Rolle von Passivschichten

Außer bei den Edelmetallen wird Korrosionsbeständigkeit durch die Ausbildung von Passivschichten auf der Werkstoffoberfläche erzielt. Es handelt sich um Oxide der enthaltenen Legierungselemente mit grundsätzlich anderem strukturellen Aufbau. Sie blockieren den Zutritt von Sauerstoff und verhindern die weitere Oxidation des Werkstoffs. Für rostfreie Edelstähle übernehmen vor allem Chrom und Nickel diese Funktion. Die Dicke von Passivschichten liegt im Nanometerbereich. Sie kann je nach thermischer und mechanischer Vorgeschichte in weiten Grenzen schwanken. Typisch sind Dicken von 3-10 nm. Untersuchungen an warmgewalzten Blechen ergaben Schichtdicken bis 300 nm. Wegen der geringen Dicke sind sie im Gegensatz zu Anlassfarben oder Oxidschichten farblos.

Passivschichten erschweren je nach Legierungszusammensetzung und Dicke das Diffusionsschweißen drastisch. Ein Sonderfall ist die Passivschicht von Titan, welche sich sehr gut im Matrixmetall löst. Auf Aluminium oder Nickelbasislegierungen hingegen ist extrem stabil. Bei Edelstählen und Nickelbasislegierungen unterscheideen sich chemischer Aufbau und Beständigkeit der Passivschichten je nach Legierungszusammensetzung stark, wie auch die Korrosionsbeständigkeit.

Beim Diffusionsschweißen dünner Titanbleche ist zu berücksichtigen, dass die zunehmenden Festigkeitskennwerte von Grade 1-4 durch geringfügig zunehmenden Sauerstoffgehalt erzielt werden. Lösen sich Passivschichten im Matrixmaterial, können sich die mechanischen Eigenschaften bei dünnen Blechen gravierend ändern (z.B. von Grad 2 zu Grade 4) [7].

Mikroverfahrenstechnische Apparate werden meist aus einer Vielzahl dünner, mikrostrukturierter Bleche aufgebaut. Bleche sollten mit definiertem Oberflächenzustand, vorzugsweise gebeizt, bezogen werden.