzieren Sie den grundsätzlichen Aufbau
eines solchen Systems.
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Warum ist der Oberflächenzustand von nichtrostenden Stählen (und anderen Werkstoffen)
für deren Korrosionsbeständigkeit so wichtig? (Denken sie z. B. an Fertigungsvorgänge
wie Schweißen, Schleifen usw.)
Es ist darauf zu achten, dass die Oberfläche bei den Fertigungsvorgängen nicht beschädigt oder verunreinigt wird.
Korrosive Medien können dabei auf die Oberflächen gelangen und die ggf. vorhandene Passivschicht verletzen und Lochkorrosion hervorrufen.
Ein weiteres Beispiel sind Schweißspritzer die Gefügeveränderungen durch die hohe Temperatur hervorrufen können und danach verschiedene Korrosionsarten hervorrufen.
Korrosionsart Kontaktkorrosion (Bimetallkorrosion)
Von welchen Einflussgrößen hängt das Ausmaß der Korrosion ab?
Bilden zwei verschiedene metallische Werkstoffe ein Korrosionselement, wird das unedlere Metall zur Anode und geht in Lösung; das edlere Metall ist die Katode. Diese auch als Kontaktkorrosion bezeichnete Korrosionsart tritt häufig bei Mischkonstruktionen auf, z. B. im Maschinen- und Apparatebau an Niet-, Schraub- oder Schweißverbindungen
Wichtige Einflussgrößen sind: Potenzialdifferenz der beiden Metalle, Größenverhältnis Anode/Kathode (ungünstig: A klein, K groß), Temperatur und Leitfähigkeit des Elektrolyten.
Geben Sie ein Beispiel für eine korrosionsschutzgerechte Konstruktion? Skizze.
Offene Profile so anordnen dass sich keine Elektrolyte oder Verunreinigungen wie Stäube in bspw. Winkeln sammeln können.
Von welchen Parametern hängt die Lebensdauer einer Beschichtung entscheidend
ab?
Von der Atmospähre und verunreinigungen
Von der schichtdicke
Was versteht man unter "Feuerverzinken" von Stahl?
Eintauchen des Stahlteils in flüssiges Zink (T=450°C) -> es entsteht eine auflegierte Schicht verschiedener Phasen (Zn Carbonate)
Welche Schichtdicken können beim Feuerverzinken von Stahl im Allgemeinen erreicht
werden? (Stückverzinken / Bandverzinken)
Stückverzinken: 150µm
Bandverzinken: 20µm
Welches Problem kann beim Verzinken von hochfesten Stählen (> 320 HV) auftreten?
Wasserstoffversprödung
Die Wasserstoffversprödung tritt insbesondere beim Schweißen und beim galvanischen Verzinken von Stählen mit hoher Zugfestigkeit (z. B. Schrauben ab Festigkeitsklasse 10.9 und höher) auf. Der Wasserstoff wird an dem kathodisch geschalteten Stahl gebildet ( H+ von säure hcl beim beizen vor dem verzinken) und diffundiert in den Stahl.
Sprödbruch kann auftreten dadurch das die wasserstoffatome sich zu molekülen verbinden und nicht mehr durch das gefüge fiffundieren können , sich sammeln und so große drücke hervorrufen die das bauteil sprengen
Auch erst nach tagen/wochen
Was ist "Chromatieren"? Warum macht man das?
Gelb-, Grün-, Oliv- und Schwarzchromatierung z. B. bei Schrauben.
Eintauchen verzinkter teile in chromsäure ->zinkchromat ->noch bessere korrosionseigenschaften
Chrom(VI)-Problematik ->krebserregend
Welche Schutzdauer kann in Wilhelmshavener Luft mit einer Zinkschicht (auf Stahl)
von etwa 50μm Dicke erwartet werden?
40-50 jahre je nach atmosphäre
Skizzieren und erläutern Sie das Prinzip des Galvanisierens (ECD = electrochemical
deposition) am Beispiel des Vernickelns.
Auch Galvanisieren dabei wird das werkstück als kathode und eine Nickelanode im Elektrolytbad unter ausßenstrom gebracht
das nickel scheidet sich auf der oberfläche das werkstücks ab
K: Ni++ + 2e- -> Ni
A: Ni -> Ni++ + 2e-
Beschreiben Sie schematisch das Eloxieren (Anodisieren) von Aluminium. Welche
Schichtdicken lassen sich erreichen, welche Eigenschaften haben diese Schichten
bzw. die Bauteile, nennen Sie Anwendungsbeispiele
Art galvanische zelle:
Anionen wie OH- werden an der anode entladen und es bildet sich atomarer sauerstoff der mit der AL-Anode reagiert
Schichtdicken bis 30µm
besonderes verfahren: Hartanodisieren bis zu 300µm
• Erhöhte Korrosionsbeständigkeit im pH-Bereich von 5 – 8
• Hervorragende Haftfestigkeit der Al2O3-Schicht
• Hohe Verschleißfestigkeit wegen erhöhter Härte der Al2O3-Schicht
• Elektrisch isolierend
• Färbbarkeit durch Einlagerung organischer Farbstoffe
• Toxische Unbedenklichkeit
• Beibehaltung der Oberflächenstruktur
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