Oxidation

Die Oxidation ist ein Begriff aus der Chemie. Allgemein betrachtet bezeichnet die Oxidation eine chemische Reaktion bei der Elektronen von einem Atom, Ion oder Molekül abgegeben werden. Die dabei entstehenden freien Elektronen sind in der Regel in einem chemischen System nicht beständig und müssen von einem anderen Stoff aufgenommen werden. Diese Elektronenaufnahme wird als Reduktion bezeichnet. Oxidation und Reduktion laufen somit immer gleichzeitig ab und der Gesamtprozess wird als Redoxreaktion bezeichnet.

Ursprünglich wurde als Oxidation nur die chemische Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff bezeichnet. Im Sinne der allgemeinen Betrachtung ist dies allerdings nur eine von vielen Möglichkeiten der Oxidation. Trotzdem stellt Sauerstoff eines der wichtigsten Oxidationsmittel dar.

Die Oxidation spielt in vielen Bereichen eine wesentliche Rolle. So ist beispielsweise eine Verbrennung eine Oxidation, bei der Energie in Form von Wärme und Licht freigesetzt wird. Auch die Metallauflösung im Zuge eines elektrochemischen Korrosionsvorganges ist eine Oxidationsreaktion. Diese findet an der Anode statt, wo die Metallatome Elektronen abgegeben und in Lösung gehen.

Im Sinne der Hochtemperaturkorrosion wird unter Oxidation noch immer die Reaktion eines Werkstoffes mit dem Sauerstoff der Atmosphäre bezeichnet. Da in den meisten vorkommenden Atmosphären Sauerstoff vorliegt, stellt die Oxidation die wichtigste Art der Hochtemperaturkorrosion dar. Die Oxidation von Stahl in sauerstoffhaltigen Umgebungen bei hohen Temperaturen wird als Verzunderung bezeichnet. Dabei bilden sich bei hohen Temperaturen an der Stahloberfläche dicke Deckschichten aus, welche als Zunderschichten bezeichnet werden. Bilden sich bei etwas niedrigeren Temperaturen oder kürzeren Verweildauern in der oxidierenden Atmosphäre nur dünne Oxidschichten aus, so werden diese als Anlaufschichten bezeichnet. Die Zunderschichten beeinflussen die Rauheit der Werkstoffoberfläche und Maßgenauigkeit von Werkstücken, was sich teilweise problematisch auf den Einsatz auswirkt. Zusätzlich tritt bei hohen Temperaturen neben der Oxidation meist auch eine Entkohlung auf, wodurch die Eigenschaften der Randschicht ebenfalls verschlechtert werden. Anlaufschichten können beispielsweise bei dem Härten oder Schweißen von Stahl entstehen und die Korrosionseigenschaften verschlechtern. Aus diesem Grund müssen diese Schichten bei vielen Anwendungen entfernt werden.

Die Oxidschichten, welche bei höheren Temperaturen an der Oberfläche von Legierungen gebildet werden, beeinflussen deren Verhalten meist negativ. Dies liegt daran, dass sie meist zu einem verstärkten Materialabtrag oder zu einer Verschlechterung der mechanischen oder korrosiven Eigenschaften führen. Bei weniger aggressiven Bedingungen besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass sich sehr dichte Oxidschichten auf der Werkstoffoberfläche ausbilden, welche die Korrosionsgeschwindigkeit stark hemmen. Derartige Schichten werden als Passivschichten bezeichnet. Diese meist sehr dünnen Schichten sind dafür verantwortlich, dass der Korrosionsschutz von vielen Metallen sichergestellt ist. So weisen beispielsweise nichtrostende Stähle unter atmosphärischen Bedingungen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, welche sie der wenigen Atomlagen dicken Passivschicht aus Chromoxid verdanken.

Englische Übersetzung(en):

oxidation