Wer rastet, der rostet – Teil II

In unserem letzten Beitrag zum Thema Rost haben wir uns mit den grundlegenden Fragen in Sachen Korrosion beschäftigt: Was ist Rost, wie entsteht er und was löst Rost in und auf Metallen aus?
Jetzt steigen wir etwas tiefer in die Materie ein. Erfahren Sie, wie sich Stadtmobiliar sicher und zuverlässig vor Rost schützen lässt und was der Eiffelturm mit dem Ganzen zu tun hat.

Unterschied martensitischer / austenitischer Edelstahl

In der Metallurgie, der Wissenschaft der Metalle, liest man immer wieder die Bezeichnungen „martensitisch“ und „austenitisch“, wenn es um Edelstähle geht. Die Bezeichnungen benennen Unterschiede in der Legierung der verschiedenen Edelstähle. Die wesentlichen Charakteristika sind für:

Vielleicht ist Ihnen bereits einmal aufgefallen, dass auch rostfreie Edelstähle Rost aufweisen können. Hier ist es der bereits in unserem ersten Beitrag erwähnte Flugrost, der sich auf dem Material niederlassen kann. Sofern der rostfreie Edelstahl aber keine Beschädigungen auf der Oberfläche aufweist, ist Flugrost hier ungefährlich und stört maximal die Optik. Auch wenn beispielsweise ein rostiger Nagel mit einer Edelstahl-Oberfläche in Kontakt kommt, entsteht Rost. Zunächst lokal begrenzt an der Kontaktfläche, auf lange Sicht gesehen kann sich aber unter ungünstigen Umständen (bei Beschädigungen der Edelstahl-Oberfläche) der Rost auch in korrosionsbeständige Teile fressen. Dieser Vorgang dauert allerdings mehrere Jahre.

So wird wertvolles Stadtmobiliar geschützt

Für die Herstellung von robustem Stadtmobiliar wird häufig auf den wirtschaftlich zu verarbeitenden Baustahl zurückgegriffen. Absperrpoller, Mülleimer oder die Gestelle von Parkbänken: Wer mit offenen Augen durch eine Stadt geht, wird unzählige Gegenstände aus Stahl finden. Eigentlich müsste hier Rost alltäglich sein, trotzdem finden sich in Parkanlagen, auf Grünflächen oder auch mitten in der Einkaufspassage Stahlelemente, die sich der Korrosion vollständig entziehen. Hier geht natürlich kein Hexenwerk vor sich, sondern ein Verfahren zum Korrosionsschutz, welches als „Feuerverzinken“ bekannt ist.

So funktioniert das Feuerverzinken

Beim Feuerverzinken werden Stahlteile in ein rund 450° Celsius heißes Bad aus geschmolzenem Zink eingebracht. An der Oberfläche des Stahls bildet sich während des Vorgangs eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink, die wiederum von einer Schicht aus reinem Zink überzogen wird. Direkt nach dem Bad ist die Oberfläche hellglänzend, nach Kontakt mit der Umgebungsluft dunkelt die Schicht aber nach und nach ab und bildet eine Patina aus. Diese Patina besteht aus Zinkoxid und Zinkcarbonat.
Der Zinküberzug dient als passiver und aktiver Rostschutz. Der passive Schutz wird dabei durch die Wirkung des Zinküberzugs generiert, der den darunterliegenden Stahl von Sauerstoff und Feuchtigkeit abschirmt. Der aktive Rostschutz entsteht durch die kathodische Wirkung des Zinküberzugs. Zink dient dabei als sogenannte Opferanode. Diese schützt den darunterliegenden Stahl so lange vor Rost, bis sie selber durch Korrosion zerfressen worden ist. Diese aktive Wirkung schützt selbst blanke Stahlteile in einem gewissen Radius um die Zinkschicht herum vor Rost, was jedoch den Abtrag der Zinkschicht selber deutlich erhöht.

Rein feuerverzinkte Stahlteile sind zwar funktionell, aber nicht unbedingt ein optisches Highlight. Daher werden viele Bauteile im Bereich des Stadtmobiliars zusätzlich noch pulverbeschichtet. Hierfür wird eine Schicht aus körnigen Farbpartikeln elektrostatisch auf die feuerverzinkten Bauteile aufgetragen. Diese Schicht kann in allen Farben ausgeführt werden, so dass ein gleichmäßiges, optisch ansprechendes Bauteil mit sehr gutem Korrosionsschutz entsteht. Je nach Ausführung können die pulverbeschichteten Bauteile noch zusätzlich behandelt werden, beispielsweise mit einem Überzug, der ein einfaches Entfernen von Graffiti erlaubt.

Unterschiedliche Verfahren der Verzinkung sind unter anderem:

• Hochtemperatur-Verzinkung für spätere Pulverbeschichtung
• Niedertemperatur-Verzinkung für eine Verwendung der Teile ohne Beschichtung
• Kathodische Tauchlackierung ohne separate Feuerverzinkung

Vorsicht beim Material-Mix

In vielen Fällen scheint eine Kombination unterschiedlicher Materialien die perfekte Lösung zu sein. Einfachen Stahl als Grundkonstruktion, hochwertigen Edelstahl als optisches Highlight hinzufügen, fertig. Leider setzt einem hier die Physik enge Grenzen hinsichtlich der kreativen Kombination unterschiedlicher Metalle. Konkreter gesagt ist es der Rost, der sich mit Vorliebe an Verbindungsstellen von Edelstahl und Stahl niederlässt. Gleiches gilt, wenn man Messingschrauben mit Unterlegscheiben aus unbehandeltem Stahl zur Verbindung zweier Bauteile nutzt. Auch hier ist es das unedlere Metall – der Stahl – der den Rost nahezu magisch anzieht.

Sobald Eisen mit einem anderen Metall in Berührung kommt, beginnt Korrosion an der Kontaktstelle. Denn genau hier bildet sich ein Lokalelement, was zum Rosten des unedleren Metalls führt. Der Auslöser liegt in der elektrochemischen Spannungsreihe, die Sie bei Interesse hier nachlesen können.

Wie langlebig ist der Rostschutz?

Wenn neues Stadtmobiliar angeschafft werden soll, zählt neben einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis beim Einkauf natürlich auch die Haltbarkeit. Das schönste Produkt bringt nichts, wenn es nach ein oder zwei Jahren im Einsatz anfängt zu rosten. Beginnen wir zunächst mit den rostfreien Edelstählen. Diese sind problemlos viele Jahrzehnte ohne große Pflege einsatzbereit und vor Rost geschützt. Vorsicht ist hier nur geboten, wenn es sich um Elemente mit Spalten oder Fugen handelt. Genau an diesen Stellen kann sich Rost trotz aller „Rostfreiheit“ niederlassen. Daher sind Spalten und Fugen auch bei nichtrostenden Edelstählen zusätzlich durch Lacke o.ä. vor Korrosion zu schützen. Vorsicht ist bei allen rostigen Teilen gegeben: Bei Verletzungen durch rostige Nägel oder an scharfen, rostigen Kanten drohen schwerwiegende „Infektionen“!

Bei feuerverzinkten Stahlteilen ohne Pulverbeschichtung kommt es auf die Stärke der Zinkschicht an. Diese trägt sich Jahr für Jahr um wenige Mikrometer ab. In normalen Umgebungsverhältnissen und bei einer üblichen Verzinkungs- und Beschichtungsdicke von 130 – 150 my beträgt der jährliche Zinkabtrag rund 10 – 15 my. Daraus lässt sich eine ungefähre Haltbarkeit von 10 bis 13 Jahren ableiten, sofern keine externen Beschädigungen der Zinkschicht auftreten.

Trivia: Rost und der Eiffelturm

Selbst vor den berühmtesten Bauwerken unserer Zeit macht Rost nicht halt. So muss das Wahrzeichen von Paris, der Eiffelturm, alle sieben Jahre wegen Korrosionsgefahr neu gestrichen werden. Dabei ist das nicht „mal eben“ erledigt, denn der Anstrich dauert alles in allem gut anderthalb Jahre! Dabei werden rd. 60 Tonnen Lack auf einer Fläche von rd. 250.000 m² verbraucht.