Dokument: Charakterisierung von elektrochemisch präparierten Deckschichten auf Vanadium, Eisen-Vanadium- und Eisen-Chrom-Vanadium-Legierungen mit Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)

Titel:	Charakterisierung von elektrochemisch präparierten Deckschichten auf Vanadium, Eisen-Vanadium- und Eisen-Chrom-Vanadium-Legierungen mit Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3297
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20060118-001297-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Drexler, Andreas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 14,16 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Strehblow, Hans-Henning [Gutachter] Prof. Dr. Kleinermanns, Karl [Gutachter]
Stichwörter:	Vanadium, Eisen-Vanadium-Legierung, Eisen-Chrom-Vanadium-Legierung, Passivität, Korrosion, Elektrochemie, XPS, Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Oberflächenanalytik, ESCAVanadium, Iron-Vanadium-alloy, Iron-Chromium-Vanadium-Alloy, Passivity, Corrosion, Electrochemistry, XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy, Surface analysis, ESCA
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:	Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Passivitätsverhalten des Vanadiums und von Vanadiumlegierungen in verschiedenen pH-Bereichen untersucht. Hierbei stand die Frage im Vordergrund, ob und wie das Zulegieren von Vanadium Einfluss auf die Korrosionsstabilität des Eisens nimmt. Basierend auf den Untersuchungen am reinen Vanadium und an binären Eisen-Vanadium-Legierungen (Fe90V10 und Fe8V92) ist im dritten Schritt eine ternäre Eisen-Chrom Vanadium Legierung (Fe75Cr15V10) studiert worden. Durch kombinierte elektrochemischen und oberflächenanalytischen Messungen in alkalischer (1.0 M NaOH, pH 13,9) und schwach sauer Lösung (Phthalatpuffer, pH 5,5) konnte ein Modellbild für Deckschichten auf Vanadium entwickelt werden. Es zeigte sich, dass sich in alkalischer Lösung eine bis zum maximal 1,8 nm dünne Deckschicht ausbildet. Elektrolytseitig besteht diese Schicht aus V(OH)3, die an der inneren Phasengrenze Deckschicht/Legierung in eine V2O3-Schicht übergeht. Die Anreicherung von V(OH)3 an der äußeren Phasengrenze wurde durch winkelaufgelöste XPS Messungen ermittelt. In leicht saurer Lösung bei pH 5,5 bildet sich bei ausreichend positiven Potentialen (E > +0,2 V) eine V2O3-Schicht aus, deren Dicke im untersuchten Potentialbereich maximal 2 nm erreicht. Eine elektrolytseitige hydroxidische Schicht tritt nicht auf. In der alkalischen Lösung (ph 13,9) bildet sich auf der binären Fe90V10 Legierung potentialunabhängig die gleiche Deckschichtstruktur aus, die elektrolytseitig aus einer Fe(OH)2-Schicht besteht. Hieran schließt sich in Richtung der Legierung eine (Fe,V)2O3 Mischoxidschicht an, die potentialabhängig stark in ihrer Dicke variiert. Bei der Ausbildung der Schichtstruktur erkennt man deutlich den Einfluss des Vanadiums. Wie zeitabhängige Untersuchungen zeigten, bildet sich die Fe(OH)2-Schicht auch schon bei kurzen Präparationszeiten aus. Demgegenüber ist die Deckschicht auf Fe90V10 in schwach saurer Lösung bei pH 5,5 bei tiefen und hohen Potentialen unterschiedlich aufgebaut. Hier bildet sich bei tiefen (E < +0,4 V) kein Fe(III) aus, das Eisen tritt maximal in der Oxidationsstufe +2 auf. Folglich bildet sich hier auch kein (Fe,V)2O3-Mischoxid aus, die Deckschicht besteht elektrolytseitig aus Fe(OH)2, an das sich in Richtung Legierung eine V2O3-Schicht mit V(OH)3 Anteilen anschließt. Das bekannte (Fe,V)2O3-Mischoxid bildet sich erst bei ausreichend hohen Potentialen, d.h. E > +0,4 V. In diesem Potentialbereich besteht die Deckschicht an der äußeren Phasengrenze aus FeOOH. Diese Ergebnisse bildeten die Grundlage der Interpretation der Untersuchungsergebnisse an der ternären Legierung Fe75Cr15V10 in 1.0 M NaOH. An der äußeren Phasengrenze bildet sich auch hier eine dünne Fe(OH)2-Schicht aus, an die sich eine Duplexschicht anschließt. Diese setzt sich aus einer Fe2O3-Schicht und einer (Cr,V)2O3-Mischoxidschicht zusammen. Das Vanadium bildet also in diesem Fall mit dem Chrom eine Mischoxid und nicht, wie in der binären Legierung mit dem Eisen. Die Ausbildung einer Duplexschicht konnte in allen untersuchten Potentialbereichen -0,7 V < E < +0,8 V nachgewiesen werden; besonders gut ausgeprägt bei hohen Potentialen. In das (Cr,V)2O3-Mischoxid ist wiederum V(OH)3 als Vorstufe zur Oxidbildung eingelagert. In der Arbeit konnte gezeigt werden, dass Vanadium als Legierungsbestandteil mit Eisen bzw. mit Eisen-Chrom einen merklichen Einfluss auf die Struktur der Passivschicht hat, der sich in der Bildung der Mischoxide manifestiert.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie
Dokument erstellt am:	18.01.2006
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	11.01.2006
Datum der Promotion:	11.01.2006