Elektrochemische Charakterisierung metallischer Mikroproben im Hochdurchsatz (SFB 1232)

Metallische Korrosion wirkt sich negativ auf die Werkstoffeigenschaften aus und verursacht dadurch j?hrlich Kosten in Milliardenh?he. Mit Hilfe elektrochemischer Messmethoden lassen sich die zugrundeliegenden Korrosionsph?nomene (z.B. Aufbau und den Zusammenbruch von Passivschichten, Beginn von Lochkorrosion) untersuchen.

Einfluss des Martensitgehalts auf die elektrochemische Impedanz von Edelstahlproben. Mit zunehmendem Martensitgehalt nehmen die Impedanz und der Widerstand gegen Korrosion ab.

Polarisationsscans von unbehandeltem und W?rmebehandeltem Werkzeugstahl. Die W?rmebehandlung beeinflusst die Mikrostruktur des Stahls und diese wirkt sich auf das elektrochemische Verhalten des Werkstoffes und auf die Korrosion aus.

Simulationen zur Wachstumsgeschwindigkeit der Passivschicht offenbaren einen Zusammenhang zwischen der Schichtwachstumsrate (k₂⁰) und dem Martensitgehalt des Werkstoffes.

Cyclovoltammogramm verschiedener Werkstoffe in 0,1 molarem Phosphatpuffer; die H?he der Stromdichte steht in Zusammenhang mit der Passivit?t der Metalle - der rostfrei Stahl (X5CrNi18-10) zeigt kleinere Stromdichten und somit weniger Metallaufl?sung

Impedanzspektroskopie rundgekneteter Edelstahldr?hte (X5CrNi18-10); durch die unterschiedliche Umformgeschwindigkeit (v = 10mms-1/5 mms-1/1 mms-1) variiert das Mikrogefüge (Korngr??e und Martensitgehalt), was durch eine ?nderung der Impedanz deutlich wird.

Korrosionsangriff an X46Cr13 in unterschiedlichen Elektrolyten; links 0,1 M Phosphatpuffer mit 3,5 wt.-% NaCl; rechts 3,5 wt.-% NaCl L?sung; es ist zu erkennen, dass in der phosphatgepufferten Salzl?sung (links) nur Lochkorrosion auftritt, w?hrend in der reinen Salzl?sung (rechts) die Lochkorrosion von fl?chiger Korrosion überlagert ist.

H?henprofil nach Lochkorrosion an rundgeknetetem X5CrNi18-10 Draht

Ziel des Projektes ist es mit Hilfe elektrochemischer Messmethoden metallische Mikroproben im Hochdurchsatz gem?? ihrer Korrosions- und weiteren Werkstoffeigenschaften zu charakterisieren. Im Rahmen des Projekts soll die Frage beantwortet werden, ob und wie sich anhand elektrochemischen Messungen an Mikroproben innerhalb stark verkürzter Zeitskalen (wenige Sekunden bis Minuten) Aussagen über das Korrosionsverhalten von Makrobauteilen in realen Zeitr?umen (澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育ere Jahre) treffen lassen. Des Weiteren ist eine zentrale Fragestellung des Projekts, in wie weit sich der Aufbau und die Schutzwirkung der auf Metalloberfl?chen gebildeten Passivschichten durch ?nderungen im Mikrogefüge beeinflussen l?sst. Als Messmethoden stehen dabei Cyclovoltammetrie, Impedanzespektroskopie und elektrochemisches Rauschen im Vordergrund.

Das Projekt ?Elektrochemische Charakterisierung metallischer Mikroproben im Hochdurchsatz“ ist Teil des Sonderforschungsbereich SFB1232 ?Farbige Zust?nde“, bei dem eine neue experimentelle Methode zur Entwicklung von Werkstoffen mit spezifischem Anforderungsprofil erarbeitet wird. Im Rahmen des Sondeforschungsbereichs werden metallische Mikroproben (Durchmesser: 100 ?m – 1mm) erzeugt und die mechanischen, thermischen und (elektro-)chemischen Eigenschaften dieser neuen Legierungen untersucht. Für die elektrochemische Untersuchung der Proben in diesem Projekt wird ein Mikroreaktor entwickelt, mit dem es m?glich ist sph?rische Proben an Elektroden einzufangen und bei konstanten Elektrolytdurchfluss zu vermessen.

Besonderer Fokus bei den Untersuchungen der Mikroproben wird dabei auf die Passivschichtbildung gelegt. Metalle besitzen die Eigenschaft auf der Oberfl?che spontan passivierende Oxidschichten (Passivschichten) auszubilden, die vor Korrosion schützen. Der Aufbau, die Stabilit?t und das Zusammenbrechen dieser Oxidschichten sind abh?ngig von der Legierungszusammensetzung, dem Mikrogefüge (Korngr??e, Einschlüsse, Fehlstellen, Gefügeart, etc.) und dem Fertigungsprozess. Mit Hilfe der Hochdurchsatzmessungen an unterschiedlich zusammengesetzten und behandelten Mikroproben soll der Zusammenhang zwischen Bildung und Zusammenbruch von Passivschichten und der Mikrostruktur der Metalle untersucht werden.

Ingmar B?sings Doktorarbeit
B?sing, I. et al. (2020) Corros. Mater. Degrad. 1(1), 6. https://doi.org/10.3390/cmd1010006
S. Imani Moqadam et al. (2020) Metals, 10(3), 297. https://doi.org/10.3390/met10030297
I. B?sing et al. (2020) Int. J. Electrochem. Sci. 15, 319 – 333. http://doi.org/10.20964/2020.01.09
M. Steinbacher et al. (2019) High-Throughput 8(4), 22. https://doi.org/10.3390/ht8040022
I. B?sing et al. (2019) AIP Advances 9, 065317. https://doi.org/10.1063/1.5094615
I. B?sing et al. (2018) MATEC Web of Conferences 190, 04002, http://doi.org/10.1051/matecconf/201819004002.
I. B?sing et al. (2017) International Journal of Corrosion 9425864, http://doi.org/10.1155/2017/942586.