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->Z3, Rost und Rostschutz.
Feind aller Werkstoffe ist die Korrosion. Nach DIN 50900 versteht man hierunter die von der Oberfläche ausgehende, durch unerwünschte chemische oder eiektrochemiesche Einflüsse (Angriff) hervorgerrufende Veränderungen der Werkstoffe.Dadurch tritt auch ohne besondere Beanspruchung durch Gebrauch ein Verschleiß ein, der von Oberflächenschäden bis zur völligen Zerstörung der Werkstoffes reicht. Korrosionserscheinungen sind zum Beispiel bei Holz,Stein und Kunststoffen: das Verwittern, Verrotten und Zerfallen, bei Eisen und Stahl: das Rosten.
Da der Korrosion alljährlich bedeutete Werte zum Opfer fallen, ist der sogenannte Korrosionsschutz eine wichtige Aufgabe. Zwar kann die Korrosion nie völlig verhindert werden, doch es ist gelungen,das Fortschreiten der Zellfallserscheinungen stark zu verlangsamen stark zu verlangsamen; die Werkstoffe haben dadurch längere Lebensdauer.
Wichtigstes Arbeitsgebiet innerhalb des Korrosionsschutzes ist der Rostschutz, also die Verhinderung des Abbaus von Eisen und Stahl durch die Rostbildung.Die meisten Bemühungen zur Korrosionsbekämpfung gehen von der Aufbringung chemisch oder mechanisch-physikalisch wirkender Schutzschichten aus weniger anfälligen Materialien aus. Dadurch ist der Korrosionsschutz und Rostschutz wesentlich Sacher der Anstrichtechnik.
Vergleiche auch Teil I:->Aktive Pigmente;Bautenschutz-Anstrichstoffe:Bundesbahn Mennige, Chemische Entrostung,Eloxieren,Feuchtigkeit, Galvanisches Element, Garantiefläche, Haftgrundmittel,Hitzbeständigekeit,Korrosion,Kriechströme,Ionen, Mastenanstrich, Mennige, Mennigeersatz, Messing, Metallschutzlacke, Metallspritzverfahren, Passivieren,Phospatierung, Sandstrahlverfahren,Schichtdicke,Schweißstelleb-Anstrich,Verzinkung,Walzhaut,Zinkanstriche,Zinkstaubverfahren.
Die folgenden Ausführungen geben einen Überblick über Ursachen und anstrichtechnische Bekämpfung der Eisen- und Stahlkorrosion.
I.Die Rostbildung
Rost ist die gelbliche, braunrote oder dunkelbraune, pulverige- schuppige Oxydschicht, die sich in feuchter Luft auf Grund eines elektrochemischen Prozesses auf Eisen und Stahl bildet und zum Abbbröckeln neigt.
In Gegenwart von Säuren oder in >>saurer<< Luft verläuft die Rostbildung beschleunigt: unter dem Einfluss der Witterung und der Spuren von z.B. schwefeliger Säure aus den Abgasen der Fahrzeugmotoren,Heiz- und Industrienalagen verlieren in Deutschland die ungeschützten Eisen- und Stahlteile im Durchschnitt jährlich eine Schicht von 0,08 bis 0,15 mm durch Korrosion in Form von Rost.Allein bei den Bauten und Fahrzeugen der Deutschen Bundesbahn macht dieser Verlust gewichtsmäßig in jedem Jahr 125000t Eisen aus!
Chemisch verläuft die Rostbildung so, dass sich bei Berührung von Eisen,Luft und Wasser Eisen-II-hydroxyd bildet, das mit fortschreitendem ALterung allmählich zum praktisch wasserundlöslichen Eisen III-hydroxyd oxydiert wird.
Auch bei Nichteisenmetallen, wie Zinn,Zink,Kupfer,Blei,Messing, Aluminium und Magnesium, und deren Legierung kommt es zur Bildung von Oxydschichten infolge Einwirkung von Feuchtigkeit und Luftsauerstoff. Im Gegensatz zum Rost sind diese jedoch fester, so dass sie nicht zur Ursache von größeren Korrosionsschäden werden, sondern zum Teil eine Schutzschicht gegen weitere Korrosion ergeben.
Rostflecken treten schon auf, wenn bisher nicht korrodierte Eisenteile (z.B. Schrauben- oder Nagelköpfe) mit Säuren,Laugen oder fettigen Fingern in Berührung kommen, wie das beim Abbeizen von Holzbauteilen der Fall ist. Auch zu dünn überputzte Eisenträger können rosten, und die gebildeten Eisensalze wandern an die Stellen sollten daher vor dem Anstrich mit wäßrigem Anstrichmittel mit ölhaltigen Anstrichen isoliert werden, die einen wasserdurchlässigen Film bilden.
Rostpusteln sind Bläschen in Anstrichfilmen, die auf Unterrostung des Anstriches zurückzuführen sind. Punktförmige Rostflecken von rotbraunem Aussehen, welche einen Anstrich bedecken, nennt man Tüpfelrost; dieser kommt nicht gleichzeitig mit Blasenbildung vor, sondern weist auf Durchrostung vom Untergrund in den Anstrichfilm hin.
Der Rostgrad von mit Rost gleichmäßig bedeckten Anstrichfilmen wird einheitlich nach DIN 53210 bestimmt; hier wurden folgende Stufen einer >>Rostskala<< festgelegt:
R0=Fläche rostfrei
R1= 0,5-1% der Fläche mit Rost bdeckt
R2=etwa 5% der Fläche mit Rost bedeckt
R3=etwa 15% der Fläche mit Rost bedeckt
R4= etwa 30-40% der Fläche mit Rost bedeckt
R5= mehr als 50% der Fläche mit Rost bedeckt
An Teilen, die mit dem Estrich Verbindung haben, z.B. Steigrohren und Geländern, ist die stärkste Korrosion an der Übergangsstelle Erde-Luft (bei in Wasser stehenden Teilen:Übergangstelle:Wasser-Luft) zu beobachten. Das ist u.a. eine Folge der Wirkung vagabundiernder Ströme der >>Kriechströme<<, die unerwünschterweise von genügend isolierten Spannungsträgern aus an der Oberfläche von Gegenständen (auch Wänden) zur Erde laufen, aber auch in jedem mit der Erde verbundenen Gegenstands stets vorkommen. Auf metallische Erdung aller stromtragenden Teile ist daher stets zu achten. Als wirksamer Schutz ist der sogennante Kathodische Rostschutz zu empfehlen.Dieser beruht darauf, dass z.B. Zink,Aluminium oder Magnesium bei guter elektrischer Verbindung mit einem >>edleren<< Metall korrodiert, während dieses (z.B.Eisen) bis zur völligen Zerstörung des unedleren unverändert erhalten bleibt.Das ist eine Auswirkung der Tatsache, dass sich zwei einander berührenden verschiedenen Metallen bei der Anwesenheit des geringsten Hauches von Feuchtigkeit Spannung infolge Bildung von Lokalelementen ergeben: die Ionen des unedleren Metalles gehen in Lösung, die des edleren werden ausgeschieden.
Um zu erkennen, welche Metalle jeweils gegenüber einem anderen als >>unedler<< gelten müssen und daher als Korrosionsschützende Anode für das edlere Metall eingesetzt werden können, muss man die galvanische Spannungsreihe beachten.Sie umfasst alle Elemente, z.B. die folgenden, in einer Reihenfolge, bei der stets das voranstehende Metall >>edler<< als die folgenden ist:
Kohlenstoff-Gold-Silber-Kupfer-Zinn-Eisen-Blei-Zink-Aluminium-Magnesium. Das jeweils edlere Material wird bei Berührung mit einem in der Reihe weiter hinten angfeführt Stoff zur Kathode des sich bildenden Lokalelements und bleibt erhalten; das unedlere Metall ist dagegen korrodiert von der Oberfläche aus, bis mit der Zeit diese >>Anode<< völlig aufgefreesen ist.Ein Eisenträger z.B., der in der Erde steckt, wird mit einem dicken Zinkstab fest verbunden; der Eisenträger wird nun solange nicht rosten, bis der Zinkstab aufgelöst ist (normalerweise 10 bis 20 Jahre).Stahl kann außerdem durch Anlegen eines Potentials von Gleichstrom (Minuspol mit der Stahlstrucktion verbunden) kathodisch Rostschutz von Nutzen ist, sondern überall, wo sich verschiedene Metalle berühren und Feuchtigkeit dazukommt.Das ist praktisch bei den meisten Lötstellen,Vernieten und Verschraubungen der Fall, welche verschiedene Metalle verbinden.Säuren, Salze und Laugen verstärken die Spannungskorrosion noch.Wird beispielsweise Aluminium mit Stahl zusammenmontiert, zerfällt das Aluminium mit der Zeit. Um in
solchen Fällen den Zerfall des unedleren Metalls zu verhindern, muss man sich berührenden Flächen beider Metalle vor der Montage mit isoloiernden Anstrichen versehen. Aluminium und Stahl sind also vor dem Zusammenbau mit passivierender Grundfarbe zu streichen. Montiert man Zink oder streicht man Zinkstaubfarbe auf Stahl, so korrodiert- als das >>unedlere<
II.Zinkschutzmaßnahmen
Zur Einschränkung der Korrosion von Stahlö und Eisen werden verschiedene Schutzmaßnahmen durchgeführt, welche die Bildung von Rost verhüten sollen:
a) Anstriche, die das Metall schützen;
b) Metallisieren der Oberflächen auf galvanischem Wege (Verzinken,Vernickeln,Verchromen usw.)
c)Chemische Behandlung. Phosphatieren, Vorbehandeln mit Chromaten;
d)Plattierung mit nichrostenden Metallen (Edelstählen),Belegung mit Kunststoffen und Gummierungsmitteln (z.B. durch Wirbelsintern);
e) Schopieren,Alutieren u.a. Metallspritzen;
f) Emaillieren u.dgl.;
g) Anlegen elektrischer Spannungen und Kathodischer Rostschutz, von dem oben in Zusammenhang mit der Kontakt oder Spannungskorrosion die Rede war.
h) Einbettung in Beton oder Beschichten mit Zement (Torkretieren).
Das Phosphatieren bietet nur einen zeitlich begrenzten Rostschutz, wie er z.B. bei der Kühlschrank- und Karosserielackierung zunächt benötigt wird, bevor der entgültige Anstrichaufbau aufgebracht werden kann.
Weitere Maßnahmen für den zeitlich begrenzten Rostschutz sind: Aufbringung von Abziehlacken und Einfetten mit nichttrocknenden Stoffen, z.B. Mineralöl,Schmieröl,Wollfett oder Staufferfett.
Außer den zum Phosphatieren benützten Phosphaten wirken veschiedene Zusatzstoffe (Amine,Natriumnitrit, Natriumbenzoat usw.) rostverzögernd, d.h. sie sind Inhibiatoren für Rost.
Die Rostverhütung durch Anstrich ist Gegenstand von Abschnitt.
III.Entrostung
Vorbedingung jeder wirksamen Rostschutzmaßnahme ist, das der zu schützende Untergrund zuerst rostfrei gemacht wird.Das gilt vor allem für Reperaturanstriche auf zuvor schon versosteten Metallgegenständen, ferner für das >>Entzundern<< von neuem Walzstahl usw. Die Rostentfernung ist möglich mittels mechanischer,thermischer und chemischer Verfahren, die für die verschiedenen Anstrichobjekte allerdings meist nicht mehr gleich gut sind.
Die Wahl des Verfahrens richtet sich außerdem nach dem erforderlichen Entrostungsgrad:
Entrostungsgrad 1=Reinigung (beim Sandstrahlen:Reinblasen) der Roststellen, wobei im übrigen festhaftender Anstrich teilweise verbleibt. Zwischen dem festhaftenden Altanstrich und der metrallischen reinen Fläche ist ein Übergang herzustellen durch Überblasen.
Entrostungsgrad 2=Metallische reine Entrostung (wolkig).Rost und Anstrichfilm sind entfernt, ein Schimmer des Grundanstriches kann aber noch vorhanden sein.
Entrostungsgrad 3=Metallische blanke Entrostung.Restlose Entfernung von Farbfilm, Rost und/oder Walzhaut.
Diese Einteilung entspricht den Technischen Vorschriften für den Rostschutz von Stahlbauwerken (DV 807-RoSt)
der deutschen Bundesbahn.
Für die mit den einzelnen Entrostungsmethoden zu erreichenden Entrostungsgrade gilt ungefähr folgendes:
Methode: Erreichbare Entrostungsgrade
Handentrostung: 1
Maschinelle entrostung: 1-2 (2 wid meist nicht erreicht)
Flammenstrahlenrostung: 1 und 2
Sandstrahlenrostung: 1 und 2 und 3
Die metallisch blanke Entrostung (Entrostungsgrad 3) bietet natürlich die beste Gewähr für eine Unterbindung des Weiterrostens und gute Haftung der Schutzanstroche. Das hierfür allein ausreichende Sandstrahlverfahren ist jedoch nicht immer anwendbar oder wirtschaftlich, zumal auch eine sorgfältige durchgefhührte Handenrostung einen brauchbaren Grund für haltbare Rostschutzanstriche schaffen kann.