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Sven Mittelstädt

Sven Mittelstädt

Kartei Details

Karten 23
Sprache Deutsch
Kategorie Technik
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 12.06.2014 / 23.06.2023
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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