Die Kombination lichtmikroskopischer, elektronenoptischer sowie röntgenographischer Methoden zur Untersuchung von Metalloxyd-Whiskern und -Deckschichten

Einkristalle wurden auf Oxydschichten von Cu, Pb, Messing, Monel, V2A-Stahl, verzinntem und verzinktem Eisen Licht und elektronemmikroskopisch sowie durch Elektronenstrahl- und Rontgenstrahlbeugung untersucht. Der heterogene Schichtaufbau von Eisenoxyden in Dampfkesselrohren aus niedrig legiertem Stahl wird elektronenoptisch bestimmt. Die jeweils gunstigsten Bildungsbereiche der Whisker wurden in Abhangigkeit von der Temperatur beschrieben. Neben der Ausbildungsform wurde auch die kristallographische Wachstumsrichung von einigen Oxydnadeln bestimmt. Mit Hilfe der Elektronen- und Rontgenstrahlbeugung erfolgt eine kristallchemische Identifizierung der Oxydationsprodukte. Bei Anwesenheit mehrerer Metallkomponenten zeigen die Oxydwhisker eine selektive Oxydation, z.T. in Abhangigkeit von der Reaktionstemperatur. Die Oxydnadeln wachsen an der Spitze, und die Metallionen wandern in einer quasi flussigen Schicht entlang der Kristalloberflache. Bei Sulfiden wird Material auch uber die Dampfphase transportiert. Nach unseren Untersuchungen wachsen die CuO-Nadeln linear mit der Zeit. Bei der Oxydierung von Eisen an Luft bilden sich α-Fe2O3-Whisker, wahrend im Dampfkesselbetrieb vorwiegend isometrische Fe3O4-Kristalle entstehen. In Einzelfallen konnte nachgewiesen werden, das sich α-Fe2O3 auch aus Fe2O4 bilden kann. In Dampfkesselrohren f and sich neben dem Hauptoxyd aus Fe3O4 an der Grenze Metall/Oxyd eine bis zu einigen 100 μm dicke FeO-Schicht. The combination of light-microscopic, electron-optic and radiographic methods for the investigation of metal oxide whiskers and top layers Single crystals on oxide layers of copper, lead, brass, monel, V2A steel, tinplated and galvanized iron have been examined light- and electron-microscopically as well as by electron and X-ray diffraction. The heterogeneous layer structure of iron oxides in steam boiler tubes of low-alloyed steel is determined by electron-optical means. In each case, the most favourable zones for the formation of whiskers are described as a function of temperature. In addition to the shape, the investigations also extended to the direction of crystallographic growth of some oxide whiskers. Electron and X-ray diffraction methods were used for a crystal-chemical identification of the oxidation products. In the presence of several metal components, the oxide whiskers show a selective oxidation, partly dependent on the reaction temperature. The oxide whiskers grow at the top, and the metal ions migrate in a quasi-fluid layer along the crystal surface. With sulphides, material is also transported via the vapour phase. According to our investigations, the growth of CuO whiskers is in linear proportion to time. During the oxidation of iron in air, α-Fe2O3 whiskers are formed whilst in steam boiler operation, there predominantly occur isometric Fe2O4 crystals. In some cases, it was found that α-Fe2O3 can also be formed from Fe3O4. In steam boiler tubes, we found at the metal/oxide boundary, apart from the main oxide Fe3O4, a thick FeO layer extending to several 100 μm thickness.