Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Heißwasserkorrosion von Zink

Abstract

Die Verwendung des Rasterelektronenmikroskopes (REM) ermoglicht infolge der einfachen Praparationstechnik, der kontinuierlich in weitem Bereich variablen Vergroi3erung und der hervorragenden Tiefenscharfe eine ideale Beobachtungsmoglichkeit der Anfangsvorgange von Korrosionsprozessen (1).Obwohl die HeiBwasserkorrosion von Zink im Hinblick auf die wirtschafiliche Bedeutung der Boilerkorrosion von besonderem Interesse ist, besteht uber deren Mechanismus no& keine Klarheit. Von den von Feitknedt und Mitarbeitern beschriebenen Modifikationen von Znkhydroxyd konnte rontgenografisch unter naturlichen Korrosionsverhaltnissen keine Modifikation eindeutig nachgewiesen werden (2), so dai3 eine rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Heii3wasserkorrosion des Zinks von besonderem Interesse war. 99,99O/oige Zinkplattchen (spektroskopisch nachgewiesene Verunreinigungen Pb, Fe, Cu) der Abmessungen 0,8 X 13 X 13 mm wurden zu kreisformigen Scheibchen 1 2 mm @ abgedreht, sodann 24h bei 330 O C in LuR getempert und mittels des Elektropoliergerates ,,Polimat" (Fa. /. Wirtz, Dusseldorf) elektropoliert, wobei Temperatur, Zeitdauer und Zusammensetzung des Polierelektrolyten mai3gebend waren (3): Am besten hat sich der Elektrolyt 144 ml Athanol, 32 ml H,O, 10 g AICl,, 16 ml Butanol, 45 g ZnC1, bei 35-40 V, 0,2 A, 1,5 bis 2 min bei 10 bis 15 "C bewahrt; uber die Plattchen wurde zur Kuhlung ein Al-Block gelegt. Der Poliervorgang erfolgte periodisch, um eine Oberhitzung zu vermeiden. Mehrmaliges Nachpolieren bei 90 V wahrend 3 bis 5 sek war notig, urn eine gleichmaflige aber nicht vollig ebene Politur zu erhalten. Die polierten Plattchen wurden mit Wasser, sodann mit Xthylalkohol gewaschen, getrocknet und bis zum Versuh im Exsikkator uber Silikagel aufbewahrt.Die Korrosionsversuche wurden in einem 250 ml Becherglas durchgefiihrt, das sich in einem Thermostat befand. Als Elektrolyt fand 0,010 m Na,SO,-Losung Verwendung, durch die gereinigte LuR (H,SO,, Wasser, Natronasbest und A-Kohle) mittels einer Glas-fritte eingeleitet wurde. 30 min vor Versuchsbeginn wurde bei der gewunschten Temperatur mit dem LuRdurchleiten begonnen. Die Versuche wurden in loo-Intervallen bei Versuchszeiten von 5, 10, 20, 40, 80, 160 min Dauer durchgefuhrt. Sodann wurden die Plattchen mit dest. Wasser gewaschen und im Exsikkator uber Silikagel getrodmet. Damit ist auch das Grundproblem der Untersuchung derartiger Korrosionsprodukte beruhrt: andert sich der Habitus des Korrosionsbelages durch die Trocknung? Parallelversuche mit kurzer und mit langer Trocknungsdauer ergaben auch bei verschiedenen Temperaturen (20 O, 80 "C) gleichartige Bilder. Dennoch ist mit Strukturanderungen gelatinoser Korrosionsprodukte durch den Trocknungsvorgang zu rechnen, die nicht verhindert werden konnen, da ja die REM-Aufnahmen im Hochvakuum erfolgen mussen, das Material daher nur in getrocknetem Zustand zur Untersuchung gebraht werden kann. Trotzdem ist der Aussagewert von REM-Bildern im Vergleich zu lichtoptischen merallmikroskopischen Aufnahmen weitaus grof3er: Die bei Betrachtun...