Prof. Dr. Christiane Stephan-Scherb untersucht Korrosionsmechanismen an Stählen, wie sie u.a. in Kraftwerkkesseln verwendet werden, um zu ermitteln, wann ein Bauteil einen Schaden nimmt.

Prof. Dr. Christiane Stephan-Scherb untersucht Korrosionsmechanismen an Stählen, wie sie u.a. in Kraftwerkkesseln verwendet werden, um zu ermitteln, wann ein Bauteil einen Schaden nimmt.

Quelle: BAM, Bild: Michael Danner

Christiane Stephan-Scherb untersucht als Mineralogin Korrosionszonen von Stählen – und wann genau aus einer Dünnschicht wirklich ein Schaden wird.

Frau Dr. Stephan-Scherb, Sie arbeiten im Rahmen Ihrer Untersuchungen u.a. an einem Lichtofen - was ist das für ein besonderer Ofen?

Der Lichtofen erhitzt Stahlproben in nur wenigen Minuten auf bis zu 700 Grad. Im Inneren reagieren sie mit einem Gas, zum Beispiel Schwefeldioxid. Fast genauso schnell kann der Ofen wieder herunter kühlen.

Warum diese schnellen Aufheiz- und Abkühlraten?

Die bisherigen Öfen im Labor brauchen sehr lange zum Aufheizen, und entsprechend lange zum Abkühlen. Durch das schnelle Abkühlen wollen wir Reaktionen einfrieren, das heißt stoppen, um einen Einblick in initiale Korrosionsmechanismen zu bekommen. Die Stahlproben sind Hochtemperaturwerkstoffe, die in Kraftwerkkesseln verwendet werden. Und die reaktiven Gase, mit denen wir arbeiten, kommen in Rauchgasen in Verbrennungskraftwerken vor. Es geht um die Korrosion in dieser giftigen Umgebung. Den Lichtofen hat unser Laboringenieur Artur Göbel ausgetüftelt. Die Idee stammt von unserem Fachbereichsleiter. Für die Korrosionsforschung ist das Gerät neu.

Was genau erforschen Sie als Mineralogin?

Die Kristallisationen im Nanometerbereich. Das Besondere ist, dass die Dünnschichten eben nicht stundenlang, sondern zügig abkühlen. Mir geht es um die Bildungskinetik – wie schnell sich spezielle Verbindungen bilden. Ich versuche Modelle für solche Systeme zu erstellen.

Was genau verstehen Sie als System?

In aller Kürze: Stahl + reaktive Umgebung, bei hoher Temperatur + gebildete Korrosionszone. Es entstehen viele chemische Verbindungen, mich interessieren alle. Unter anderem möchte ich wissen, wieviel Schwefel in den Stahl eindringt und wann das Bauteil einen Schaden nimmt.

Das ist ein neuer Forschungsansatz?

Korrosionsforschung wird hier schon lange erfolgreich betrieben. Es gibt immer noch viele grundlegende Fragestellungen, die ich nun aus einer anderen wissenschaftlichen Perspektive betrachte.

… und zwar aus der Warte der Dünnschichtforschung.

Daher stamme ich. Lange habe ich mit Solarzellen gearbeitet. Viele analytische Erfahrungen von dort übertrage ich.

Dort ging es Ihnen um lichteinfangende Schichten, hier nun darum, wann Dünnschichten schaden?

Ja. Denn das Ziel sind ja die Modelle über Reaktionen und Verhalten. Die analytischen Verfahren, mit denen ich arbeite, sind Röntgenbeugungsversuche, die in in-situ, also während der Reaktion stattfinden, oder auch die Röntgenabsorptionsspektroskopie. Beides findet am Synchrotron in Adlershof statt. Mit Röntgenstrahlen lässt sich die Korrosionsschicht und die Vielzahl der unterschiedlichen Verbindungen auf den Plättchen sehr detailliert untersuchen. Darüber lehre ich im Rahmen meiner Juniorprofessur auch an der Freien Universität.