Was ist Passivieren?

Entgegen der Tatsache entwickeln die Metalle Mg, Al oder Zn in Wasser entsprechend der elektrochemischen Spannungsreihe keinen Wasserstoff. Als Ursache dafür bildet sich im Falle dieser Metalle eine 5 – 9 nm dünne Hydroxidschicht aus, die das Metall vor weiterer Auflösung in der korrosiven Atmosphäre u.a. bestehend aus Wasser und O₂ schützt. Die Metalle verhalten sich passiv gegenüber der theoretisch erwarteten exothermen Reaktion, welche aufgrund der Passivierungsschicht nicht stattfindet.

Die Passivierung von nichtrostenden Stählen beruht auf der Eigenschaft des Werkstoffes mit dem O₂ der Luft ebenfalls in Form von unendlich beschränktem Wachstum gleichdünne Passivierungsschichten zu bilden, welche vermehrt aus CrxOy und NiO bestehen. Durch diese Passivschicht kommt es praktisch zu einem Stopp der Korrosion. Bei der Passivierung wird diese Passivschicht durch oxidierende Medien künstlich, rascher und vor allem gleichmässiger (ohne Defekte) erzeugt.

Eine natürlich gebildete Passivschicht wird immer Schwachstellen aufweisen. Typische Schwachstellen sind zum Beispiel Stäube, Öle und Fette, Mangansulfide, nichtmetallische Einschlüsse, Carbide, Zunderreste, Riefen und Kratzer oder Eisen-Verunreinigungen. Im Betrieb werden diese Schwachstellen dann zu bevorzugten Angriffspunkten für Korrosion. Zum Beispiel führen Chloridionen zu Lochkorrosion.

Das Ziel einer Passivierung ist es, die Oberfläche von den Fehlstellen zu reinigen. Damit wird ein gleichmässiger, dichter, fehlerfreier, dicker und letztendlich Cr-reicherer und damit besserer Passivfilm erhalten. Stabile passive Stähle zeichnen sich dann dadurch aus, dass sie beim Einsatz nur eine extrem geringe Korrosionsstromdichte (Mass für die Korrosionsgeschwindigkeit) zeigen und es damit zu keiner nennenswerten Korrosion kommen kann.

Passivierungsmedien
Ein gutes Passivierungsmedium zeichnet sich dadurch aus diese Oxidschicht nasschemisch innerhalb einer kurzen Prozesszeit aufzubauen. Zusätzlich dazu ist es von Vorteil, wenn das Passivierungsmedium die Eigenschaft besitzt, die zu passivierende Edelstahloberfläche an Eisen verarmen lässt. Hierbei sind nach dem Stand der Technik nicht korrosive organische Säuren als Komplexbildner in Anwendung. Des Weiteren ist die Passivierung von Edelstählen mit anorganischen Säuren, wie Salpeter- oder Phosphorsäure, die gängige Praxis.

Ein neutrales Passivierungsmedium sollte aus einem Oxidationsmittel bestehen, welches in der Lage ist eine Passivierungsschicht aufzubauen. Hierbei können Zersetzungsprodukte während der Passivierung von Edelstahl den pH-Wert des Passivierungsmittels verändern, wodurch als zweite Komponente ein Protonenfänger bzw Puffer eingesetzt werden muss. Der Passivierungsprozess auf einer Edelstahloberfläche verläuft ohne eine visuelle Beobachtungsmöglichkeit ab und wird durch eine Stromdichte-Potential-Kurve des passivierten Werkstückes charakterisiert.