Das Korrosionsbeständigkeitsprinzip von COR-TEN-Stahl liegt in seinen speziellen Legierungselementen, die bei Kontakt mit der Atmosphäre eine dichte Oxidschicht bilden. Diese robuste Schicht fungiert als Barriere, isoliert COR-TEN von der Umgebung und schützt es vor klimatischer Korrosion. Wenn COR-TEN oder gewöhnlicher Stahl der Atmosphäre ausgesetzt wird und mit Feuchtigkeit und Sauerstoff in Kontakt kommt, treten die folgenden chemischen Reaktionen auf:

Chemische Reaktionen

Anfängliche Oxidation:\\(\\text{Fe} + 0.5\\text{O}_2 + \\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{Fe(OH)}_2\\)

Weitere Oxidation:\\(2\\text{Fe(OH)}_2 + 0.5\\text{O}_2 + \\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\text{Fe(OH)}_3\\)

Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass COR-TEN-Stahl eine schützende Oxidschicht bildet, die weitere Reaktionen verhindert, während gewöhnlicher Stahl weiterhin korrodiert. Obwohl der genaue Mechanismus, wie Spurenelemente wie Kupfer, Chrom und Phosphor diese Schutzschicht ermöglichen, unklar bleibt, liefern die folgenden Beobachtungen Aufschluss:

Mechanistische Erkenntnisse

Mikrostruktureller Unterschied:

Die Basisschicht von COR-TEN bildet kaum Eisenoxyhydroxid (FeOOH, eine empirische Formel für Fe₂O₃·H₂O). Stattdessen bildet sich zwischen FeOOH und dem Grundmetall eine dichte Oxidschicht, die Korrosion verhindert.

Gewöhnlicher Stahl ermöglicht die Bildung von FeOOH direkt auf der Grundschicht, was zu Rissen und Abplatzungen führt.

Amorphe Oxidschicht:

Die Oxidschicht zwischen FeOOH und der Base in COR-TEN istradiologisch amorph, wodurch seine Schutzeigenschaften verbessert werden.

Elementarverteilung:

Kupfer, Chrom und Phosphor konzentrieren sich in der amorphen Schicht, während Sulfationen (aus Schwefel) gleichmäßig in der Oxidschicht verteilt sind. Bei gewöhnlichem Stahl reichert sich Schwefel in der äußeren Oxidschicht an, was die Korrosion beschleunigt.

 

 

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