High rate electrochemical dissolution of iron-based alloys in NaCl and NaNO3 electrolytes

Abstract

With the investigations presented in this work, the reaction mechanisms and principles of steels upon the high rate electrochemical dissolution in activating NaCl electrolytes and passivating NaNO3 electrolytes are revealed and the role of anodic surface films developing at the substrate surface is included in schematic dissolution models. For the development of accurate dissolution models, mask-less Electrochemical Machining (ECM) experiments with the flow channel cell at high electrolyte flow rates (up to 7 m/s) and current densities up to 70 A/cm2 were carried out in combination with following ex situ surface analysis. On the basis of these experiments a satisfactory dissolution model for heterogeneous steel substrates is presented, with special respect to the influence of local turbulences in the flowing electrolyte. To specify and characterize the electrochemical behaviour of the examined electrolyte / substrate combination, polarization measurements with the rotating cylinder electrode(RCE) are presented. Mit den Untersuchungen, die in dieser Arbeit dargestellt sind, werden die Reaktionsmechanismen von Stählen während der schnellen elektrochemischen Auflösung in aktivierenden NaCl- und passivierenden NaNO3-Elektrolyten verdeutlicht. Die Rolle von anodischen Deckschichten, die sich an der Substratoberfläche ausbilden, wird in schematischen Modellen erfasst. Zur Herleitung der passenden Auflösungsmodelle wurden ECM-Experimente mit Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 7 m/s und Stromdichten bis zu 70 A/cm2 durchgeführt und nachfolgend ex situ Oberflächenanalysen hinzugefügt. Auf Basis dieser Experimente wird ein zufriedenstellendes Auflösungsmodell dargestellt, das speziell die Turbulenzen im strömenden Elektrolyten berücksichtigt. Um das elektrochemische Verhalten der untersuchten Elektrolyt/Substrat-Kombinationen zu charakterisieren, werden Polarisationsmessungen mit der rotierenden Zylinderelektrode gezeigt.