Passivierung und Inhibierung

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Inhibitoren und ihre Bedeutung

Inhibitoren sind Substanzen, die in geringen Konzentrationen bereits eine korrosionshemmende Wirkung zeigen. Aus heutiger Sicht werden Substanzen als Inhibitoren bezeichnet, die durch die Fähigkeit ihrer Heteroatome eine direkte Verbindung zum Metall einzugehen vermögen. Gebräuchliche Inhibitoren wie z.B. Benztriazol (BTA) sind stickstofhaltige Heterocyclen. Über freie verfügbare Elektronenpaare können die Heteroatome in Wechselwirkung mit den Metallionen treten und chemische Bindungen ausbilden. Auf der Metalloberfläche entsteht ein Film des Metall- Inhibitorkomplexes, dessen Dicke sehr gering ist und nur wenige Moleküllagen beträgt, jedoch eine beachtliche Resistenz gegenüber Luft und Lösemittel aufweist. Es wird sogar vermutet, daß einige dieser Filmschichten (so beim BTA- Cu- Komplex) eine Reservoirwirkung mit Filmnachbildungseffekt bei Verletzung der Schicht besitzen. Filmbildung und Selbstheilungsvermögen der Schicht bewirken so eine physikalische Sperrwirkung gegen angreifende Agentien.
Die Wirkungsweise kann am Beispiel von Benztriazol (BTA) wie folgt beschrieben werden:
Das Wasserstoff am Stickstoff ist sauer, d.h. er kann wie bei einer Säure durch Metalle ersetzt werden. Die Komplexsalze sind in Wasser und organischen Lösungsmitteln schwer löslich, ebenso wie die Salze mit Silber oder Zink. Für die Bildung der Komplexe ist das Vorhandensein der N- Atome im BTA- Molekül ausschlaggebend, dabei entstehen fadenartige und netzförmige Strukturen. Neben der chemischen Bindung handelt es sich um einen rein physikalischen Adsorbtionsvorgang. Der Effekt einer äußerst dünnen Oberflächenschicht ist im Gegensatz zu Wachsen oder Lacken von sekundärer Bedeutung für den Korrosionsschutz. BTA ist in erster Linie ein kathodischer Inhibitor für die Sauerstoff- Reduktionsreaktion, bewirkt also nicht nur einen Abdeckeffekt wie Schutzlack, sondern greift in Korrosionsmechanismus des Trägermetalls selbst ein.
Die Vorteile gegenüber Wachs- und Lacküberzügen ergeben sich fast von allein. Wachsüberzüge sind in ihrer Haltbarkeit stark begrenzt, sie vergilben, sind schlecht reversibel und nach spätestens zwei Jahren haben Wachse ihre hydrophobierende Wirkung verloren. Restauro 1/ 99 Lacksysteme wie Paraloid B 72 sind zwar sehr wirkungsvoll, jedoch bewirken sie einem starken und somit unnatürlichen Oberflächenglanz. Lacke benötigen vor dem applizieren eine Oberflächenbehandlung, was bedeutet, daß die Patina unter Umständen bis auf das Metall entfernt werden muß (irreversibler Eingriff). Sie platzen ab und es können seitliche Unterrostungen eintreten. Für einen relativ sicheren Korrosionsschutz wird daher eine Lack- Wachs- Kombination empfohlen, das Wachs kann den Oberflächenglanz mildern und Fehler sowie Mikrorisse im Lack schließen. Das erfordert jedoch eine doppelte Oberflächenbehandlung des Objektes, die nicht einmalig bleibt. Inhibitoren hingegen sind wesentlich flüssiger und können auf schwer zugänglichen Bereichen appliziert werden, im Gegensatz zum Wachs, dessen Oberfläche mittels Bürsten verdichtet werden muß. Daher lassen sich Inhibitoren auch in Systemen wie Kühlkreisläufe einsetzen, deren Werkstoffe anders nicht zu schützen sind.

Literatur

  • C.A. Witt, Korrosionsinhibitoren für Aluminium, Blei, Kupfer und Zink, Aluminium-Verlag, Düsseldorf, 1991
  • Robert B. Faltermeier, Korrosionsinhibitoren im Test (Konservierung von archäologischem Kupfer und Kupferlegierungen), Restauro 1/1999 S.32-35
  • Herbert Brettschneider und Erich Rabald, Werkstoffe und Korrosion, Verlag Chemie, GmbH., Weinheim/ Bergstr. 7. Jahrgang, 1956, Heft 1, S. 1-64 (Korr. Bei Alu, Zink, Mess. Silb, bei allen Verhinderung durch VPI, weil ähnliche Korrosionserschein durch Chloride)
  • M.C. Ganorkar, A Novel method Conservation of copper- based artifacts, Studies in Conservation 33 , 1988, S.97-101
  • M. Mach, Georg Pöhlmann, Bruno Stöckle, „Konservierung von Bronzen im Freien“, Forschungsbericht Nr. 1/ 1991, Bayr. Amt für Denkmalpflege
  • Rolf-Dieter Bleck, Korrosionsinhibitoren in der Restaurierungspraxis I. Benztriazol, NMK Jg. 18, Heft 2, 1975, S. 137- 139

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