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Juli 2013
Marie-Christin Bölitz
Korrosion von Molybdän- und Platinelektroden in Kalknatron- und Borosilicatglas
Das elektrische Beheizen und Schmelzen von Glas ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Herstellung von Gläsern. Bei der Glasfertigung sind geringe Kosten, lange Lebensdauer der oft teuren Elektrodenmaterialien sowie hohe Qualität des Endproduktes gefragt. Ein besonders wichtiger Aspekt ist das Korrosionsverhalten des eingesetzten Elektrodenmaterials und daraus resultierende Glasfehler, z.B. Verfärbung, Schlieren, eingeschlossene Partikel und Blasen.
In dieser Arbeit wurde die Korrosion von Molybdän- und Platinelektroden in Silikatschmelzen (Kalknatron- und Borosilicatglas) systematisch untersucht, um die grundlegenden Korrosionsmechanismen und maßgeblichen Einflussfaktoren zu verstehen.
Um die Frequenzabhängigkeit der Korrosion zu erfassen, wurden Versuchsserien in einem weiten Frequenzbereich von 50 Hz bis 6 kHz durchgeführt. Zur Bestimmung der Korrosionsraten wurden die Konzentrationen von Molybdän und Platin im Glas mittels Optischer Emissionsspektroskopie (ICP-OES) gemessen. Röntgenabsorptionsmessungen (XAS) dienten der Bestimmung der Wertigkeiten von Mo, Sb und Pt in den reagierten Gläsern. Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie (SEM und TEM), kombiniert mit fokussierter Ionenfeinstrahl-Präparation, gaben Aufschluss über die Veränderungen in den Elektrodenoberflächen.
Als Korrosionsmechanismen konnten komplexe Redoxreaktionen zwischen den Silicatschmelzen und Elektroden identifiziert werden, die zur Abscheidung von Elementen, Bildung von Spinellen und intermetallischen Passivierungsschichten sowie zur Sauerstofffreisetzung auf den Elektrodenoberflächen führen. Auf der Grundlage der bestimmten Ratenkonstanten und Frequenzabhängigkeit konnten die Versuchsparameter für minimale Korrosion definiert werden.
In dieser Arbeit wurde die Korrosion von Molybdän- und Platinelektroden in Silikatschmelzen (Kalknatron- und Borosilicatglas) systematisch untersucht, um die grundlegenden Korrosionsmechanismen und maßgeblichen Einflussfaktoren zu verstehen.
Um die Frequenzabhängigkeit der Korrosion zu erfassen, wurden Versuchsserien in einem weiten Frequenzbereich von 50 Hz bis 6 kHz durchgeführt. Zur Bestimmung der Korrosionsraten wurden die Konzentrationen von Molybdän und Platin im Glas mittels Optischer Emissionsspektroskopie (ICP-OES) gemessen. Röntgenabsorptionsmessungen (XAS) dienten der Bestimmung der Wertigkeiten von Mo, Sb und Pt in den reagierten Gläsern. Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie (SEM und TEM), kombiniert mit fokussierter Ionenfeinstrahl-Präparation, gaben Aufschluss über die Veränderungen in den Elektrodenoberflächen.
Als Korrosionsmechanismen konnten komplexe Redoxreaktionen zwischen den Silicatschmelzen und Elektroden identifiziert werden, die zur Abscheidung von Elementen, Bildung von Spinellen und intermetallischen Passivierungsschichten sowie zur Sauerstofffreisetzung auf den Elektrodenoberflächen führen. Auf der Grundlage der bestimmten Ratenkonstanten und Frequenzabhängigkeit konnten die Versuchsparameter für minimale Korrosion definiert werden.
Schlagwörter: Korrosion; Molybdän; Platin; Elektroden; Glas; Schmelze; Elektrochemie
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