Entstehung und Gestalt von Korrosionslöchern bei Lochfraß an Eisen und theoretische Folgerungen zur Lochfraßkorrosion

Abstract

AbstractEs werden Untersuchungen über die Bildung kleiner Korrosionslöcher von etwa 1 bis 50 μ Durchmesser an Eisen unter der Wirkung von Chlorid‐ und Sulfationen im Phthalatpuffer (pH = 5) durchgeführt. Eine erhöhte Lochkeimbildung wird an mechanisch und durch Potentialänderung elektrisch gestörten Passivschichten beobachtet. Die Lochkeimbildung wird durch ein mechanisches Aufreißen der Passivschicht unter Bildung von porenfreien Salzdeckschichten (auch Chemisorptionsschichten) in den Löchern gedeutet. Ein Transport der aggressiven Ionen durch die Schicht kann ausgeschlossen werden. Die Gestalt auch sehr kleiner Korrosionslöcher (2 μ Durchmesser) wird mit dem Elektronenrastermikroskop ermittelt. Es werden polygonale globulistische Lochformen gefunden, die nur im Falle von Sulfat bei größeren Löchern (>3 μ Durchmesser) eine Halbkugelform annehmen. Es werden gut ausgebildete (100)‐ und (110)‐Flächen beobachtet. Die Schärfe des Lochrandes wird elektronenmikroskopisch zu besser als 100 Å ermittelt. Das bedeutet, daß die beobachteten Korrosionsstromdichten von einigen A/cm2 im Loch auf Bruchteile von μA/cm2 auf der passiven Eisenoberfläche im Bereich eines Oberflächenabstandes von weniger als 100 Å abfallen. Ohmsche Spannungsabfälle bzw. Konzentrationsänderungen über diese Entfernungen können nicht größer als 2 μ V bzw. 5 · 10−4 mol/1 sein.Der Konzentrations‐ und Spannungsabfall im Elektrolyten kleiner Löcher (2 μ Durchmesser) werden auf Grund der experimentellen Korrosionsstromdichten abgeschätzt. Es ergibt sich eine Anreicherung von 0,9 m Fe2+ und eine pH‐Verschiebung von + 0,8. Beides kann nicht zu einer Konzentrationsfällung führen. Der Potentialabfall im Lochelektrolyten ergibt sich unabhängig vom Lochdurchmesser und der Korrosionsstromdichte zu etwa 18 mV, zusätzlich 30 mV außerhalb des Loches. In sulfathaltigen Lösungen sind die angeführten Effekte noch wesentlich kleiner. Eine Mitwirkung von Diffusionseffekten und Potentialverschiebungen bei der Lochfraßkorrosion, wie es in den meisten bestehenden Theorien zur Lochfraßkorrosion angenommen wird, ist deshalb abzulehnen. Diese Effekte kommen als Ursache der Lochfraßkorrosion nicht in Frage und wirken sich nur als Komplikation erst bei größeren Löchern (> 50 μ Durchmesser) aus.