On the kinetics of passive film formation of iron and iron-chromium alloys
Creators
- 1. Max-Planck-Institut fuer Metallforschung, Inst. fuer Werkstoffwissenschaft, Stuttgart (Germany)
Description
Ellipsometric, surface analytical and electrochemical studies were conducted on the kinetics of passive film formation on iron and iron - chromium alloys in various electrolytes at room temperature. It will be shown that with increasing pH of the solution and increasing Cr content of the alloy the thickness of the passive film grows by a logarithmic time law in agreement with the Cabrera - Mott model. However, at low pH and low Cr contents the passive film is formed in a very short time and its thickness remains constant with time or even decreases in some cases. This experimental finding and the time dependence of galvanostatic transients are indicative of film formation by precipitation from the solution. The experimental results are compared with a simple model on solid film formation. The concept of precipitation provides an explanation for the abrupt change of the critical current density around a Cr content of 10 wt.%. (orig.)
Abstract (German)
Ellipsometrische, oberflaechenanalytische und elektrochemische Untersuchungen zur Kinetik der Passivfilmbildung auf Eisen und Eisen-Chrom-Legierungen wurden in verschiedenen Elektrolyten bei Raumtemperatur durchgefuehrt. Es wird gezeigt, dass mit zunehmendem pH-Wert der Loesung und zunehmendem Cr-Gehalt der Legierung die Dicke des Passivfilmes in Uebereinstimmung mit dem Cabrera-Mott-Modell nach einem logarithmischen Zeitgesetz waechst. Bei niedrigen pH-Werten und geringen Chromgehalten wird der Passivfilm jedoch in sehr kurzer Zeit gebildet und aendert seine Dicke nicht mehr oder wird in einigen Faellen sogar duenner. Dieser experimentelle Befund und die Zeitabhaengigkeit galvanostatischer Transienten deuten darauf hin, dass die Filmbildung durch Faellung aus dem Elektrolyten erfolgt. Die experimentellen Ergebnisse werden mit einem einfachen Modell der Filmbildung verglichen. Die Annahme einer Faellung des Films liefert eine Erklaerung fuer die abrupte Aenderung der kritischen passivierenden Stromdichte der Fe - Cr-Legierungen bei 10 Gew.-% Cr. (orig.)Additional details
Publishing Information
- Journal Title
- Zeitschrift fuer Metallkunde
- Journal Volume
- 83
- Journal Issue
- 6
- Series
- Z. Metallkd.
- Journal Page Range
- 395-404
- ISSN
- 0044-3093
- CODEN
- ZEMTA
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 23085725
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- BINARY ALLOY SYSTEMS; CHEMICAL COMPOSITION; CHROMIUM ALLOYS; ELECTROCHEMISTRY; FILMS; IRON; IRON BASE ALLOYS; PASSIVATION; PH VALUE; PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY; THICKNESS
- Descriptors DEC
- ALLOY SYSTEMS; ALLOYS; DIMENSIONS; ELECTRON SPECTROSCOPY; ELEMENTS; IRON ALLOYS; METALS; SPECTROSCOPY; TRANSITION ELEMENTS