Metalloberfläche

walzblank

Kupfer zeichnet sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Seine Oberfläche überzieht sich zunächst mit einer dunkelbraunen bis fast schwarzen Schutzschicht, die mit der Zeit meist von alten Kupferdächern her bekannte grüne Patina übergeht. Patina ist ein Gemisch von basischen Kupfersalzen, deren Mengenverhältnis von der Konzentration der entsprechenden Grundstoffe in der Luft bestimmt wird. Ungünstig wirken feuchte Ammoniak- und Schwefelwasserstoffdämpfe.

Schutzschichtbildung

Kupfer bildet unter Einfluss die atmosphärische Bewitterung eine festhaftende und beständige Schutzschicht, die Patina. Sie schützt das Kupfer unter den heutigen härteren Umweltbedingungen genauso wie in den Jahrhunderten zuvor. Die chemische Zusammensetzung der Patina ist abhängig von den am Bewitterungsort herrschenden atmosphärischen Bedingungen. Die Patina-Schutzschicht ist in sich selbst stabil, bei Beschädigung bildet sie sich neu.

Braune Patina

Auf der zunächst metallischen blanken Oberfläche entsteht unter Einwirkung von Luftinhaltsstoffen und Feuchte im Laufe der Zeit eine festhaftende und beständige braune Schutzschicht. Wesentlich für die Oxidationsgeschwindigkeit ist die Häufigkeit und Dauer von Wasserfilmen auf der Kupferoberfläche. Flachgeneigte Flächen haben eine viel schnellere Oxidation zur Folge als eine steilere oder senkrechte Fläche mit schnell ablaufenden Niederschlägen. Nach und nach tritt eine allmähliche Farbvertiefung bis braunschwarz oder Anthrazit auf. Chemisch bilden sich in diesem Zeitraum immer dichtere und dickere Oxidschichten. Auf den Oberflächen findet unter Einfluss der Luftverunreinigungen, vor allem des So₂, eine langsame chemische Umwandlung in basische Sulfate statt. An senkrechten oder geschützt liegenden Kupferoberflächen bildet sich die Oxidschicht farblich nicht mehr weiter.

Grüne Patina

Auf geneigten Dachflächen verändert sich die Schutzschicht nach einer gewissen farblichen Stagnation weiter. Bei trockenem Wetter wird zunächst ein leichter Grünschimmer auf dem dunklen Grund sichtbar, im weiteren Verlauf entsteht mit zunehmender Intensität das kupfertypische Patina-Grün. Ursache für diese Weiterentwicklung ist die intensive Einwirkung von Niederschlagswasser und die damit verbundene verstärkte Bildung basischer Kupferverbindungen.

Grünspan

Die Patina wird in der Umgangssprache gelegentlich als „Grünspan“ bezeichnet. Diese Bezeichnung ist falsch! Grünspan entsteht durch chemische Reaktion von Kupfer mit Essigsäure und ist im Gegensatz zur Patina, wasserlöslich.