Wann rostet Edelstahl und wann nicht?

Trotz der Tatsache, dass Edelstahl im Volksmund als rostfreier Stahl bekannt ist, kann er tatsächlich rosten. Wann dies geschieht, ist es nicht immer leicht zu beantworten. Das hängt von verschiedenen Faktoren ab. Wie etwa die Situation vor Ort, den Bedingungen, denen der Edelstahl ausgesetzt ist, die Gestaltung einer Konstruktion, deren Wartung, die Edelstahlqualität selbst und so weiter.

In diesem Blog erzählen wir Ihnen mehr darüber. Wir gehen die folgenden Themen durch:

1. Die Hauptbestandteile von Edelstahl
2. Wie entsteht Rost?
3. Warum ist Edelstahl rostbeständig?
4. Warum kann Edelstahl trotzdem rosten?
5. Welche Rolle spielt Feuchtigkeit dabei?

Die Hauptbestandteile von Edelstahl

Werfen wir zunächst einen Blick auf die beiden wichtigsten Komponenten in der Zusammensetzung von Edelstahl: Eisen und Chrom. Eisen ist die Komponente, die rosten und die bekannte rötlich-braune (Rost-)Farbe verursachen kann. Chrom ist die Komponente, die dies verhindern kann. Eine weitere wichtige Tatsache: Rost wird durch Sauerstoff verursacht. Dieser kommt unter anderem in der Luft und im Wasser vor.

Wie entsteht Rost?

Sobald Eisen mit Sauerstoff und Feuchtigkeit in Kontakt kommt, bildet sich Eisenoxid an der Oberfläche. Dies ist eine rötlich-braune Farbe, besser bekannt als Rost. Rost ist porös und hat (mikroskopisch kleine) Öffnungen, durch die Sauerstoff und Feuchtigkeit eindringen können. Durch diese Öffnungen kann Sauerstoff das darunter liegende Eisen erreichen und erneut Eisenoxid bilden. Das wiederholt sich immer wieder. Jedes Mal ein bisschen tiefer. Bis das gesamte Eisen verrostet ist.

Warum ist Edelstahl rostbeständig?

Sobald Chrom mit Sauerstoff in Kontakt kommt, bildet es eine fast unsichtbare Schicht aus Chromoxid. Diese Schicht wird auch als Chromoxidhaut oder Passivierungsschicht bezeichnet und befindet sich immer auf der Oberfläche des Stahls. Schließlich ist dort Sauerstoff vorhanden. Diese äußere Schicht schützt das darunter liegende Eisen vor Rost (oder Oxidation). Voraussetzung ist, dass der Stahl genügend Chrom enthält. Wenn zu wenig Chrom vorhanden ist, bildet die Oxidhaut keine geschlossene Schicht und es entsteht dennoch leichter Rost.

Sowohl Eisen als auch Chrom gehen also eine Verbindung mit Sauerstoff ein. Sauerstoff bindet sich jedoch lieber an Chrom als an Eisen. (Das liegt daran, dass dies energetisch vorteilhafter ist, aber diese Erklärung führt zu weit für diesen Blog.) Daher bildet sich an der Oberfläche Chromoxid und kein Eisenoxid.

Und das ist noch nicht alles.

Die Chromoxidhaut kann sich prinzipiell selbst reparieren. Angenommen, die Oberfläche ist leicht beschädigt, zum Beispiel durch einen Kratzer. Die Chromoxidhaut ist an dieser Stelle abgetragen. Nun kann das „freiliegende“ Chrom wieder mit Sauerstoff reagieren und so eine neue Schicht aus Chromoxid bilden. Die einzigen beiden Bedingungen: (1) Sauerstoff muss an die beschädigte Stelle gelangen und (2) die beschädigte Stelle muss sauber sein (und nicht mit z. B. Eisenpartikeln und Chloriden verunreinigt sein).

Warum also ist Edelstahl rostbeständig?

Weil Chrom eine Chromoxidhaut bildet, die praktisch luftdicht ist und verhindert, dass Sauerstoff an das darunterliegende Eisen gelangt. Dadurch wird das Rosten gestoppt und der Edelstahl lange geschützt – solange die Chromoxidhaut intakt bleibt.

Warum kann Edelstahl trotzdem rosten?

Edelstahl kann dennoch rosten, wenn die Chromoxidhaut beschädigt ist. Es gibt viele Gründe, warum ein Edelstahl korrodiert, aber die häufigsten Gründe sind:

• Beschädigung der Oberfläche
• Verschmutzung der Oberfläche
• Korrosive Elemente in der Umwelt 

Bei einer Beschädigung kann man sich einen Stahlstift vorstellen, der über eine Edelstahloberfläche kratzt. Obwohl sich die Chromoxidhaut in einem breiten Kratzer theoretisch selbst reparieren kann, verbleiben in der Praxis oft mikroskopisch kleine Stahlpartikel an der Oberfläche. Diese Partikel behindern stellenweise die Reparatur der Chromoxidhaut. Sauerstoff kann immer noch an das Eisen gelangen und an dieser Stelle Rost verursachen. Dies wird auch als „Lochfraßkorrosion“ bezeichnet. Diese Form der Korrosion verursacht Vertiefungen in der Oberfläche, die kleine Rostflecken verursachen. Trotz der Tatsache, dass diese Flecken auf der Oberfläche klein sind (und ziemlich harmlos erscheinen), kann sich der Rost durch diese Öffnungen immer tiefer in den Edelstahl „einfressen“ (und den Edelstahl stärker angreifen, als man denkt).

Ohne Beschädigung kann die Oberfläche von Edelstahl auch korrodieren, wenn sie verunreinigt wird. Dies geschieht zum Beispiel in atmosphärischen Umgebungen, in denen zum Beispiel Chloride vorhanden sind, wie etwa in Schwimmbädern, am Meer und vor der Küste. Die Chloride können auf der Chromoxidhaut ausfallen. Wenn sie genügend Zeit haben, hebeln sie – vereinfacht ausgedrückt – die Chromatome aus. Hier kann Eisen dann mit Sauerstoff reagieren und Rost verursachen. Dies geschieht in der Regel auch lokal an der Oberfläche, was zu Lochfraßkorrosion führt.

Welche Rolle spielt Feuchtigkeit dabei? 

Wir haben bereits ein paar Mal in diesem Artikel erwähnt, dass Sauerstoff und Feuchtigkeit zusammen bei Edelstahl oft Rost verursachen. Die Rolle der Feuchtigkeit lässt sich bis ins kleinste Detail beschreiben, für die Lesbarkeit dieses Blogs finden Sie unten allerdings nur eine kurze Erklärung.

Korrosion ist ein elektrochemischer Prozess. Bei der Korrosion verbinden sich Sauerstoffatome mit Metallatomen, so wie Sauerstoff sich mit Eisen zu Eisenoxid verbindet. Bei diesen chemischen Reaktionen liegt eine sehr kleine elektrische Spannung vor, die als Energiequelle für diese chemischen Reaktionen angesehen werden kann.

Feuchtigkeit wirkt wie ein elektrischer Leiter. Sie lässt den Strom leichter durch das Material fließen und beschleunigt so den Korrosionsprozess.

Bei Edelstahl kann dies positiv sein, da eine Chromoxidhaut schneller wiederhergestellt wird. Es kann sich aber auch negativ auswirken, wenn die Oberfläche mit korrosiven Elementen wie Chloriden und Eisenpartikeln verunreinigt ist. In diesem Fall wird auch beschleunigt, dass sich Sauerstoff mit Eisen verbindet und sich Rost bildet.

Fragen zur Rostbildung bei Edelstahl?

In diesem Blog haben wir Ihnen erzählt, wann Edelstahl rostet und wann nicht (und warum). Bitte beachten Sie, dass wir uns bemüht haben, alles so einfach wie möglich zu formulieren. Infolgedessen könnten einige Nuancen verloren gegangen sein.

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