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News vom 08.09.2004

Wissenschaftler erforschen Lochfraß im Stahl

Explosionsartige Vermehrung winziger "Rostlöcher" als Ursache: Ein internationales Forscherteam ist dem Lochfraß bei Edelstahl auf die Spur gekommen. Demnach beruht das schlagartige Einsetzen der Korrosion darauf, dass sich die Zahl winziger metastabiler Löcher in der betroffenen Metalloberfläche explosionsartig vermehrt.

Mit Hilfe spezieller Mikroskopietechnik konnten die Forscher dies erkennen, berichten sie in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science.

Der Befund deckt sich mit theoretischen Modellen, wonach sich das Phänomen des Lochfraßes unter entsprechenden Bedingungen autokatalytisch wie eine Kettenreaktion ausbreitet. Rostfreier Stahl, der eigentlich korrosionsresistent sein sollte, kann nämlich sehr schnell korrodieren, wenn sich das anliegende Potenzial, die Konzentration korrodierender Lösungen oder die Temperatur nur leicht verändern, haben die Wissenschaftler des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft und der Universität Virginia herausgefunden. In den USA belaufen sich die jährlichen Verluste durch Korrosion auf etwa drei Prozent des Bruttosozialprodukts. Etwa ein Drittel der Ausfälle chemischer Anlagen sind auf lokale Korrosion zurückzuführen.

Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass sich vor dem eigentlichen Lochfraß in der schützenden Oxidhaut der Stähle winzige, metastabile Löcher von wenigen Mikrometern Durchmesser, so genannte Pits, bilden. Jeder Pit erzeugt während seines Entstehens einen sekundenlangen kleinen Strompuls, der die chemische Reaktion anzeigt. Die Lochfraßkorrosion setzt plötzlich ein. Bei geringsten Veränderungen der äußeren Bedingungen kann die Korrosionsrate extrem ansteigen, berichtet das Max-Planck-Institut. Auch im Computer konnte dieser Prozess simuliert werden. Dabei gingen die Forscher von der Annahme aus, dass sich ein neuer Pit mit hoher Wahrscheinlichkeit in der unmittelbaren Umgebung bereits vorhandener Pits bildet. Danach ist das plötzliche Auftreten der Korrosion vergleichbar mit der Ausbreitung ansteckender Krankheiten oder einer Kettenreaktion. Das Wissen über die Korrosion soll in Zukunft helfen, diese zu vermeiden.
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