Metalle werden in vielen Branchen verwendet. Produktdesigner verwenden häufig korrosionsbeständige Metalle in verschiedenen Anwendungen, von Teilen für die Luft- und Raumfahrt, Schiffsteilen, Musikinstrumenten, Wärmetauschern bis hin zu Strukturkomponenten.
Obwohl diese Metalle eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und strukturelle Festigkeit aufweisen, kann ihre Korrosionsbeständigkeit variieren.
Daher ist es wichtig, Metalle mit der besten Korrosionsbeständigkeit für bestimmte Anforderungen zu verwenden.
In diesem Artikel werden einige gängige korrosionsbeständige Metalle beschrieben.
Was sind korrosionsbeständige Metalle?
Korrosionsbeständige Metalle sind Materialien, die eine hohe Resistenz gegen chemische Zersetzung durch Feuchtigkeit, Sauerstoff oder andere Substanzen aufweisen. Sie rosten nicht.
Diese Metalle (wie Edelstahl, Aluminium, Titan und bestimmte Legierungen) bilden schützende Oxid- oder Passivierungsschichten auf ihren Oberflächen, um eine Zersetzung zu verhindern.
Diese Eigenschaft macht sie ideal für den Einsatz in rauen Umgebungen wie der Schifffahrt, der chemischen Verarbeitung und dem Bauwesen im Freien, wo Haltbarkeit und Langlebigkeit entscheidend sind.
Gängige korrosionsbeständige Metalle
Es gibt viele Arten von korrosionsbeständigen Metallen, jedes mit einzigartigen Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten.
Aluminium
Aluminium ist ein Standardmetall, das in vielen Anwendungen eingesetzt wird. Aufgrund der passivierenden Oxidschicht, die sich auf seiner Oberfläche bildet, verfügt es über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
Die Aluminiumlegierungen 1xxx, 3xxx und 5xxx weisen die stärkste Korrosionsbeständigkeit auf, obwohl die meisten Aluminiumlegierungen in dieser Serie eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen.
Serie 1xxx: Diese Serie enthält bis zu 99% reines Aluminium und bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in typischen Anwendungen.
3xxx Serie: Diese Serie verwendet Mangan als Hauptlegierungselement, wodurch die Korrosionsbeständigkeit geringer ist als bei 1xxx Aluminium. Sie ist jedoch sehr dehnbar und eignet sich gut für Kaltverformungsanwendungen, die Korrosionsbeständigkeit erfordern.
5xxx Serie: Diese Serie hat einen hohen Mangangehalt und bietet eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit wie 3xxx Aluminium.
Serie 6xxx: Diese Serie bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Bearbeitbarkeit, was sie zu einem beliebten Material für strukturelle Anwendungen macht.
Hochtemperatur-Legierungen
Dabei handelt es sich um speziell entwickelte Hochleistungsmetalle, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufweisen. Diese Legierungen werden im Energiesektor und in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
Hochtemperatur-Legierungen auf Kobaltbasis: Sie weisen eine ausgezeichnete Hitzekorrosionsbeständigkeit auf und haben einen höheren Schmelzpunkt als andere Hochtemperaturlegierungen.
Hochtemperatur-Legierungen auf Nickelbasis: Dies sind die am häufigsten verwendeten Hochtemperaturlegierungen, da sie in der Regel billiger sind als Legierungen auf Kobaltbasis. Sie bieten hohe Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
Hochtemperatur-Legierungen auf Eisenbasis: Diese Legierungen haben eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit bei Raumtemperatur. Sie sind kostengünstiger als Legierungen auf Nickel- und Kobaltbasis.
Kupfer und Kupferlegierungen
Reines Kupfer und seine Legierungen sind für ihre Korrosionsbeständigkeit bekannt. Zu den gängigen Kupferlegierungen gehören Bronze (Kupfer und Zinn) und Messing (Kupfer und Zink).
Messing:
Messing ist eine Legierung auf Kupferbasis mit Zink als Hauptelement, manchmal mit kleinen Mengen an Blei, Eisen oder Aluminium.
Messing hat eine gute Korrosionsbeständigkeit in den meisten atmosphärischen Umgebungen.
Kupfer reagiert mit dem Sauerstoff in der Luft und bildet eine dünne Kupferoxid-Schutzschicht, die die weitere Oxidation verlangsamt. Zink in Messing trägt zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei, indem es eine dichte Zinksalzschicht bildet, die das Metall schützt.
Bronze:
Bronze ist in erster Linie eine Kupfer-Zinn-Legierung und hat insgesamt eine gute Korrosionsbeständigkeit.
Das Zinn in Bronze trägt dazu bei, eine stabile Legierung mit Kupfer zu bilden, die die Korrosionsbeständigkeit verbessert. In Luft, Süß- und Meerwasser bildet Bronze eine dichte Passivierungsschicht, die weitere Korrosion verhindert und das Metall im Inneren schützt.
Einige antike Bronzeartefakte in China, die Tausende von Jahren vergraben waren, sind immer noch gut erhalten und zeigen die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Bronze.
Rostfreier Stahl
Rostfreier Stahl ist ein häufig verwendetes korrosionsbeständiges Metall. Die Elemente in seiner Legierung bestimmen den Grad seiner Korrosionsbeständigkeit.
Edelstahl verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ist daher für Umgebungen mit hohen Temperaturen und korrosiven Chemikalien geeignet.
Chrom in rostfreiem Stahl bildet eine schützende Chromoxid-Passivierungsschicht, die eine Zersetzung verhindert.
Die Hersteller verwenden verschiedene Edelstahllegierungen in Branchen wie der Lebensmittelverarbeitung, der chemischen Verarbeitung, der Automobilindustrie, der Pharmazie und dem Bauwesen. Diese Legierungen werden aufgrund ihrer Mikrostruktur in drei Haupttypen eingeteilt:
Austenitischer rostfreier Stahl:
Diese Legierungen sind in der Regel rostfreie Stähle der Serie 300. Gängige Sorten sind 304 und 316 Edelstahl.
Austenitischer Edelstahl enthält in der Regel 18% Chrom und 8% Nickel sowie geringe Mengen an Mangan und Stickstoff. Diese Legierungen gehören zu den korrosionsbeständigsten Metallen überhaupt.
Ferritischer rostfreier Stahl:
Ferritische rostfreie Stähle gehören zur 400er Serie.
Diese Legierungen enthalten normalerweise etwa 27% Chrom, was ihre Haltbarkeit verbessert. Sie haben einen geringeren Kohlenstoffgehalt, was sie duktiler macht.
Ein typisches Beispiel ist der rostfreie Stahl 430A.
Martensitischer rostfreier Stahl:
Dies sind Legierungen der Serie 400, wie z.B. 420A Edelstahl. Sie enthalten 18% Chrom, einen höheren Kohlenstoffgehalt und kein Nickel.
Martensitischer Edelstahl ist härter als andere korrosionsbeständige Metalle, aber er ist weniger korrosionsbeständig als Stahl der Serie 300.
Titan
Titan wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund seines hervorragenden Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht häufig verwendet. Es verfügt auch über eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, was es für industrielle Anwendungen nützlich macht.
Wie andere korrosionsbeständige Metalle bildet auch Titan eine Passivierungsoxidschicht auf seiner Oberfläche, die für seine Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist.
Wenn die Oxidschicht jedoch beschädigt wird, bildet sie sich in Gegenwart von Feuchtigkeit und Sauerstoff schnell neu.
Aufgrund seiner hervorragenden Widerstandsfähigkeit wird Titan häufig in Anwendungen wie der Chlor-Alkali-Industrie eingesetzt, wo es gegen Chlorlösungen resistent ist.
Verzinkter Stahl ist ein Metall mit rostschützenden Eigenschaften. Es hat eine Zinkschicht, die Rost und weitere Oxidation verhindert. Diese Zinkschicht verhindert, dass Sauerstoff und Wasser den darunter liegenden Stahl erreichen.
Verzinkter Kohlenstoffstahl bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Ästhetik und eine hohe Recyclingfähigkeit.
Hersteller verwenden verzinkten Stahl für Automobilteile, Gebäudekomponenten und viele andere Anwendungen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Methoden zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen
Wenn ein Metall den negativen Auswirkungen rauer Umgebungen widerstehen kann, wird es als korrosionsbeständig bezeichnet. Hersteller und Produktdesigner wenden oft bestimmte Verfahren an, um die Korrosionsbeständigkeit eines Metalls zu verbessern, da einige Metalle widerstandsfähiger sind als andere. Hier sind einige Standardmethoden:
Eloxieren
Diese elektrochemische Methode bildet eine kontrollierbare Oxidschicht auf Metallen wie Titan und Aluminium.
Eloxiertes Aluminium verbessert die Korrosionsbeständigkeit und kann zu ästhetischen Zwecken auch eingefärbt werden.
Oberfläche polieren
Das Polieren der Oberfläche eines Metalls hilft bei der Beseitigung von Defekten, schafft eine glattere Oberfläche und verringert die weitere Korrosion.
Das Polieren der Oberfläche verbessert sowohl die Korrosionsbeständigkeit als auch das Aussehen.
Spritzlackierung
Die Spritzlackierung erzeugt eine Schutzschicht auf der Metalloberfläche. Diese Schicht dient als Barriere, die verhindert, dass korrosive Elemente und Feuchtigkeit das Metall erreichen.
Eine ordnungsgemäße Oberflächenvorbereitung und die Wahl der richtigen Farbe oder Beschichtung sind für ein optimales Ergebnis unerlässlich.
Galvanik
Die Galvanisierung ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem ein Metall auf ein anderes aufgebracht wird, um die Oberfläche des Metalls zu verbessern. Die galvanische Schicht bildet eine Schutzbarriere, die die Korrosionsbeständigkeit erhöht.
Zu den gängigen Metallen, die für die Galvanisierung verwendet werden, gehören Nickel, Chrom und Zink.
