elektrochemische rauschanalyse zur schicht- und

Ausgewählte Forschungsergebnisse
Geschäftsfeld
FERTIGUNGSTECHNOLOGIE
Gruppe
FUNKTIONALE SCHICHTSYSTEME
Dr. Frank Burmeister | Telefon +49 761 5142-244 | [email protected]
ELEKTROCHEMISCHE RAUSCHANALYSE
ZUR SCHICHT- UND MATERIALBEWERTUNG
Analyse von Korrosionsvorgängen
ten Proben beobachtet: Bei den 180 und 360 nm dick beschich-
Die Auswertung des elektrochemischen Rauschens (electro-
teten Stählen ist die Schicht nicht vollständig geschlossen. Durch
chemical noise EN) ermöglicht, Korrosionsraten abzuschätzen
vorhandene Oberflächendefekte kann Elektrolyt eindringen,
sowie zwischen flächiger Korrosion und schädlicher Mulden-
die Schicht unterwandern und zu Schichtversagen führen. Nur
korrosion oder »Lochfraß« zu unterscheiden. Zudem bietet
die Schichtdicke von 1 µm ist nahezu »dicht« und bildet an der
die EN-Technologie das Potenzial zum Monitoring gefähr-
Oberfläche eine stabile Passivierungsschicht aus, die eine weiter-
deter Anlagenkomponenten, um die Anzahl kostspieliger
gehende Korrosion verhindert (gelbe Kurve in Abbildung 1).
Inspektionen zu vermindern, Korrosionsmechanismen aufzuklären und die Wirksamkeit von Korrosionsschutzmaß
nahmen zu bewerten.
Aufklärung von Korrosionsmechanismen
Das Messprinzip der EN-Technologie beruht auf einer »Null
widerstandsmessung« zwischen zwei identischen Elektroden
aus dem zu untersuchenden Material. Beim Auftreten von
Korrosionsereignissen fließen sehr kleine, transiente Ströme
zwischen den Elektroden. Durch Analyse der Strom- und
Spannungsfluktuationen kann auf den Korrosionsmechanismus
geschlossen und die Wirksamkeit des gewählten Schutzkon-
Stromverlauf in A
TiN 180 nm
TiN 360 nm
TiN 1050 nm
8
4x10
St-52 poliert
Epoxidharz 550 μm,
Kontrolle
2x108
0
-2x108
-4x108
1
2
3
4
Zeit in h
zepts beurteilt werden. In Abbildung 1 sind die Ergebnisse an
5 in NaCl-Lösung ausgelagerten Materialsystemen dargestellt.
Gemessen wurde polierter ST52-Stahl, einmal blank und
mit unterschiedlich dicker Titannitrid (TiN) Beschichtung. Zur
Validierung der Methode wurde außerdem ein Probenpaar mit
elektrisch isolierender Epoxidharz-Beschichtung untersucht, bei
der keine Korrosionsereignisse stattfinden können (Kontrolle).
Die Stromkurve der unbeschichteten Stahlprobe weist viele
20 µm
Transienten auf. Daraus abgeleitete Kenngrößen wie spektrale
Dichte oder Rauschwiderstand deuten auf die Dominanz eines
1 Rauschspektren (Stromverläufe) unterschiedlich konditionierter Stahl-
lokalen Korrosionsmechanismus hin (kritischer Lochfraß). Ein
proben (oben); REM-Aufnahme eines Korrosions-Pits (Lochfraß, 360 nm
ähnliches Verhalten wurde bei zwei der drei mit TiN beschichte-
TiN auf St-52) nach der Auslagerung (unten).
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM l Wöhlerstraße 11 l 79108 Freiburg l www.iwm.fraunhofer.de
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