Chrom (Cr)-Element

Chrom ist ein typisches Legierungselement, das einen Schutzfilm auf der Stahloberfläche bildet. In chromhaltigem Stahl reagiert Chrom mit Sauerstoff und erzeugt einen dichten Schutzfilm aus Chromoxid (Cr₂O₃) auf der Stahloberfläche. Dieser Film ist sehr stabil und kann den Stahl effektiv von äußeren korrosiven Medien wie Meerwasser in der Meeresumwelt, Feuchtigkeit und Sauerstoff in der Atmosphäre isolieren. Beispielsweise enthält Edelstahl einen relativ hohen Anteil an Chrom, wodurch er durch diesen Chromoxid-Schutzfilm in feuchter Umgebung oder bei Kontakt mit schwach korrosiven Flüssigkeiten eine gute Korrosionsbeständigkeit behält.

Wenn dieser Chromoxid-Schutzfilm in einer sauerstoffreichen Umgebung leicht beschädigt ist, kann das Chromelement die Selbstreparatur des Schutzfilms fördern. Denn das Chrom im Stahl kann schnell mit Sauerstoff reagieren, um Chromoxid zu regenerieren, den beschädigten Teil des Schutzfilms zu füllen und so weiterhin eine Schutzfunktion zu erfüllen und zu verhindern, dass korrosive Substanzen das Innere des Stahls weiter erodieren.

Aluminium (Al)-Element

Aluminium kann auch in Stahl einen Schutzfilm bilden. Wenn der Stahl Luft oder anderen oxidierenden Umgebungen ausgesetzt wird, reagiert Aluminium mit Sauerstoff und bildet einen Schutzfilm aus Aluminiumoxid (Al₂O₃). Aluminiumoxid hat eine hohe Härte, einen hohen Schmelzpunkt und eine gute chemische Stabilität und ist eine ausgezeichnete Schutzschicht. In einer Umgebung mit hohen Temperaturen sind die Vorteile dieser Schutzfolie offensichtlicher. Beispielsweise kann in den Strukturkomponenten einiger Hochtemperatur-Industrieöfen der Aluminiumoxid-Schutzfilm auf der Oberfläche von aluminiumhaltigem Stahl wirksam Hochtemperaturoxidation und Heißkorrosion widerstehen.

Ähnlich wie der durch Chrom gebildete Schutzfilm verfügt auch der Aluminiumoxid-Schutzfilm über eine gewisse Selbstreparaturfähigkeit. Sobald der Schutzfilm teilweise beschädigt ist, reagieren die umgebenden Aluminiumatome weiter mit Sauerstoff, um im beschädigten Bereich Aluminiumoxid neu zu bilden, wodurch die Integrität des Schutzfilms erhalten bleibt und somit die Korrosionsbeständigkeit des Stahls gewährleistet wird.

 

 

 

Silizium (Si)-Element

Der durch Silizium auf der Stahloberfläche gebildete Schutzfilm entsteht hauptsächlich durch die Reaktion mit Sauerstoff unter Bildung von Siliziumdioxid (SiO₂). Der Siliziumdioxid-Schutzfilm ist eine glasartige Substanz mit guter chemischer Stabilität. In bestimmten korrosiven Umgebungen, beispielsweise solchen mit sauren Medien oder oxidierenden Umgebungen mit hohen Temperaturen, kann der Siliziumdioxid-Schutzfilm wirksam verhindern, dass korrosive Substanzen mit dem Stahl in Kontakt kommen. Beispielsweise kann in chemischen Geräten die Verwendung von Stahl mit einer angemessenen Menge Silizium der Erosion durch saure Lösungen widerstehen, da der Siliziumdioxid-Schutzfilm verhindern kann, dass saure Ionen in den Stahl eindringen und ihn korrodieren.

Allerdings ist der durch Silizium gebildete Schutzfilm relativ spröde. Bei mechanischer Beanspruchung oder großen Temperaturschwankungen kann es zu Rissen kommen. Solange jedoch genügend Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist, kann das Siliziumelement an der rissigen Stelle dennoch Siliziumdioxid regenerieren und die Schutzfunktion des Schutzfilms in gewissem Maße wiederherstellen.

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