Die jährlichen Verluste, die in einem Industrieland wie Deutschland durch Korrosion verursacht werden, entsprechen in etwa 3-4 % des Bruttoinlandsproduktes. Damit sind allein in Deutschland im Jahre 2019 zwischen 110 und 140 Milliarden Euro durch Korrosionsschäden verloren gegangen. Korrosion vernichtet wertvolle Ressourcen und ist zudem häufig mit hohen Folgekosten für die Industrie verbunden.
Korrosion von Metallen ist ein elektrochemischer Vorgang der dann auftritt, wenn eine metallische Oberfläche mit einem Elektrolyten (Wasser) benetzt wird. Wird diesem Elektrolyten Sauerstoff zugeführt (die Korrosion durch Säure betrachten wir hier nicht), beginnt der Korrosionsvorgang. Der im folgenden beschriebene Korrosionsmechanismus betrifft ausschließlich Metalle, da in diesen die Elektronen, der „Kitt“ der den Metallverbund zusammenhält, nicht einem Metallatom fest zugeordnet sind, sondern diese innerhalb des Metallkörpers frei beweglich sind.
Bei Benetzung mit Wasser gehen nun ein Teil der Metallatome als positives Ion in Lösung in das Wasser über, es bleibt eine gleich große Zahl an Elektronen im Metall zurück. Ein Teil der gelösten Ionen wird auch wieder im Metall absorbiert, ohne weitere äußere Umstände bildet sich ein Gleichgewicht an aus dem Metall in das Wasser übergehenden und den zurück ins Metall tretenden Ionen aus, so dass die Gesamtzahl der im Wasser gelösten Metallionen irgendwann konstant bleibt. Durch die zurückgebliebenen Ionen lädt sich das Metall negativ auf, die im Wasser gelösten Ionen bilden die gleich große positive Ladung. Diese Ladung ist für jedes Metall und für jeden Elektrolyten charakteristisch, die entsprechenden Werte lassen sich in den elektrochemischen Spannungsreihen nachlesen.
Da sich die Elektronen und die Ionen gegenseitig anziehen, befinden sie sich dann nahe der metallischen Oberfläche: die Elektronen innerhalb des Metalls, die gelösten Metallionen außerhalb. Das Ganze befindet sich (noch) im Gleichgewicht, von außen betrachtet ändert sich nichts.
Diffundiert nun Sauerstoff in das Wasser auf der Oberfläche ein und gelangt dieser an die Metalloberfläche, wird er dem Metallkörper einen Teil der hier „überschüssigen“ Elektronen entziehen: O2 + 2 H2O + 4 e- 
4 OH-. Den gelösten positiv geladenen Metallionen fehlen diese Elektronen nun als „Gegenpart“, weshalb sich diese dann gerne mit den OH--Ionen zu Metallhydroxid vereinen. Im Falle von Eisen: Fe2+ + 2 OH- FeOH2, dies ist die Vorstufe zum bekannten Rost.
Um das „Gleichgewicht wiederherzustellen, treten nun weitere Metallionen aus der Metalloberfläche in das Wasser über, lassen die entsprechende Anzahl von Elektronen zurück und der Vorgang beginnt von neuem. So lange die Voraussetzungen (metallische Oberfläche, Wasser auf der Oberfläche, Sauerstoff im Wasser ist vorhanden) gegeben sind, wird der Vorgang nicht zum Stillstand kommen.
Wichtig ist an dieser Stelle noch anzumerken, dass die beiden Bestandteile der oben genannten Gesamtreaktion, die Kathodenreaktion („Verbrauch“ der Elektronen) und die Anodenreaktion („Verbrauch“ der Metallionen) räumlich getrennt voneinander stattfinden können, sofern die beiden Orte sowohl elektrisch leitfähig als auch durch einen zusammenhängenden Elektrolyten miteinander verbunden sind. In der Praxis hat dies z.B. in Heizungsanlagen, Trinkwasserinstallationen, Pipelines, Schwimmbädern etc. eine hohe Relevanz.
Für einen wirksamen Korrosionsschutz muss man nun eine der oben genannten Voraussetzungen „ausschalten“. Ist kein Elektrolyt auf der Oberfläche vorhanden, kann auch keine Korrosion stattfinden. Hierbei sei allerdings angemerkt, dass bereits bei einer Luftfeuchte > 50 % rel.H. auf blanken Metalloberflächen genug Wasser (unsichtbar) kondensiert, dass die Korrosion beginnt. Wenn hygroskopisch wirkende Salze (Fingerabdrücke!) auf der Oberfläche vorhanden sind, genügt bereits eine wesentlich niedrigere Luftfeuchtigkeit um die entsprechenden Stellen zum Rosten zu bringen.
Als dauerhafter Korrosionsschutz hat sich das Beschichten mit organischen Beschichtungsstoffen (Lackieren) bewährt. Häufig ist aber eine Beschichtung aus technischen Gründen nicht möglich (Führungen einer Werkzeugmaschine, Wälzlager, Wellen etc.). Hier wird das überziehen der Oberfläche mit einer wasserabweisenden Öl- oder Fettschicht angewandt. Dies stellt aber nur einen temporären Korrosionsschutz dar, der nach einer gewissen Zeit erneuert werden muss. Im Betrieb geschieht dies z.B. bei einer Werkzeugmaschine automatisch, nicht aber beim Transport oder bei der Einlagerung.
Um hier einen lang genug anhaltenden Korrosionsschutz zu ermöglichen, kann man die entsprechenden Bereiche mit einem besser haftenden Korrosionsschutzfett behandeln, das dann aber vor der Inbetriebnahme aufwändig entfernt werden muss.
Eine weitere und auch zusätzliche Möglichkeit ist das Fernhalten von Luftfeuchtigkeit von der Metalloberfläche. Hierzu muss die gesamte vor Korrosion zu schützende Einheit luft- und diffusionsdicht in mehrlagige Folie eingeschweißt werden. Darüber hinaus muss zumindest ausreichend Feuchteabsorber (z.B. Silikagel) innerhalb der Folie vorhanden sein, wirksamer ist die zusätzliche Zugabe von gasförmigen Inhibitoren. Diese unterbinden i.d.R. die Kathodenreaktion (sollte sich dann doch ein Feuchtigkeitsfilm bilden) und können z.B. in Form von Pulver (das über die Zeit verdampft) der Verpackung beigefügt werden. Auch sind am Markt Verpackungsfolien und -Papier erhältlich, die diese Inhibitoren bereits enthalten und während der Transport- oder Lagerzeit ins Innere der Verpackung abgeben.
Die Grundlage ist aber hierbei die luftdichte und diffusionsdichte Verpackung. Eine über die Einheit gestülpte unten offene Haube aus PE-Folie, umgeben von einer Holzkiste, wie man es in der Praxis immer wieder antrifft, ist alles andere als eine korrosionsschützende Verpackung. Da hilft es dann auch nicht, wenn man säckeweise Feuchteabsorber mit verpackt…
Tobias Schäfer, Dipl.-Ing., M.Sc., C. Gielisch GmbH, Büro Offenburg