galvanische Wirkung
Englisch: galvanic action
Eine elektrochemische Wirkung, die durch unterschiedliches Elektrodenpotential zwischen zwei Metallen elektrischen Strom erzeugt.
Galvanische Korrosion: Rost wird durch Kontakt beschleunigt
Galvanische Korrosion ist die elektrochemische Korrosion, die auftritt, wenn zwei Metalle mit unterschiedlichen Elektrodenpotentialen in elektrischen Kontakt gebracht werden, meist in Gegenwart eines Elektrolyten wie Wasser, Salzlösung oder feuchte Erde. Das aktivere Metall wirkt als Anode und korrodiert bevorzugt, während das edlere Metall als Kathode fungiert und geschützt wird. Das Ergebnis ist nicht nur, dass beide Metalle mit ihren normalen Raten korrodieren, sondern dass das aktivere Metall weit schneller korrodiert als es allein würde.
Die treibende Kraft der galvanischen Korrosion ist der Unterschied im Elektrodenpotential zwischen den beiden Metallen. Zink und Stahl bilden ein klassisches Paar: Zink hat ein Standardelektrodenpotential von etwa -0,76 Volt gegenüber der Standardwasserstoffelektrode, während Stahl näher bei -0,44 Volt liegt. In einem galvanischen Paar, das in Meerwasser oder Brackwasser getaucht ist, korrodiert das Zink ab, während die Stahloberfläche weitgehend geschützt bleibt. Das ist kein Zufall; es ist die Grundlage von kathodischen Schutzsystemen, die in Offshore-Pipelines, Schiffsrümpfen und Speichertanks verwendet werden.
Die Schwere der galvanischen Korrosion hängt von mehreren Faktoren ab: die Größe der Potentialdifferenz, die relativen Oberflächen der beiden Metalle, der elektrische Widerstand des Pfades zwischen ihnen und die Leitfähigkeit des Elektrolyten. Eine kleine Fläche eines edlen Metalls, gekoppelt mit einer großen Fläche eines aktiven Metalls, führt zu schnellem, lokalisiertem Angriff auf das aktive Metall. Umgekehrt erzeugt eine große Fläche eines aktiven Metalls, gekoppelt mit einer kleinen Kathode, gleichmäßigere, aber weniger intensive Korrosion. In feuchten tropischen Klimazonen oder in der Nähe von Salzwasser ist die Elektrolytleitfähigkeit hoch und die galvanische Korrosion verläuft schnell.
Erkennung und Kontrolle
Galvanische Korrosion ist am gefährlichsten, wenn sie an verborgenen Stellen auftritt: in Überlappstoßen, unter Unterlegscheiben, in Spalten oder an Befestigungslöchern, wo sich Wasser sammeln kann. Rostfreie Stahlbefestigungen in Kohlenstoffstahlkonstruktionen, Kupferrohre, die an Stahlbehältern gelötet sind, oder Aluminiumteile, die an Stahlfahrzeugen befestigt sind, alle sind anfällig für Ausfälle durch diesen Mechanismus. Die Korrosion kann visuell charakteristisch sein und bildet manchmal weiße oder farbige Salzablagerungen um die Verbindung.
Die Vorbeugung beruht auf Isolierung oder Materialauswahl. Isolierscheiben, Kunststoffhülsen oder Beschichtungen aus Bitumen oder Epoxidfarbe können den elektrischen Pfad unterbrechen. Wenn die Verbindung ungleicher Metalle unvermeidbar ist, sollten die gewählten Metalle in der elektrochemischen Reihe nah beieinander liegen, oder eine Opferanode aus wirklich aktivem Metall wie Zink oder Magnesium kann absichtlich eingeführt werden, um den Korrosionsangriff von den Strukturmetallen abzulenken. In Meerwassersystemen werden Zinkanoden je nach Wassertemperatur und Stromverbrauch alle 3 bis 5 Jahre ausgetauscht.