Rost verstehen: Welche Metalle korrodieren und wie es passiert

Was ist Rost?

Rost, allgemein als Oxidation bezeichnet, tritt auf, wenn Eisen oder Metalllegierungen, die Eisen enthalten, wie Stahl, über einen längeren Zeitraum Sauerstoff und Wasser ausgesetzt sind.

Rost bildet sich, wenn Eisen den Oxidationsprozess durchläuft, aber nicht alle Oxidation bildet Rost. Wie bereits erwähnt, können nur Eisen oder Legierungen, die Eisen enthalten, rosten, aber andere Metalle können auf ähnliche Weise korrodieren.

Was ist Korrosion?

Korrosion tritt auf, wenn ein Element, das leicht seine Elektronen verliert (wie einige Metalle), sich mit einem Element verbindet, das zusätzliche Elektronen aufnimmt (Sauerstoff), und dann mit einer Elektrolytlösung (Wasser) in Kontakt kommt. Die Aufgabe des Wassers im Korrosionsprozess ist es, den Elektronenfluss vom Metall zum Sauerstoff zu beschleunigen.

Dieser Prozess wird als Redox-Reaktion bezeichnet und besteht tatsächlich aus zwei chemischen Prozessen, die gleichzeitig ablaufen: Reduktion und Oxidation.

Was ist Reduktion?

Reduktion ist der Name der chemischen Reaktion, die auftritt, wenn ein Molekül ein Elektron gewinnt. Dies ist die Rolle von Sauerstoff bei der Metallkorrosion.

Was ist Oxidation?

Oxidation ist das Gegenteil von Reduktion und der Name der chemischen Reaktion, die auftritt, wenn ein Molekül ein Elektron verliert. Dies ist die Rolle des Metalls bei der Metallkorrosion. Rost und die Patina (seltsame grüne Farbe) von Kupfer sind die sichtbaren Ergebnisse der Metalle, die ihre Elektronen an die Luft verlieren.

Rosten Kupfer, Eisen und Aluminium?

Technisch gesehen können nur Eisen und Legierungen, die Eisen enthalten, rosten. Andere Metalle, einschließlich Edelmetalle wie Gold und Silber, können auf ähnliche Weise korrodieren.

Was bestimmte Metalle unterscheidet, ist die Dauer der Zeit, die sie brauchen, um zu rosten oder zu korrodieren.

Hier sind einige der häufigsten Metalle und wie sie gegen Rost und Korrosion bestehen.

Rostet Kupfer?

Kupfer rostet nicht, korrodiert jedoch. Kupfer ist natürlich braun und wird beim Korrodieren zu einem hellgrünen Farbton. Während einige die Reaktion von Kupfer als Anlaufen anstatt Oxidation betrachten, durchläuft das Metall immer noch einen ähnlichen „Rostprozess“.

In einer natürlichen Umgebung ist Kupfer extrem widerwillig zu korrodieren. Die Art der Korrosion, die letztlich Kupfertrinkrohre zerstört, heißt Erosionskorrosion und tritt nur aufgrund der Exposition gegenüber fließendem, turbulenten Wasser über einen langen Zeitraum auf.

Häufig auf alten Pennys zu sehen, kann die berühmte, schöne grüne „Patina“ bis zu 20 Jahre dauern, um sich vollständig zu bilden.

Es ist eines der wenigen Metalle, die in der Natur als direkt nutzbares Metall vorkommen, im Gegensatz zu dem Abbau aus einem Erz (obwohl es auch auf andere Weise erzeugt werden kann). Dies, und die Tatsache, dass Kupfer sehr weich und leicht zu bearbeiten ist, führten dazu, dass es eines der ersten Metalle war, die Menschen in der Menschheitsgeschichte bearbeiteten.

Tatsächlich war Kupfer so wichtig, dass wir tatsächlich eine Periode in der Geschichte haben, die Kupferzeit genannt wird.

Kupfer ist hochleitfähig für Wärme und Elektrizität und wird aus diesem Grund häufig in elektrischer Verkabelung verwendet.

Es ist auch sehr niedrig in der Reaktivitätsserie, einem Werkzeug in der Chemie, das eine Reihe von Metallen ist, die von höchster zu niedrigster Reaktivität gegenüber Säuren, Wasser, Gewinnung von Metallen aus ihren Erzen und anderen Reaktionen angeordnet sind. Aufgrund seiner geringen Reaktivität wird eine spezifische Kupferlegierung (90 % Kupfer und 10 % Nickel) für Teile an Booten verwendet, die Seewasser ausgesetzt sind, oder als Rohre zum Transport von Trinkwasser. Wenn Sie sich in Ihrem Zuhause oder Gebäude umsehen, werden Sie feststellen, dass viele Ihrer Geräte Kupferrohre verwenden, um Wasser herein- oder herauszubringen.

Laut dem US Department of Housing and Urban Development sollte ein durchschnittliches Kupferwasserrohr 50-70 Jahre halten.

Rostet Eisen?

Ja. Denken Sie daran, dass technisch gesehen nur Eisen und Legierungen, die Eisen enthalten, rosten können.

Im Vergleich zur Korrosion anderer Metalle rostet Eisen relativ schnell, besonders wenn es Wasser und Sauerstoff ausgesetzt ist. Tatsächlich kann Eisen, wenn es Wasser und Sauerstoff ausgesetzt ist, innerhalb weniger Stunden anfangen zu rosten.

Eisen wird auch schnell rosten, wenn es hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Extreme Temperaturen können die chemische Zusammensetzung des Metalls verändern, was es extrem anfällig für die Rekombination mit Sauerstoff in der Umgebung macht.

Rostet Aluminium?

Aluminium ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle auf dem Planeten und wohl am berühmtesten dafür, nicht zu rosten. Aluminium rostet nicht, nur Eisens spezifische Oxidation wird Rost genannt und es wird kein Eisen bei der Herstellung von Aluminium verwendet. Allerdings ist Aluminium wie alle Metalle anfällig für Korrosion.

Aluminium wird in 3 Stufen hergestellt:
Stufe 1. Abbau
Stufe 2. Verarbeitung
Stufe 3. Elektrolytische Reduktion (die das eigentliche Aluminium erzeugt)

Aluminium stammt aus einem Mineral namens Bauxit. Bauxit kommt am häufigsten in subtropischen Regionen wie Afrika, den Westindischen Inseln, Südamerika und Australien vor – obwohl es einige kleine Vorkommen in anderen Orten wie Europa gibt. Australien ist der größte Bauxitproduzent und liefert etwa 23 % der weltweiten Produktion.

Dieser Bauxit wird dann zu Aluminiumoxid verarbeitet, das nur aus Atomen von Aluminium und Sauerstoff besteht, die miteinander verbunden sind.

Dem Aluminiumoxid wird dann ein elektrischer Strom durchgeleitet, der die verschiedenen Bestandteile voneinander trennt. Sauerstoffblasen bilden sich an einem Ende, und reine geschmolzene Aluminiumtröpfchen sammeln sich am anderen Ende.

Etwa 4-5 Tonnen Bauxit werden in 2 Tonnen Aluminiumoxid verarbeitet, was 1 Tonne reines Aluminium erzeugt.

Aluminium korrodiert viel langsamer als andere Metalle wie Eisen. Laut Stanford ist der Grund, warum Aluminium nicht so leicht korrodiert wie andere Metalle, die spezielle Reaktion, die es mit Wasser hat.

Normalerweise ermutigt Wasser, wenn es mit Metall in Kontakt kommt, das Metall, seine Elektronen noch schneller an den umgebenden Sauerstoff abzugeben.

Aluminium hat eine spezielle Reaktion auf Wasser. Wenn Wasser Aluminium berührt, bewegen sich die Aluminium- und Sauerstoffatome (enthalten im Metall – nicht der Sauerstoff in der umgebenden Luft) weiter voneinander weg.

Sie werden am Ende fast 50 % weiter voneinander entfernt sein als dort, wo sie begonnen haben. Diese Reaktion des Wegbewegens verändert die molekulare Struktur des Aluminiums gerade genug, dass es chemisch inert wird, was bedeutet, dass es nicht so leicht korrodiert.

Wie man Metalle vor Rost schützt

Rost ist eine natürlich auftretende chemische Reaktion. Trotz der Tatsache, dass einige Metalle schneller rosten als andere, sollte Sie das nicht davon abhalten, diese Metalle für bestimmte Zwecke zu nutzen. Es gibt viele Möglichkeiten, Ihre Metalle vor Rost zu schützen, wie Metallfarben und -beschichtungen, Opferanoden, Barrierefolien sowie zahlreiche Rostschutzlösungen und Verzinnung. Jede Methode nutzt verschiedene Verbindungen und Materialien, um eine schützende Barriere zwischen dem Metall und den Elementen zu schaffen, die Rost und Korrosion verursachen.

Erfahren Sie hier, welche Metalle NICHT rosten.

Für weitere Informationen zur Rostverhütung, sehen Sie sich unsere Blogs an: Wie man Stahl und Eisen vor Rost schützt und Rostschutzlösungen für Ihre Edelstahlprodukte