Über dieses Experiment
Setzen Sie Eisen trockenen, feuchten oder salzhaltigen Bedingungen aus. Tragen Sie eine Beschichtung auf, koppeln Sie eine Kupferoberfläche oder verbinden Sie Opferzink. Messen Sie dann, welches Metall verbraucht wird und wann der Schutz endet.
Lernziele
- Erklären Sie, wie Wasser, Sauerstoff und die exponierte Fläche dieses Korrosionsmodell beeinflussen.
- Unterscheiden Sie zwischen dem Schutz durch Zink als Opferanode und der Kopplung mit Kupfer.
- Schätzen Sie die Schutzdauer anhand der begrenzten Ladungskapazität ab.
Anleitung
- 1Vergleichen Sie die Einwirkung von trockener Umgebung, Feuchtigkeit und Salzwasser über denselben Zeitraum.
- 2Decken Sie einen Teil der Eisenfläche ab und messen Sie den geringeren Korrosionsbedarf.
- 3Schließen Sie Zink an und bestimmen Sie das anfängliche Zeitintervall, in dem kein Eisenverlust auftritt.
- 4Verwenden Sie eine geringe Zinkmenge und entnehmen Sie Proben, nachdem sie aufgebraucht ist; vergleichen Sie die Ergebnisse anschließend mit der Kopplung an Kupfer.
Das Modell
Annahmen
- Das Modell setzt einen konstanten Korrosionsbedarf in neutralem Wasser voraus, anstatt die Elektrodenpolarisation oder lokale Lochfraßkorrosion zu berechnen.
- Die Stromdichte in feuchter Umgebung beträgt 10 Mikroampere pro Quadratzentimeter. Salzwasser vervierfacht sie, die Kopplung mit Kupfer verdreifacht sie. Die Sauerstoffzufuhr und der unbeschichtete Flächenanteil skalieren sie linear.
- Das angeschlossene Zink deckt diesen Bedarf, bis seine endliche Zwei-Elektronen-Oxidationskapazität erschöpft ist. Der verbleibende Bedarf führt dann zur Oxidation von Eisen zu Fe²⁺.
- Säurekorrosion, die Selbstkorrosion von Zink, die Entwicklung des Oxidfilms und Veränderungen der Oberfläche werden nicht berücksichtigt. Rostfarbene Spuren übertreiben den Eisenverlust und sind keine Messung der Rostmasse.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum kann der Kontakt mit Kupfer den Eisenverlust beschleunigen, während Zink das Eisen schützt?
- Q2Was ändert sich, nachdem das Opferzink aufgebraucht ist?
Häufig gestellte Fragen
Können diese Stromdichten die Lebensdauer einer realen Konstruktion vorhersagen?
Nein. Es handelt sich um illustrative Einstellungen zum Vergleich von Mechanismen. Die reale Korrosion hängt von den Materialien, der Geometrie, der Elektrolytchemie und sich entwickelnden Filmen ab.
Warum ist der Bedarf bei trockenem Eisen hier null?
Dieses vereinfachte Modell setzt einen leitfähigen Wasserfilm und Sauerstoff voraus. Andere Oxidations- oder Säurepfade unter trockenen Bedingungen werden nicht berücksichtigt.