Edelmetalle wie Gold, Silber, Platin und Palladium sind seit Jahrhunderten für ihre außergewöhnliche Beständigkeit und ihren hohen Wert geschätzt. Ihre herausragende Korrosionsbeständigkeit macht sie zu bevorzugten Materialien in Bereichen wie Schmuckherstellung, Elektronik und Medizin.
Trotz ihrer Bezeichnung als "edel" sind auch diese Metalle nicht völlig immun gegen Korrosion. Es ist wichtig zu verstehen, unter welchen Bedingungen Edelmetalle korrodieren können, welche Mechanismen dahinterstecken und welche Auswirkungen dies auf ihre Verwendung hat.
Korrosion ist ein chemischer oder elektrochemischer Prozess, bei dem Metalle mit ihrer Umgebung reagieren und sich dabei verändern. Bei Edelmetallen ist diese Reaktionsbereitschaft aufgrund ihrer geringen Affinität zu Elektronenverlusten deutlich geringer als bei unedlen Metallen. Sie stehen in der elektrochemischen Spannungsreihe weit unten, was ihre geringe Neigung zur Oxidation erklärt. Dennoch können bestimmte Umgebungsbedingungen und Legierungsbestandteile die Korrosionsbeständigkeit von Edelmetallen beeinflussen.
Gold gilt als eines der korrosionsbeständigsten Metalle. Es reagiert unter normalen Bedingungen weder mit Sauerstoff noch mit Wasser und wird von den meisten Säuren nicht angegriffen. Dies macht es zu einem idealen Material für Anwendungen, bei denen Langlebigkeit und Beständigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Allerdings kann Gold in Königswasser, einer Mischung aus konzentrierter Salzsäure und Salpetersäure, gelöst werden. Zudem kann mechanischer Abrieb die Oberfläche von Gold abtragen, was jedoch keine chemische Korrosion darstellt.
Silber ist anfälliger für Korrosion als Gold. Es neigt dazu, mit Schwefelwasserstoff in der Luft zu reagieren, was zur Bildung von schwarzem Silbersulfid auf der Oberfläche führt, ein Prozess, der als Anlaufen bekannt ist. Dieses Phänomen beeinträchtigt zwar das ästhetische Erscheinungsbild von Silber, aber nicht unbedingt seine strukturelle Integrität. Silber kann auch in Salpetersäure gelöst werden, wobei Silbersalze entstehen.
Platin weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und reagiert unter normalen Bedingungen nicht mit Sauerstoff oder Wasser. Es widersteht den meisten Säuren und Basen, was es zu einem wertvollen Material in aggressiven chemischen Umgebungen macht. Allerdings kann auch Platin in heißem Königswasser gelöst werden. Palladium zeigt ebenfalls gute Korrosionsbeständigkeit, ist jedoch anfälliger als Gold oder Platin. Es kann in konzentrierter Salpetersäure und Königswasser gelöst werden und neigt dazu, große Mengen Wasserstoff zu absorbieren, was zu Versprödung führen kann.
Die Korrosionsbeständigkeit von Edelmetallen kann durch die Bildung von Legierungen beeinflusst werden. Die Beimischung von unedleren Metallen kann die Anfälligkeit für Korrosion erhöhen, da diese Bestandteile leichter oxidieren und die Struktur des Edelmetalls schwächen können. Beispielsweise ist 14-karätiges Gold, das nur zu 58,5 % aus Gold besteht, weniger korrosionsbeständig als reines Gold. Umweltbedingungen spielen ebenfalls eine Rolle. Schwefelverbindungen in der Luft können das Anlaufen von Silber beschleunigen, während hohe Luftfeuchtigkeit elektrochemische Reaktionen fördert, die zur Bildung von Korrosionsprodukten führen können. Auch der pH-Wert der Umgebung beeinflusst die Korrosionsneigung; säurehaltige oder basische Umgebungen können bestimmte Edelmetalle angreifen.
Um Edelmetalle vor Korrosion zu schützen, gibt es verschiedene Maßnahmen. Eine Möglichkeit ist die Oberflächenbehandlung, etwa durch das Aufbringen von Schutzschichten wie Rhodium auf Silber, um das Anlaufen zu verhindern. Regelmäßiges Polieren kann korrodierte Schichten entfernen und den ursprünglichen Glanz wiederherstellen. Die Optimierung von Legierungen durch die Zugabe von Metallen wie Iridium oder Ruthenium kann die Beständigkeit verbessern. Außerdem kann die Kontrolle der Umgebungsbedingungen, wie die Lagerung in trockenen, sauberen Räumen und der Schutz vor Schadstoffen, das Korrosionsrisiko vermindern.
In der Industrie und Technik spielt die Korrosion von Edelmetallen eine bedeutende Rolle. In der Elektronik werden Goldkontakte aufgrund ihrer hervorragenden Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit eingesetzt, um eine zuverlässige Signalübertragung zu gewährleisten. Silberlegierungen finden in Lötmitteln Anwendung, wobei Korrosion die Leitfähigkeit und Stabilität beeinträchtigen kann. In medizinischen Anwendungen sind Edelmetalle wie Platin und Gold wegen ihrer Biokompatibilität geschätzt. Korrosion könnte hier nicht nur die Funktion beeinträchtigen, sondern auch gesundheitliche Risiken bergen. In der Automobilindustrie dienen Platin und Palladium als Katalysatoren zur Reduzierung von Abgasemissionen; Korrosion kann die Effizienz dieser Katalysatoren mindern.
Die Untersuchung von Korrosionsprozessen bei Edelmetallen erfolgt durch verschiedene Methoden. Elektrochemische Techniken wie die potentiodynamische Polarisation messen die Korrosionsgeschwindigkeit und helfen, die Mechanismen zu verstehen. Physikalische Methoden wie die Röntgenphotoelektronenspektroskopie analysieren die chemische Zusammensetzung der Oberfläche und identifizieren Korrosionsprodukte. Fallstudien zeigen, dass beispielsweise das Anlaufen von Silberbesteck durch Reaktionen mit Schwefelverbindungen verursacht wird und durch regelmäßige Reinigung sowie spezielle Lagerung verhindert oder verzögert werden kann. In der Elektronik kann das Versagen von Goldkontakten durch Diffusion von unedlen Metallen oder mechanischen Abrieb auftreten, was durch die Verwendung von reinem Gold oder dicken Goldschichten minimiert werden kann.
Die Zukunftsperspektiven in Bezug auf die Korrosion von Edelmetallen umfassen die Entwicklung neuer Legierungen und Beschichtungstechnologien. Forschungen an High-Entropy Alloys versprechen Materialien mit verbesserten Eigenschaften, einschließlich erhöhter Korrosionsbeständigkeit. Nanostrukturierte Beschichtungen könnten den Korrosionsschutz erheblich verbessern, da sie eine dichtere Barriere bilden. Nachhaltigkeit und Recycling spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Effektive Recyclingprozesse reduzieren den Bedarf an neu abgebauten Edelmetallen und schonen Ressourcen, während umweltfreundliche Korrosionsschutzmethoden zum Schutz der Umwelt beitragen.
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