Ermüdung und Korrosion nach mechanischer ... - tuprints

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ein den Aluminiumlegierungen und vielen Stählen überlegenes Korrosionsverhalten.
Der Oberflächenfilm besteht aus drei Schichten (Song et al. [1999a]). Die äußere
Schicht aus Magnesiumhydroxid wird vom Basiswerkstoff durch eine mittlere Schicht
aus MgO und einer Al2O3-Schicht an der Grenzfläche zum Basiswerkstoff getrennt.
Oberhalb von β−reichen Oberflächenbereichen bildet sich zusätzlich auch Alumini-
umhydroxid in der äußersten Schicht. Der Oberflächenfilm ist bei pH-Werten >10,5 in
wässrigen Lösungen stabil. Dieser Wert entspricht dem Löslichkeitsprodukt von
Mg(OH)2.
Leitungswasser kann einen nachweisbaren, Meerwasser einen starken korrosiven
Angriff an AZ91 verursachen (Ferguson et al. [2003]). Der Passiv-Film wird sehr effektiv
von in der Lösung vorhandenen Chlorid-, Nitrat- oder Phosphat-Ionen durch
Bildung leicht löslicher Magnesiumsalze zerstört (Potzies und Kainer [2004]). Durch
den Chlorid-Ionen-Angriff kommt es zu Lochfraß (Song und Atrens [1999a]). Weitere
Faktoren, die die Kontaktkorrosion beschleunigen, sind eine hohe Leitfähigkeit des
Elektrolyten, großer Potentialunterschied und geringe Polarisierbarkeit von Anode
und Kathode, großes Flächenverhältnis von Anode zu Kathode und geringer Abstand
zwischen Anode und Kathode.
Die Mg(OH)2-Schicht ist mechanisch instabil (Song und Atrens [1999b]) und haftet
sehr schlecht (Koppers et al. [2001]). Rühren des Elektrolyten behindert die Bildung
einer geschlossenen Deckschicht aus Magnesiumhydroxid.
Die auf der Probenoberfläche bei Korrosion ablaufenden Reaktionen lauten wie folgt
(Song et al. [1997]):
Anodische Auflösung:
Mg Mg 2+ + 2 e -
Filmbildung:
Mg 2+ + 2 OH - Mg(OH)2
Kathodische Wasserstoffbildung:
2 H2O + 2 e - H2 + 2 OH -
Gesamtreaktion:
Mg + 2 H2O Mg(OH)2 + H2
Im Zusammenhang mit den auf der Oberfläche ablaufenden Reaktionen wurde der
für Magnesium typische NDE („negative difference effect“) entdeckt (Song et al.
[1997], G. Song [2005]). Bei diesem Phänomen nimmt bei Polarisation die Wasserstoffbildungsreaktion
im anodischen Bereich nicht ab, sondern zu. Wasserstoff bildet
sich mit steigendem Potential zunehmend auf der Oberfläche der Arbeitselektrode,