Korrosion von rostfreien Stählen in Chloridlösungen. Eine XPS-Untersuchung der Passivfilme

Es werden XPS-Untersuchungen von 5 kommerziellen Stahlen, angefangen vom martensitischen rostfreien Stahl mit 12% Chrom bis zum Superferrit mit 29% Chrom, 4% Molybdan und 2% Nickel, prasentiert; zusatzlich wurden Armco-Eisen und reines Chrom (99,99%) untersucht. Die Korrosion bzw. die Bildung der Passivfilme erfolgte in sauerstofffreier, 0,1 M NaCl-Losung (pH 5,6), aus welcher die Proben in kontrollierter Atmosphare (Ar) direkt in die XPS-Apparatur eingeschleust wurden. Aus den gemessenen Tiefenprofilen wurden Konzentrationsprofile (at%) der Legierungsbestandteile im oxidierten und metallischen Zustand separat bestimmt. Die Passivfilme haben die folgende Struktur: Eine Verarmung von Cr im inneren, gefolgt von einer Anreicherung in Form eines Maximums im zentralen Bereich der Filme. Mit steigendem Cr-Gehalt nimmt die Hohe dieses Maximums zu und verschiebt sich gegen die Oberflache. Die ausersten Monolagen enthalten viel Wasser und Hydroxylgruppen. Die Dicke sowie verschiedene andere signifikante Eigenschaften der Filme andern sich drastisch bei der kritischen Chromkonzentration von ca. 12%. Dieses Verhalten ist praktisch unabhangig von der Gegenwart weiterer Legierungsbestandteile (Mo, Ni, Cu) und wird auf der Basis eines von der Chromkonzentration gesteuerten Phasenubergangs in den Filmen diskutiert.