Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem Lochfraß bei Edelstahl auf der Spur

25.08.2004


Explosionsartige Vermehrung winziger "Rostlöcher" ist Ursache massiver Korrosionsschäden, berichten Forscher des Berliner Fritz-Haber-Instituts


Drei aufeinanderfolgende "Schnappschüsse" veranschaulichen die Ausbreitung eines Korrosionsschadens in der schützenden Oxidschicht eines rostfreien Stahls. Bild: Fritz-Haber-Institut



Rostfreier Stahl kann sehr schnell korrodieren, wenn sich das anliegende Potential, die Konzentration korrodierender Lösungen oder die Temperatur nur leicht verändern. Wissenschaftler des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft und der Universität Virginia, USA, haben jetzt unter Einsatz spezieller Mikroskopie-Techniken herausgefunden, dass das schlagartige Einsetzen der Korrosion darauf beruht, dass sich die Zahl winziger metastabiler Löcher in der betroffenen Metalloberfläche explosionsartig vermehrt. Dieser Befund deckt sich mit theoretischen Modellen, wonach sich das Phänomen des Lochfraßes unter entsprechenden Bedingungen autokatalytisch wie eine Kettenreaktion ausbreitet. Die in der jüngsten Ausgabe von "Science" veröffentlichten Forschungsergebnisse tragen entscheidend dazu bei, Korrosionsprozesse besser verstehen, kontrollieren und letztendlich vermeiden zu können (Science, 20. August 2004).



Rostfreie Stähle, die eigentlich korrosionsresistent sein sollten, können lokalem Lochfraß zum Opfer fallen, was häufig ganze Bauteile versagen lässt. Allein in den USA belaufen sich die jährlichen Verluste durch Korrosion auf etwa drei Prozent des Bruttosozialprodukts. Etwa ein Drittel der Ausfälle chemischer Anlagen sind auf lokale Korrosion zurückzuführen.

Vor dem eigentlichen Lochfraß bilden sich in der schützenden Oxidhaut der Stähle winzige, metastabile Löcher von wenigen Mikrometern Durchmesser, so genannte Pits. Jeder Pit erzeugt während seines Entstehens einen sekundenlangen kleinen Strompuls, der die chemische Reaktion anzeigt. Die Lochfraßkorrosion setzt plötzlich ein. Bei geringsten Veränderungen der äußeren Bedingungen kann die Korrosionsrate extrem ansteigen.

Obwohl die Prozesse, die zum Auftreten einzelner Pits führen, bereits relativ gut erforscht sind, war das plötzliche Auftreten von Lochfraß bislang ungeklärt. Wissenschaftler des Fritz-Haber-Instituts in Zusammenarbeit mit einem Team von der Universität Virginia haben deshalb neue mikroskopische Methoden entwickelt, um den Beginn des Lochfraßes in Echtzeit beobachten zu können. Eine dieser Methoden, die Ellipsomikroskopie zur Abbildung von Oberflächen (Ellipsomicroscopy for Surface Imaging), macht die sich ausbreitenden Schädigungen der Oxidschicht sichtbar.

Daneben verfolgten die Forscher unter einem hochauflösenden und kontrastverstärkten optischen Mikroskop die Entstehung einzelner Pits und ihr kollektives Verhalten. Sie fanden heraus, dass das plötzliche Auftreten von Lochfraßkorrosion auf eine explosionsartige Vermehrung der Pits zurückzuführen ist. Die Forscher haben diesen Prozess auch im Computer simuliert: Dabei gingen sie von der Annahme aus, dass sich ein neuer Pit mit hoher Wahrscheinlichkeit in der unmittelbaren Umgebung bereits vorhandener Pits bildet. Danach ist das plötzliche Auftreten von Lochfraßkorrosion vergleichbar mit der Ausbreitung ansteckender Krankheiten oder einer Kettenreaktion.

Diese Schädigung der Stahloberflächen lässt sich durch Veränderung der die Korrosion verursachenden Lösung (durch die Zugabe von Inhibitoren) oder durch die Optimierung der Stahllegierung verhindern. Die von den Forschern entwickelten Mikroskopie-Techniken lassen sich für die Visualisierung verschiedenster Korrosionserscheinungen bei Metallen einsetzen.

Originalveröffentlichung:

C. Punckt, M. Bölscher, H. H. Rotermund, A. S. Mikhailov, L. Organ, N. Budiansky, J. R. Scully, and J. L. Hudson
Sudden Onset of Pitting Corrosion on Stainless Steel as a Critical Phenomenon
Science, 20 August 2004

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Dr. A. S. Mikhailov
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
Tel.: 030 8413-5122
E-Mail: mikhailov@fhi-berlin.mpg.de

Prof. Dr. H. H. Rotermund
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
Tel.: 030 8413-5129
E-Mail: rotermun@fhi-berlin.mpg.de

Prof. Dr. A. S. Mikhailov | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fhi-berlin.mpg.de

Weitere Berichte zu: Korrosion Lochfraß Lochfraßkorrosion PIT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mehr Sicherheit für Flugzeuge

22.02.2017 | Messenachrichten

HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

22.02.2017 | Verkehr Logistik

Positronen als neues Werkzeug für die Forschung an Lithiumionen-Batterien: Löcher in der Elektrode

22.02.2017 | Energie und Elektrotechnik