Oxidation und Korrosion bei Metallen im Allgemeinen
Die meisten Metalle besitzen die Eigenschaft, aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung zu oxidieren. Diese Oxidation kann völlig unterschiedlich verlaufen. Bei Eisen und eisenhaltigen Stählen ist dieser Oxidationsprozess weitläufig als Rost bekannt. Dabei zersetzt es das Metall langsam und gleichmäßig von außen nach innen in Eisenoxid – Rost eben.
Die schützende Oxidschicht
Bei einigen Metallen geschieht aber etwas beim Oxidieren. Es bildet sich eine Oxidschicht auf dem eigentlichen Metall. Damit gelangen weder Wasser noch Sauerstoff an das Metall und es wird geschützt gegen weitere Korrosion. Dieser Prozess wird auch als Passivierung bezeichnet bzw. die so entstehende Oxidschicht als Passivschicht.
Voraussetzungen für die Oxidation von Kupfer
Jedoch müssen bei jedem Metall besondere Umstände zueinanderpassen, damit sich eine solche Oxidschicht gut und optimal ausbilden kann. Die Korrosion bei Kupferrohren zur Ausbildung einer Passivschicht wird beispielsweise vom pH-Wert des Wassers, dem Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt beeinflusst.
Unter einem pH-Wert von 6 und bei niedriger bzw. schlechter Sauerstoffsättigung kann sich keine ausreichende Oxidschicht ausbilden (Kupfer I Oxid). Stattdessen kommt es zu einer ganz bestimmten Form der Korrosion – am, oder besser gesagt im Kupferrohr setzt heimtückischer Lochfraß ein.
Ohne Passivierung kommt es zu Lochfraß
Durch eine ausreichende Oxidation, bei der eine gute Passivschicht gebildet wird, kann sich die Korrosion nicht fortsetzen. Besonders fatal bei Lochfraß ist der Umstand, dass die punktförmigen Löcher so klein sind, dass kaum oder kein Sauerstoff in diese gelangen kann. Dadurch wird der Lochfraß im Kupfer noch einmal erheblich beschleunigt. Nach außen betrachtet sieht die Kupferoberfläche nahezu intakt aus.
Nach dem Ausbilden der Oxidschicht bildet sich eine Patina
Hat sich aber eine gute Oxidationsschicht gebildet, ist der Prozess noch nicht abgeschlossen. Kupferkarbonate lagern sich nun auf dieser tiefbraunen Oxidschicht ab (Kupfer ohne Passivschicht ist hellbraun metallisch glänzend, Kupfer mit einer Oxidschicht dagegen tiefbraun matt). Dies fällt auf durch die typische intensive Grünfärbung, oft auch als Grünspan bezeichnet.
Gerade an Fassaden wie an Kirchen oder anderen Bauwerken kann dieser Effekt durchaus erwünscht sein. Diese natürliche Kupferpatina schützt das darunterliegende Kupfer ausgesprochen gut gegen eine weitere, zerstörerische Korrosion wie den Lochfraß. Sie können Kupfer auch künstlich patinieren, also das Kupfer altern.
Diese Oxidationsschicht kann auch entfernt werden
Jedoch kann es eben so gut vorkommen, dass diese Passivschicht unerwünscht ist, beispielsweise, wenn Sie das Kupfer lackieren möchten. Durch das Ätzen von Kupfer können Sie die Oxidationsschicht vollständig entfernen. Eine mechanische Lösung wäre das Schleifen des Kupfers oder Kupferblechs.