BM32018/10.26125/g5m3-7n60

Experimentelle Methoden in der Korrosionsforschung

Author(s): Xuan Xie and Rudolf Holze

Publication: Bunsenmagazin, Issue 3 2018, Aspekte, Seiten: 100 - 116

Publisher: Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie e.V., Frankfurt

Language: German

DOI: 10.26125/g5m3-7n60

 

Introduction

Korrosion wird in verschiedenen internationalen Standards [1] in sehr allgemeiner Form als die nachteilige Veränderung von Materialoberflächen unter dem Einfluss von Substanzen wie auch mechanischen Einwirkungen aus der Umgebung – wieder in sehr allgemeiner Form aus z.B. der Luft, die wir atmen, oder dem durch eine Rohrleitung fließenden Wasser – aufgefasst. Denkbare Beeinträchtigungen der Umgebung durch z.B. die Freisetzung löslicher und im Einzel fall biologisch wirksamer Korrosionsprodukte werden dabei nur selten einbezogen. Eine wichtige Ausnahme ist die Korrosion von Metallen in medizinischen Anwendungen. Korrosion ist omnipräsent und von ganz erheblicher technischer wie wirtschaftlicher Bedeutung. Auch wenn die Korrosion von Glas – bedrückend sichtbar an mittelalterlichen Kirchenfenstern – oder von Beton – wiederum sichtbar an vielen Gebäuden weltweit – bedeutsame Formen der Korrosion neben vielen anderen mit oftmals dramatischen Auswirkungen darstellt (man denke an die Korrosion von Straßen- und Eisenbahnbrücken oder an Bauwerke des gemeinsamen Kulturerbes), ist die Korrosion der Metalle am häufigsten und unmittelbarsten mit den nachteiligen Effekten dieses natürlichen Phänomens verbunden.

Für diese Korrosionsprozesse sind finanzielle Angaben zu ihren schädlichen Auswirkungen verfügbar, sie bewegen sich für industrialisierte Gesellschaften meist in der Größenordnung von einigen Prozent des Bruttosozialproduktes. Das große Interesse von Wissenschaftlern und Ingenieuren am Verständnis der Korrosion und ihrer Verhinderung ist daher natürlich. Entsprechend groß ist die Zahl verfügbarer Monographien zur Korrosion der Metalle im Allgemeinen [2 - 13] wie auch zur Korrosion ausgewählter Metalle, ihrer Legierungen oder spezieller Formen der Korrosion. Dabei überrascht, dass experimentelle Prozeduren zum Studium von Thermodynamik und Kinetik der Korrosion von Metallen kaum in einer für den Anfänger wie für den Praktiker mit naheliegendem Interesse an zuverlässigen oder gar standardisierten Prozeduren (einige wie die Voltammetrie mit linearem Potentialvorschub sind tatsächlich standardisiert [14, 15]) nachvollziehbaren Weise beschrieben werden. Selbst in einem entsprechend betitelten Buch wird lediglich eine Methode (linear polarization resistance1) namentlich erwähnt, aber selbst das Kapitel über experimentelle Methoden selbst ist kaum mehr als eine Sammlung von Bildschirmfotos der Rechenprogramme eines Herstellers [3]. Daher wird folgend ein Überblick zu allen etablierten Methoden mit besonderem Augenmerk auf elektrochemische Methoden in der Grundlagenwie der anwendungsnahen Forschung gegeben.

 

Cite this: Xuan Xie, Rudolf Holze (2018): Experimentelle Methoden in der Korrosionsforschung. Bunsenmagazin 2018, 3: 100-116. Frankfurt am Main: Deutsche Bunsen-Gesellschaft für physikalische Chemie e.V. DOI: 10.26125/g5m3-7n60

References

[1] DIN 50900, 11/1960.

[2] H. Kaesche: Die Korrosion der Metalle, 3. Auflage, Springer-Verlag, Berlin 1990.

[3] H. Kaesche: Corrosion of metals, Springer-Verlag, Berlin 2003.

[4] R.G. Kelly, J.R. Scully, D.W. Shoesmith und R.G. Buchheit: Electrochemical Techniques in Corrosion Science and Engineering, Marcel Dekker, New York 2003.

[5] A. Groysman: Corrosion for Everybody, Springer, Dordrecht 2010.

[6] P.R. Roberge: Corrosion Engineering Principles and Practice, McGraw Hill, New York 2008.

[7] R.W. Revie und H.H. Uhlig: Uhlig‘s corrosion handbook, Wiley, New York 2000.

[8] N. Perez: Electrochemistry and corrosion science, Kluwer Academic Publisher, New York 2004.

[9] R.W. Revie und H.H. Uhlig: Corrosion and Corrosion Control, John Wiley&Sons, Hoboken 2008.

[10] P.R. Roberge: Corrosion Basics, An Introduction, 2. Aufl age, NACE International, Houston, Texas, USA 2006.

[11] APV-Corrosion Handbook, APV, Getzville, USA 2008.

[12] P.R. Roberge: Corrosion Inspection and Monitoring, John Wiley&Sons, Hoboken 2007.

[13] D. Talbot und J. Talbot: Corrosion science and technology, CRC Press, Boca Raton 1998.

[14] ASTM G5 – 94 e1: Standard Reference Test Method for Making Potentiostatic and Potentiodynamic An-odic Polarization Measurements, ASTM International. West Conshohocken, USA 2011.

[15] Siehe auch: DIN EN ISO 10271

[16] R. Holze: Elektrochemisches Praktikum, B.G. Teubner, Stuttgart 2001.

[17] G. Schmitt, Corr. 47 (1991) 285.

[18] W. Küster, H. Schlerkmann, G. Schmitt, W. Schwenk und D. Steinmetz, Werkst. Korros. 35 (1984) 556.

[19] H. Schlerkmann, Werkst. Korros. 44 (1993) 280.

[20] J. Waldman: Rust – The Longest War, Simon&Schuster, New York 2015.

[21] M. Pourbaix: Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, CEBELCOR Hrsg., Pergamon Press, Brüssel 1966.

[22] M. Pourbaix: Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, National Association of Corrosion Engineers, Houston, Texas, USA, 1974.

[23] M. Pourbaix, J. Electrochem. Soc. 123 (1975) 25C.

[24] H.E. Townsend, Corr. Sci. 10 (1970) 343.

[25] C. Bodsworth: The Extraction and Refining of Metals, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA 1994.

[26] R. Holze: Surface and Interface Analysis: An Electrochemists Toolbox, Springer-Verlag, Heidelberg 2009.

[27] J.A. Bardwell, G.I. Sproule, D.F. Mitchell, B. MacDougall und M.J. Graham, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 87 (1991) 1011.

[28] J.A. Bardwell, G.I. Sproule und M.J. Graham, J. Electrochem. Soc. 140 (1993) 50.

[29] A.A. Younis, M.M.B. El-Sabbah und R Holze, J. Solid. State. Electrochem. 16 (2012)1033.

[30] E.H. Hollingsworth und H.Y. Hunsicker, Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys, in Metals Handbook: Corr. Metals Park, Ohio, American Society for Metals 13 (1987) 583.

[31] K. Fusayama, T. Katayori und S. Nomoto, J. Dent. Res. 42 (1963) 1183.

[32] J.M. Meyer und J.N. Nally, J. Dent. Res. 54 (1975) 678 Abstract No. 76.

[33] B. Westerhoff, M. Darwish und R. Holze, J. Appl. Electrochem. 22 (1992) 1142.

[34] C. Mülders, M. Darwish und R Holze, J. Oral. Rehab. 23 (1996) 825.

[35] M. Darwish, C. Mülders und R. Holze, Dtsch. Zahnärztl. Z 51 (1996) 101.

[36] B. Westerhoff, M. Darwish und R. Holze, J. Oral. Rehabil. 22 (1995) 121.

[37] D. Kunzmann, H. Döring, E. Rahm und R. Holze, CLB Chemie in Labor und Biotechnik 56 (2005) 58.

[38] A. Klostermann, D. Kunzmann, H. Döring, E. Rahm und R. Holze: Elektrochemische Grundlagenforschung und deren Anwendung in der Elektroanalytik (Proceedings of ELACH7), U. Guth, W. Vonau (Hrsg.), KSI, Waldheim 2006 S53.

[39] D. Kunzmann, E. Rahm, R. Holze und M Darwish, GDCh-Monographie, J, Russow, H.J. Schäfer (Hrsg.) GDCh, Frankfurt, 23 (2002) 377.

[40] C. Mülders: Dissertation, Universität Bonn, 1989.

[41] J. Geis-Gerstorfer und H. Weber, Dtsch. Zahnärztl. Z. 42 (1987) 91.

[42] B. MacDougall und J.A. Bardwell, Corr. 44 (1988) 789.

[43] A.J. Bard und L.R. Faulkner: Electrochemical Methods, Wiley, New York 2001.

[44] Southampton Electrochemistry Group:Instrumental Methods in Electrochemistry, Horwood Publishing Limited, Chichester 2001.

[45] A.J. Bard, G. Inzelt und F. Scholz: Electrochemical Dictionary, Springer-Verlag, Heidelberg 2012.

[46] J. Tafel, Z. phys. Chem. 50 (1905) 641.

[47] M. Stern und A.L. Geary, J. Electrochem. Soc. 105 (1957) 56.

[48] M. Stern, Corr. 14 (1958) 60.

[49] A. Lasia: Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications, Springer, New York, 2014.

[50] R. Holze, Bull. Electrochem. 10 (1994) 56.

[51] E. Barsoukov und J.R. Macdonald: Impedance Spectroscopy, WILEY-Interscience, Hoboken 2005.

[52] R. Holze: Dissertation, Universität Bonn 1983.

[53] D.W. Wabner, R. Holze und P. Schmittinger, Z. Naturf. B. 39 (1984) 157.

[54] J.E.B. Randles, Faraday Discuss. 1 (1947) 11.

[55] Y. Liu, A. Wiek, V. Dzhagan und R. Holze, J. Electrochem. Soc. 163 (2016) A1247.

[56] J. Yan, Z. J. Fan, T. Wei, W. Z. Qian, M. L. Zhang und F. Wei, Carbon. 48 (2010) 3825.

[57] R. Cottis und S. Turgoose: Electrochemical Impedance and Noise, NACE International, Houston, USA 1999.

[58] J.R. Kearns, J.R., Scully, P.R., Roberge, D.L. Reichert und J.L. Dawson: Electrochemical Noise Measurement for Corrosion Applications, ASTM International, West Conshohocken, USA 1996.

[59] J.D.E McIntyre in: Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering Vol. 9, P. Delahay, C.W. Tobias (Hrsg.). Wiley, New York, 1973, S. 61.

[60] D.M. Kolb in: Spectroelectrochemistry, R.J. Gale (Hrsg.), Plenum Press, New York, 1988, S. 87.

[61] W. Plieth in: Spectroscopic and Diffraction Techniques in Interfacial Electrochemistry NATO ASI Series C Vol. 320, C. Gutiérrez, C. Melendres (Hrsg.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1990, S. 223.

[62] C. Gutierrez in: Spectroscopic and Diffraction Techniques in Interfacial Electrochemistry NATO ASI Series C Vol. 320, C. Gutiérrez, C. Melendres (Hrsg.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1990, S. 261.

[63] R.A. Castelli, P.D. Persans, W. Strohmayer und V. Parkinson, Corr. Sci. 49 (2007) 4396.

[64] C.M. Johnson und C. Leygraf, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) B547.

[65] M. Öhman und D. Persson, Electrochim. Acta. 52 (2007) 5159.

[66] C.A. Melendres in: Spectroscopic and Diffraction Techniques in Interfacial Electrochemistry NATO ASI Series C Vol. 320, C. Gutiérrez, C. Melendres (Hrsg.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1990, S. 181.

[67] S. Simard, M.S. Odziemkowski, D.E. Irish, L.Brossard und H. Menard, J. Appl. Electrochem. 31 (2001) 913.

[68] C.T. Lee, M.S. Odziemkowski und D.W. Shoesmith, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) B33.

[69] M. Odziemkowski, J. Flis und D.E. Irish, Electrochim. Acta. 39 (1994) 2225.

[70] C. Magnus Johnsson, E. Tyrode, C. Leygraf, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) B113.

[71] D. Lützenkirchen-Hecht und R. Frahm, J. Phys. Chem. B. 105 (2001) 9988.

[72] G.G. Long und J. Kruger in: Techniques for Characterization of Electrodes and Electrochemical Processes, R. Varma, J.R. Selman (Hrsg.), John Wiley&Sons, New York, 1991, S. 167.

[73] J. Forsberg, L.C. Duda, A. Olsson, T. Schmitt, J. Andersson, J. Nordgren, J. Hedberg, C. Leygraf, T. Aastrup, D. Wallinder und J.H. Guo, Rev. Sci. Instrum. 78 (2007) 83110.

[74] M. Rohwerder und F. Turcu, Electrochim. Acta 53 (2007) 290.

[75] K. Mansikkamäki, P. Ahonen, G. Fabricius, L. Murtomäli und K. Kontturi, J. Electrochem. Soc. 152 (2005) B12.

[76] K. Mansikkamäki, U. Haapanen, C. Johans, K. Konturri und M Valden, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) B311.

[77] C.H. Paik, H.S. White und R.C. Alkire, J. Electrochem. Soc. 147 (2000) 4120.

[78] K. Ogle, V. Baudu, L. Garrigues und X. Philippe, J. Electrochem. Soc. 147 (2000) 3654.

[79] K. Ogle, S. Morel und D. Jacquet, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) B1.

[80] O. Schneider, G.O. Ilevbare, R.G. Kelly und J.R. Scully, J. Electrochem. Soc. 154 (2007) C397.

[81] D.A. Buttry und M.D. Ward, Chem. Rev. 92 (1992) 1355.

[82] E. Sabatani, E. Ticianelli, A. Redondo, I. Rubinstein, J. Rishpon und S. Gottesfeld, Synth. Met. 55 (1993) 1293.

[83] J. Chlistunoff, D. Cliffel und A.J. Bard, Thin Sol. Films. 257 (1995) 166.

[84] T. Grygar, F. Marken, U. Schröder und F. Scholz, Coll. Czech. Chem. Commun. 67 (2002) 163.

[85] M. Wehrensdijksma und P.H.L. Notten, Electrochim. Acta 51 (2006) 3609.

[86] L. Broch, L. Johann, N. Stein, A. Zimmer und R. Beck, Rev. Sci. Instrum. 78 (2007) 064101

[87] D. Costa, P.A. Garrain und M. Baaden, J. Biom. Mater. Res. 101A (2013) 1210.

[88] I. Jevremović, M. Singer, S. Nešić und V. Mišković-Stanković, Mater. Corros. 67 (2016) 756.

[89] C. Alonso, E. Casero, E. Roman, S.F.P. Campos und M.F.L. de Mele, Electrochim. Acta 189 (2016) 54.

[90] A. Collazo, R. Figueroa, X.R. Novoa und C. Perez, Electrochim. Acta 202 (2016) 288.

[91] H. Tian und Y.F. Cheng, Corr. 72 (2016) 472.

[92] B.S.H. Royce, D. Voss und A. Bocarsley, J. Phys. 44 (1983) C6.

[93] L.M. Abrantes und L.M. Peter, J. Electroanal. Chem. 150 (1983) 593.

[94] J.S. Buchanan und L.M. Peter, Electrochim. Acta 33 (1988) 127.

[95] M. Dornhege, C. Punckt, J.L. Hudson und H.H. Rotermund, J. Electrochem. Soc. 154 (2007) C24.

[96] R. De Marco, Z.T. Jiang, B. Pejcic und E. Poinen, J. Electrochem. Soc. 152 (2005) B389.

[97] J. Osterwalder in: Surface and Interface Science Vol. 1, K. Wandelt (Hrsg.), Wiley-VCH, Weinheim 2012, S. 151.

[98] A. Jablonski und C.J. Powell in: Surface and Interface Science Vol. 2, K. Wandelt (Hrsg.), Wiley-VCH, Weinheim 2012, S. 215.

[99] A.A. Younis, W. Ensinger, M.M.B. El-Sabbah und R. Holze, Mater. Corr. 64 (2013) 276.

[100] R.E. Sager, A.D. Hibbs und S. Kumar, IEEE Trans. Magn. 28 (1992)3072.

[101] A.D. Hibbs, J. Electrochem. Soc. 139 (1992) 2447.

[102] Y.P. Ma, J.P. Wiksow, M. Samuleviciene, K. Leinartras und E. Juzeliunas, J. Phys. Chem. B. 106 (2002) 12549.

[103] J.G. Bellingham, M.L.A. MacVicar, M. Nisenoff und P.C. Searson, J. Electrochem. Soc. 133 (1986) 1753.

[104] E. Juzeliunas und J.H. Hinken, Electrochim. Acta 45 (2000) 3453.

[105] E. Juzeliunas, M. Samuleviciene, A. Sudavicius und J.H. Hinken, Electrochem. Solid State Lett. 3 (2000) 24.

[106] E. Juzeliunas und J.H. Hinken, J. Electroanal. Chem. 477 (1999) 171.

[107] C. Andrieu, F. Dalard, J.J. Rameau, F. Alcouffe und M. Reboul, J. Mater. Sci. 33 (1998) 3177.

[108] A. Abedi, J.J. Fellenstein, A.J. Lucas und J.P. Wikswo Jr., Rev. Sci. Instrum 70 (1999) 4640.

[109] D. Li, Y.P. Ma, W.F. Flanagan, B.D. Lichter und J.P. Wikswo Jr., Corr. 53 (1997) 93.

[110] A.D. Hibbs, R.E. Saeger, D.W. Cox, T.H. Aukerman, T.A. Sage und R.S. Landis, Rev. Sci. Instrum. 63 (1992) 3652.

[111] J.G. Bellingham, M.L.A. MacVicar und M. Nisenoff, IEEE Trans. Magn. 23 (1987) 477.

[112] D. Li, Y.P. Ma, W.F. Flanagan, B.D. Lichter und J.P. Wikswo Jr., J. Miner. Metals Mater 47 (1995) 36.

[113] D. Li, Y.P. Ma, W.F. Flanagan, B.D. Lichter und J.P. Wikswo Jr., Corr. 52 (1996) 219.

[114] G. Skennerton, A. Abedi, R.G. Kelly und J.P. Wikswo Jr., J. Corros. Sci. Eng. 3 (2000) Paper 2.

[115] H. Richter und A. Knecht, Materialprüfung 39 (1997) 390.

Get PDF

Download the full article