Diffusionsvorgänge in Oberflächenschichtbereichen von technischen Werkstoffen und deren Beeinflussung durch Werkstoffeigenschaften.
Die Grundlage dieser Diffusionsvorgänge wird durch die beiden Fickschen Gesetze zur Diffusion gegeben, wobei Diffusionsvorgänge grundsätzlich antreibende Ursachen, wie z. B. Konzentrationsunterschiede, Temperaturunterschiede, Dichteunterschiede etc. benötigen, die einem Ausgleich im Medium zustreben. Diffusionsvorgänge werden v. a. durch erhöhte Temperatur begünstigt, da dies – thermodynamisch begründet – grundsätzlich eine erhöhte Bewegungsmöglichkeit der Materiebausteine bedeutet.
Diffusionsvorgänge können von bestimmten Werkstoffstrukturzuständen begünstigt oder aber behindert werden. Behinderungen sind z. B. Barrierebildungen durch eingelagerte Fremdstoffe.
Die Haftung galvanischer (Galvanik) Beschichtungen (oder von Lötverbindungen (Löten)) z. B. bedingt eine begrenzte Tiefendiffusion der Fremdatome in die Grundmatrix des zu beschichtenden bzw. durch Löten zu verbindenden Werkstoffs. Durch die mechanische Vorbehandlung der Werkstückoberfläche (etwa mechanisches Schleifen) wird eine dünne Sperrschicht geschaffen (Strukturanomalitäten), die diesen Diffusionsprozess behindert und die Haftung der Schicht beeinträchtigt. Elektrochemisches Polieren / Reinigen der Oberflächen vor der galvanischen Beschichtung löst dieses Problem, weil die morphologisch (Morphologie) reine Oberfläche eine stark verbesserte Haftungsdiffusion der Belagsatome erlaubt.
Auch die Bildung der chromoxidreichen Passivschicht bei austenitischen Edelstahllegierungen bedingt einen Diffusionsprozess etwa von Chromatomen an die Oberfläche. Diese Diffusionsvorgänge sind bei morphologisch reinen elektropolierten Edelstahloberflächen wesentlich ungehinderter möglich, weshalb sich hier erfahrungsgemäß auch wesentlich kompaktere Passivschichten bilden als etwa auf metallblanken Oberflächen.
Die Teilnahme von Mo und Ni als oxidische Passivschichtbildner bei elektrochemisch vorbereiteten Oberflächen ist ebenso ein Hinweis auf begünstigtes Diffusionsverhalten.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie
