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Schutzschicht

Nach der Norm DIN 50 902 ist eine Schicht (oder auch ein Überzug) die aus einer oder mehreren Lagen bestehende Bedeckung eines Grundwerkstoffes. Sie kann durch Beschichten oder durch Ändern der Stoffzusammensetzung an der Oberfläche gebildet werden (vgl. DIN 8580). Mögliche Schutzschichten sind die Deck-, Passiv-, Diffusions- oder Kalk-Rost-Schutzschicht. 

Deckschicht (DIN 50 900, Teil 1) 

  • Sie ist eine durch Korrosion gebildete Schicht aus festen Reaktionsprodukten, welche die Oberfläche mehr oder weniger gleichmäßig bedeckt. Hierdurch kann die Korrosion verlangsamt werden. 
  • Bei ungleichmäßiger Ausbildung der Deckschicht können Korrosionselemente entstehen (vgl. DIN 50 900, Teil 2). 
  • Eine Deckschicht ist nur dann eine Schutzschicht, wenn sie gleichmäßig ausgebildet ist und die Korrosion wesentlich verlangsamt (vgl. DIN 50 905, Teil 2). siehe Abb. 1 Schutzschicht

Passivschicht 

  • Sie ist eine lichtmikroskopisch häufig nicht nachweisbare (durch Korrosion hervorgerufene) Schutzschicht, die im passiven Zustand des Metalls vorliegt (siehe DIN 50 900, Teil 2). 
  • Die bekanntesten Passivschichten sind die an nichtrostenden Stählen, Aluminium und Titan. 

Diffusionsschicht 

  • Als Diffusionsschicht wird eine Schicht bezeichnet, die durch das Eindiffundieren eines Metalls oder Nichtmetalls in den Trägerwerkstoff gebildet wird. 

Kalk-Rost-Schutzschicht 

  • Die Bildung der Kalk-Rost-Schutzschicht ist u. a. von den Faktoren pH-Wert, Sauerstoff- und Salzgehalt, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit sowie Wasserhärte abhängig. 
  • Jedes in der Natur vorkommende Wasser hat einen Gehalt an Kohlensäure, die frei und in Form ihrer Anionen vorliegt. Diese gebundene Kohlensäure ist als Calciumkarbonat oder Magnesiumkarbonat gebunden. 
  • Die freie Kohlensäure (CO2) ist überwiegend gasförmig im Wasser gelöst. Die zugehörige freie Kohlensäure bewirkt, dass die Hydrogenkarbonate entsprechend dem Gleichgewicht in Lösung gehalten werden (Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht).

Schutzschicht_Formel_1

  • Der Anteil an freier Kohlensäure, der im Wasser über der Konzentration der zugehörigen freien Kohlensäure enthalten ist, wird als überschüssige oder aggressive Kohlensäure bezeichnet. 
  • Alle Wässer, die lediglich zugehörige, aber keine überschüssige freie Kohlensäure besitzen, können an Metallen Deckschichten ausbilden. Dies bedeutet für unlegierten Stahl, dass die Korrosion nach anfänglichem Rosten durch die sich bildende Kalk-Rost-Schutzschicht (z. B. Kesselstein) wesentlich verringert wird.

Schutzschicht: Gleichgewichtskurve zur Bildung von Deckschichten in Abhängigkeit von der Karbonathärte und dem pH-Wert Abb. 1 Schutzschicht: Gleichgewichtskurve zur Bildung von Deckschichten in Abhängigkeit von der Karbonathärte und dem pH-Wert