Dokument: Elektrochemische und oberflächenanalytische Untersuchungen zur anodischen Deckschichtbildung auf Zinn und Kupfer/Zinn-Legierungen

Titel:	Elektrochemische und oberflächenanalytische Untersuchungen zur anodischen Deckschichtbildung auf Zinn und Kupfer/Zinn-Legierungen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3305
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20060131-001305-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Keller, Petra [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,24 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. Schierbaum, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	Zinn, Bronze, Cu/Sn, Kupfer-Zinn-Legierung, Passivität, Korrosion, Elektrochemie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie, XPS, OberflächenanalytikTin, Sn, Bronze, Copper-Tin-Alloy, Passivity, Corrosion, Electrochemistry, X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS, Surface Analysis
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:	Kupferbasislegierungen kommen auf Grund ihrer hervorragenden Materialeigenschaften auch heute noch in vielen Bereichen zum Einsatz. Neben den guten elektrischen Eigenschaften, der Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit wird die Korrosionsbeständigkeit besonders geschätzt: Durch die Ausbildung von dünnen, schwerlöslichen Oxidschichten auf den Oberflächen löst sich das Basismaterial nicht oder nur in unbedeutendem Maße auf. Auf der Basis umfangreicher Kenntnisse des Passivverhaltens von Kupfer sollte in der vorliegenden Arbeit der Einfluss des Legierungsmateriales Zinn in binären CuSn-Bronzen verschiedener Zusammensetzung geklärt werden. Dazu wurde das Passivverhalten von Zinn und Kupfer-Zinn-Legierungen in verschiedenen pH-Bereichen mittels elektrochemischer und oberflächenanalytischer Methoden untersucht und die erzeugten anodischen Deckschichten charakterisiert. In 0,1 M KOH (pH 13) löst sich Zinn im von Pourbaix berechneten Potentialbereich unter Bildung löslicher Stannite und Stannate auf. Im folgenden Passivbereich bilden sich gut strukturierte Schichten aus, die mit steigendem Potential und zunehmender Passivierungszeit an Schichtdicke gewinnen. Die Erarbeitung der XPS- Zinnstandards Sn(0), Sn(II) und Sn(IV) ermöglichte erstmals die Entwicklung detaillierter Schichtmodelle: Die mit dem Elektrolyten im Kontakt stehende äußere Schicht enthält Zinn(II)- und Zinn(IV)-hydroxide. Die innere reine SnO2-Schicht besitzt halbleitende Eigenschaften und geht in eine auf dem Metall liegende SnO-Schicht über. In Phthalatpuffer (pH 5,5) wird eine Auflösung des Zinns nicht beobachtet. Die Passivschichten besitzen in diesem pH-Bereich einen ähnlichen Aufbau wie in 0,1 M KOH. Die für die reinen Metalle gefundenen Eigenschaften bestimmen auf den Bronzen CuSn4 und CuSn19 stark den Prozess der elektrochemischen Passivschichtbildung. Im für das Zinn kritischen Elektrolyten 0,1 M KOH verursacht das Kupfer der Bronzen eine Senkung der Auflösungsstromdichten um Größenordnungen. Auf CuSn4 bildet sich die vom Kupfer bekannte Duplexschicht Cu(OH)2, CuO / Cu2O aus, Zinnoxide werden leicht angereichert im Inneren der Schicht detektiert. Auf CuSn19 gewinnt das Legierungsmetall Zinn an Einfluss und wird als die unedlere Komponente im ersten Schritt auf der Oberfläche oxidiert. In der zweiten Phase der Schichtbildung liegen Kupfer- und Zinnoxide im Verhältnis der Legierungsmetalle auf der Elektrode. Schließlich führt das Zusammenwachsen der gebildeten Zinnoxidinseln zu einer geschlossenen, für das Kupfer undurchlässigen Schicht. Mit den vergleichenden Studien im leicht saurem Elektrolyten Phthalatpuffer (pH 5,5) wurde das Verhalten der Legierungen im Grenzbereich der Stabilität des Kupfers untersucht. Die unterschiedlichen Zinnzugaben beeinflussen die zu verzeichnenden Passivstromdichten erheblich: Die Auflösung des Kupfers wird mit zunehmenden Zinngehalten in der Bronze verringert. Im Beispiel der niedriglegierten Bronze CuSn4 lösen sich zunächst erhebliche Kupfermengen unter der Bildung von Cu(II)-Ionen auf. Erst mit einer genügend hohen Anreicherung des Zinns auf dem Basismaterial kommt es zur Ausbildung einer korrosionshemmenden Zinnoxidschicht. Auf der Legierung CuSn19 entsteht auf Grund des deutlich höheren Zinnangebotes wesentlich schneller die für die Kupfer-Ionen schwer durchlässige Zinnoxidschicht, die geringen Passivstromdichten sind ein Indiz für die Ausbildung dieser Passivschicht.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie
Dokument erstellt am:	31.01.2006
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	10.01.2006
Datum der Promotion:	10.01.2006