Passivschichten auf rostfreien Stählen: Eine Übersicht über oberflächenanalytische Ergebnisse

Summary

Stainless steels are passivated by formation of a thin layer of oxy-hydroxide strongly enriched in chromium. A decade of surface analytical research has yielded converging results from which some generalized conclusions can be derived. The thickness of the films increases linearly with the potential; both the hydroxyl content and the electric field across the film appear to be linearly related to its chromium/iron ratio. Oxide films containing less than 50% Cr do not seem to be permanently stable. Both the stationary value of the chromium enrichment in the film and the kinetics of the enrichment process can be quantitatively described by a model based on preferential dissolution of iron in the electrolyte at ca. eight times the rate of chromium dissolution. The roles of nickel and chromium in enhancing passivity are discussed in qualitative terms.

Zusammenfassung

Rostfreie Stähle werden durch dünne Oxy-Hydroxidschichten passiviert, die gegenüber der Legierung stark an Chrom angereichert sind. Nach einem Jahrzehnt oberflächenanalytischer Forschung zeichnet sich eine Konvergenz der Ergebnisse ab, aus der einige verallgemeinernde Schlußfolgerungen abgeleitet werden können. Die Schichtdicke wächst linear mit dem Potential; das elektrische Feld in der Schicht und ihr Hydroxylgehalt scheinen von ihrem Chromgehalt bestimmt zu sein. Die Oxidschichten sind nur dann dauerhaft stabil, wenn sie mehr als 50% Cr enthalten. Der stationäre Wert der Cr-Anreicherung im Film und die Kinetik des Anreicherungsverlaufes können mit Hilfe eines Modells quantitativ beschrieben werden, das auf der Annahme präferentieller Auflösung von Eisen gegenüber Chrom (in einem konstanten Verhältnis von ca. 8∶1) beruht. Die Rolle des Nickels und des Molybdäns für die verbesserte Passivierbarkeit der Chromstähle wird qualitativ erörtert.