Elektrochemisches Rauschen. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Elektrochemisches Rauschen

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Zeitliches Fluktuieren elektronischer Potenziale in elektrochemischen Systemen, das für ein analytisches Messverfahren auf der Basis einer elektrochemischen Zelle verwendet wird, wobei ein vorbereitetes Probeblech z. B. aus der austenitischen Edelstahllegierung 1.4404 als Anode geschaltet in ein Elektrolytbad (Elektrolyt) mit geringer elektrischer Leitfähigkeit bzw. geringer Dissoziation eingebracht wird. Das Anodenblech wird sodann mit dem (gemäß elektrochemischer Spannungsreihe edleren) Kathodenblech (Kathode, z. B. Kupfer) leitend verbunden, wobei in diese elektrische Verbindungsleitung ein sehr empfindliches Amperemeter eingebracht wird. Diese physikalische Messanordnung erlaubt es, auch sehr geringe elektrische Ladungs- / Potenzialänderungen in mV oder pV über den zeitlichen Verlauf an der Anode sicher zu erfassen. Speziell sind hierdurch Passivschichtveränderungen (Passivschicht) auf der Anodenoberfläche als typisches elektrochemisches Rauschen nachvollziehbar und signifikant detektierbar.

Verwendet man als Anode z. B. ein kürzlich nachhaltig mechanisch geschliffenes Blechelement aus 1.4404 oder ähnlich, so kann man deutlich erkennen, dass die Passivschichtverhältnisse auf der mechanisch geschliffenen Fläche in Form klassischer elektrischer Ladungsenergiemengenverschiebungen (Potenzialzustandsänderungen) offenbar sehr instabil sind, was messtechnisch durch die erheblichen „Rauscheffekte“, die die elektrischen Ladungswechsel (Wechselspiel: (Re)passivieren-Depassivieren-Repassivieren) am Amperemeter anzeigen, sehr anschaulich zu erkennen ist. Die Auswertung der elektrochemischen Rauscheffekte erlaubt dabei eine qualitative und eine quantitative Beurteilung des Passivschichtzustandes und der Passivschichtqualität von Edelstahloberflächen in Abhängigkeit von der finalen Oberflächenbehandlung bzw. im Hinblick auf das Korrosionswiderstandsverhalten des Werkstoffs unter entsprechenden Umgebungsbedingungen hinsichtlich Medien, Konzentrationen und Temperaturen. Parallele Versuche mit fachgerecht elektrochemisch polierten oder aber chemisch gebeizten (Chemisches Beizen) Proben aus der jeweils gleichen Edelstahllegierung zeigen diese Rauscheffekte eindeutig nicht, woraus zu schließen ist, dass hier von Anfang an korrosionstechnisch sehr stabile Passivschichtverhältnisse an der Anodenoberfläche vorliegen.

Abb. E 12: Elektrochemisches Rauschen. (Quelle: J. Rau, TAE-Seminar, Esslingen, 2012)

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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