Beitrag zur Wachstumskinetik der interkristallinen Korrosion von ausgehärteten Al‐Cu‐Legierungen – Teil I: Ergebnisse der Folien‐Durchbruchsmethode
Authors: Rota A. , Böhni H. 
Published: May 2005

Die Wachstumskinetik der interkristallinen Korrosion (IK) von ausgehärteten Al‐Cu‐Legierungen in wäßrigen Chloridlösungen unter potentiostatischen Bedingungen wurde mit der ursprünglich für Lochwachstumsmessungen entwickelten Folien‐Durchbruchsmethode untersucht. Als Versuchssysteme wurden eine reine binäre Al‐4%Cu‐Modellegierung von 0.2 und 0.5 mm Dicke in 0.01 m NaCl, pH 11, und eine technische Legierung des Typs AA 2024 im Dickenbereich 0.2–1.0 mm in 0.1 m NaCl, pH 7, eingesetzt. Beide Legierungen wurden in ihren maximal IK‐sensibilisierten Ausscheidungszuständen bei Messpotentialen im Bereich der selektiven anodischen Auflösung der korngrenzennahen Bereiche untersucht. Als Referenzsystem wurde die Lochwachstumskinetik an technischem Reinaluminium im Dikkenbereich 0.1–1.0 mm in 0.01 m NaCl + 0.01 m Na2SO4 (als Lochbildungsinhibitor), pH 11, bei einem wesentlich über dem Lochwachstumspotential angesetzten Meßpotential bestimmt.

Die experimentellen Ergebnisse haben gezeigt, daß für die IK in der feinkörnigen technischen Legierung keine für den gesamten untersuchten Dickenbereich gültige einheitliche Wachstumskinetik, ähnlich wie für das Lochwachstum, formuliert werden kann. Aus der Korrelation der Strom‐Zeit‐Verläufe und der Angriffsmorphologien nach erfolgtem Durchbruch für verschiedene Blechdicken mit den zugehörigen Durchbruchszeiten geht hervor, daß die Wachstumskinetik interkristalliner Angriffe durch die Anzahl aktiver Angriffsstellen (Risse), bezogen auf das Metallvolumen, bestimmt wird. Diese spezifische Anzahl aktiv wachsender Risse ist einerseits von der Korngröße und den elektrochemischen Bedingungen und anderseits, bei gegebenen Parametern, von der Versuchszeit und damit von der Blechdicke abhängig. An der untersuchten technischen Legierung konnten die drei aufeinanderfolgenden Phasen

Aktivierungsphase

Übergangsphase

Stabiler makroskopischer Kornzerfall

mit abnehmender Eindringgeschwindigkeit der IK unterschieden werden. Die untersuchte grobkörnige Modellegierung zeigte unter milderen elektrochemischen Bedingungen eine markant größere Eindringgeschwindigkeit der IK. Diese Legierung ist grundsätzlich für die modellmäßige Untersuchung der ersten Phase geeignet, doch konnten aus den nur zwei verfügbaren Blechdicken keine quantitativen kinetischen Informationen abgeleitet werden. Demgegenüber wurde durch die Lochwachstumsmessungen an Reinaluminium das in früheren Untersuchungen an Folien und dünnen Blechen gefundene Wurzel‐t‐Wachstumsgesetz auch für größere Lochtiefen bestätigt.

In der Diskussion wird dargelegt, daß die elektrochemischen Mechanismen der IK in ausgehärteten Al‐Cu‐Basislegierungen und des Lochwachstums in Aluminium identisch sind und der grundsätzliche Unterschied in der Geometrie der Angriffsstellen liegt. Die Ohmsche Kontrolle der Aluminiumauflösung und damit der Wachstumskinetik von IK und Lochfraß wird durch die Größe der totalen anodischen Fläche und ihrer unterschiedlichen zeitlichen Änderung im Verlaufe des Wachstums der lokalen Angriffsstellen bestimmt.