Die Messung der Oxydationsgeschwindigkeit und Oxydschichtdicke von Metalloberflächen sowie der Lokalelementtätigkeit zwischen Metall und Metalloxyd

Abstract

AbstractDurch Messung der von belüfteten Metalloberflächen gelieferten Strommenge in Coulombs/cm2 wurde die Menge des gebildeten Oxyds sowie die Oxydationsgeschwindigkeit ermittelt. Die untersuchten Metalle (Eisen, Kupfer, Chromnickelstahl, Platin und Silber) wurden vor der Stromentnahme verschiedene Zeiten der Luft ausgesetzt und dann in luftfreier Lösung als Kathoden gegen eine praktisch unpolarisierbare Anode (Cadmium in konzentrierter Cadmiumsulfatlösung) geschaltet. Der stromliefernde Vorgang bestand bei dieser Versuchsanordnung in der Reduktion der durch die verschieden lange Luftberührung gebildeten Oxydhaut durch den kathodisch abgeschiedenen Wasserstoff. Die stärkste Oxydhautbildung wurde beim Kupfer und eine etwa 10mal so geringe beim Chromnickelstahl festgestellt, während Platin etwa in der Mitte lag.Eisen zeigte insofern ein besonderes Verhalten, als während der Strommessung eine so große Lokalelementwirkung zwischen dem Eisenoxyd und dem freiliegenden Eisenmetall stattfand, daß nur ein Bruchteil der tatsächlich stattfindenden Oxydreduktion durch den Strom gemessen wurde, Die Ermittlung dieses Bruchteils war dadurch möglich, daß mit der Stromentnahme erst begonnen wurde, nachdem das Eisen bestimmte Zeiten mit dem Elektrolyten in Berührung gewesen war. Je länger dieser „stromlose”︁ Zeitabschnitt war, um so geringer war der durch die Strommessung erfaßte Bruchteil der Oxydhautreduktion. Bei einem kohlenstoffreichen Eisen waren nach 10 Sekunden über 90% der Oxydhaut reduziert, und bei einem kohlenstoffarmen Eisen kaum 50%, so daß diese Methode neben einer quantitativen und zeitlich lückenlosen Erfassung der Lokalelementtätigkeit offenbar neue Möglichkeiten der Materialprüfung zu liefern imstande ist.Eine Bestätigung und Erweiterung dieser Befunde ergab sich weiterhin durch die Messung der in Abhängigkeit von der Belüftung auftretenden sehr starken Erhöhung der Auflösungsgeschwindigkeit in den ersten Sekunden und Minuten. Die Auflösungsgeschwindigkeit des Eisens ließ sich mit einer Empfindlichkeit von etwa 1 Millionstel Gramm in 100 cm3 durch photoelektrische Bestimmung des gelösten Eisens als Ferrirhodanid verfolgen. In einfach normaler Salzsäure und in einer neutralen Lösung wurde durch eine bestimmte Lufteinwirkung derselbe Mehrbetrag der Auflösungsgeschwindigkeit, also dieselbe Oxydmenge bzw. Oxydschichtdicke, festgestellt, obwohl die Auflösungsgeschwindigkeit an sich so wie das Tempo der Lokalelementwirkung zwischen Eisen und Eisenoxyd in der einfach normalen Säure etwa 100mal größer war. Die beim Kupfer und Eisen nach den neuen Verfahren gefundenen Oxydhautdicken stimmten mit den nach anderen Methoden gemessenen überein überein.