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Chemische Stabilität gegen die UV Strahlung
 
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TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 20. Jul 2021 12:12    Titel: Chemische Stabilität gegen die UV Strahlung Antworten mit Zitat

Photokatalysatoren verbrauchen sich nicht.
Also sind sie völlig ressistent gegen die UV Strahlung.

TiN z.b. ist so ein Fall.

Bei der Passivschicht von Edelstahl kann es durch die UV Strahlung zur Bildung von Chrom 6 kommen.

Wie kommt das dann?
Warum ist das eine absolut stabil und das andere nicht?
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 20. Jul 2021 12:39    Titel: UV Antworten mit Zitat

Vorweg:eigentlich dachte ich,es wäre klar,Beschreibungen wie "absolut,völlig"
zu vermeiden.
Bei anorganischen Photokatalysatoren wie TiO2 u.ä. findet man eine recht hohe Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung,bzw. uv-induzierten Reaktionen.
Bei TiN in Form von pk-aktiven Schichten ist das auch gegeben,aber mit der Zeit kann eine Oxidation durch den Luftsauerstoff erfolgen.
Zu der von dir genannten Umwandlung von Cr(III) zu Cr(VI)-Verbindungen in der Passivschicht wäre es hilfreich,die entsprechende Literatur zu nennen.
Es gibt solche Reaktionen,aber mit UV allein geht da auch nichts.

AC-Gast.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 20. Jul 2021 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Ich dachte gerade TiN reagiert ERST bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff.

Sagen wir einfach das TiN oder auch TiO keine nennenswerten Reaktionen mit UV Strahlung zeigen.

Aber wie kommt jetzt die Aussage der Oxidation mit Sauerstoff der TiN Schicht?
Das wäre dann ja ein Verbrauch bzw. Umwandlung.

Das mit dem Chrom 6 habe ich aus einem Gespräch heraus aufgeschnappt.

Das heißt nur mit UV Licht, aber ohne Sauerstoff dann kein Chrom 6?
Das heißt bei reinem Stickstoff oder Argon als "Umgebungsluft" bildet sich lein Chrom 6?
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 20. Jul 2021 15:38    Titel: Cr Antworten mit Zitat

TTitrannitrid kann durch Sauerstoff angegriffen werden.das hängt von der Reaktionstemperatur ab,aber auch von der Oberfläche des TiN und weiteren Bedingungen.
Die pk-aktiven TiN-Schichten sind anfälliger gegenüber Oxidation als eine relativ planare TiN-beschichtung eines Werkstückst oder festes TiN,
ohne daß ich dir da genaue Zahle geben könnte.
Im TiO2(nicht TiO) ist Titan schon in seiner maximalen Oxidationsstufe,eine Reaktion mit Sauerstoff ist somit nicht möglich.Verlust der PKA ist da durch andere Einflüsse/Veränderungen zu erklären,was hier nicht relevant ist.
Wenn man von "Cr(VI)" spricht,sind damit in der Regel Verbindungen mit stark elektronegativen Bindungspartner gemeint,wie im CrO3 oder den Chromaten zu sehen.
Es gibt zwar Untersuchungen zur Umwandlung von Cr(III)(hier Cr2O3) in Cr(VI) in der Passivschicht von bestimmten Edelstählen unter UV-Einfluß.
Aber da geht es um Reaktionen mit Wasser und bestimmten Cobaltsalzen(aus dem Stahl selbst).In einem anderen thread habe ich dir ja schon gezeigt,daß es PK-Verfahren gibt,bei denen Cr(VI) zu Cr(III) reduziert wird im Rahmen von Abwasserbehandlung,wo das Abwasser mit Chromaten belastet ist.

AC-Gast.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 20. Jul 2021 17:05    Titel: Antworten mit Zitat

Eine PK Oberfläche ist anders wie das TiN was man z.b. zur Werkzeugbeschichtung nimmt.
Viel poröser.
Richtig?


Die anderen Vorgänge die du als hier nicht relevant beim TiO beschrieben hast, sind dann vermutlich die organischen Verunreinigungen die den PK bedecken mit der Zeit und dann den Wirkungsgrad immer mehr gegen Null schrauben.


Zuletzt bearbeitet von TheArtist am 21. Jul 2021 08:54, insgesamt einmal bearbeitet
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 21. Jul 2021 08:45    Titel: Re: UV Antworten mit Zitat

AC-Gast hat Folgendes geschrieben:
Vorweg:eigentlich dachte ich,es wäre klar,Beschreibungen wie "absolut,völlig"
zu vermeiden.
Bei anorganischen Photokatalysatoren wie TiO2 u.ä. findet man eine recht hohe Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung,bzw. uv-induzierten Reaktionen.
Bei TiN in Form von pk-aktiven Schichten ist das auch gegeben,aber mit der Zeit kann eine Oxidation durch den Luftsauerstoff erfolgen.
Zu der von dir genannten Umwandlung von Cr(III) zu Cr(VI)-Verbindungen in der Passivschicht wäre es hilfreich,die entsprechende Literatur zu nennen.
Es gibt solche Reaktionen,aber mit UV allein geht da auch nichts.

AC-Gast.


Diese Oxidation mit der Zeit benötigt dann aber unbedingt die höheren Temperaturen.
Ich glaube die Oxidation beginnt bei 600 Grad.
Eine PK Oberfläche ist anders wie das TiN was man z.b. zur Werkzeugbeschichtung nimmt.
Viel poröser.
Richtig?

Das heißt also die Temperatur, die Oberfläche und die vorhandenen Reaktionspartner bestimmen den Angriff auf den PK.
Bei Raumtemperatur und sauberer Luft wird einem Photokat aus TiN also nix passieren.
Auch keine Oxidation.
Oder verstehe ich das jetzt falsch?
Die ganze Zeit hieß es ja das TiN chemisch quasi tot ist und deshalb überhaupt erstmal höhere Temperaturen braucht um überhaupt zu oxidieren.
Außerdem hies es, das sich der Photokat nicht verbraucht bei der Reaktion. Also gar nicht.


Die anderen Vorgänge die du als hier nicht relevant beim TiO beschrieben hast, sind dann vermutlich die organischen Verunreinigungen die den PK bedecken mit der Zeit und dann den Wirkungsgrad immer mehr gegen Null schrauben.
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 21. Jul 2021 13:57    Titel: TiN Antworten mit Zitat

Der TiN-PK sollte stets eine deutlich "rauhere" Oberfläche(nicht direkt poröser) aufweisen als das zur Härtung erzeugte TiN.
Die Rauhheit liefert die katalytisch wirksamen Zentren eines solchen Oberfläche.
Die Oxidation von TiN mit Sauerstoff(Luft) erfolgt tatsächlich erst bei höheren Temperaturen ausreichend schnell für einen vollständigen Umsatz.
Aber auch darunter ist Oxidation möglich.
Als vielleicht hilfreicher Vergleich Siedepunkt von Wasser bei 100°C und dennoch Verdunsten bei 0°C möglich.
Für die PKA reichen oft schon kleinere Veränderungen der Oberfläche aus,hier durch Oxidation zu TiO2,da die katalytisch aktiven Zentren abgebaut werden.
Das ist ein langsamer Prozeß,der aber auch in reiner Luft(mit O2) und UV-Licht ablaufen kann.
TiN ist als Beschichtungsmaterial ausreichend inert unter den üblichen äußeren Bedingungen.
Aber bei anderen Bedingungen oder in reaktiverer Form(wie bei PK-Schichten-TIN) sieht das schon anders aus.
Die Umwandlung bei ca. 500°C ist z.B. hier beschrieben:Low Temperature Oxidation of Titanium Nitride under High Oxygen Pressure by O2-HIP,wobei "low" hier relativ zu sehen ist.

AC-Gast.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 21. Jul 2021 14:03    Titel: Antworten mit Zitat

Würde dann eine TiN Schicht bei nur Raumtemperatur mit der Zeit oxidieren?

Oder wäre das dann doch zu kalt für diese Reaktion?

Vorausgesetzt entsprechend energiereiches Licht / UV Strahlung.
Darum geht es ja in dem Thread.

Wenn ich dich aber richtig verstehe, würde die langsame Oxidation von TiN genauso such imn völliger Dunkelheit passieren.
Den sonst würde sich (wenn es wegen UV wäre, ein Photokat ja doch verbrauchen).

Die Oxidation und das zusetzen der Oberfläche mit Verunreimigungen, oder die Reaktion mit stark agressiven Stoffen wären dann also die Schädigungsmechanismen?

Einer der Oberflächentechniker meinte zur Oxidation von TiN das er denkt, daa sich an der Oberfläche ein paar Atomlagen oxidiertes TiN bilden können.
Das dies dann aber so dermaßen langsam bei Raumtemperatur weiter wächst, das da auch nach 300 Jahren noch keine mechanische oder sonstige Beeinträchtigung der TiN Schicht zu erwarten ist.
Da das TiN chemisch doch sehr tot wäre.

Um das komplett zu verhindern bräuchte man dann wieder Inertgas Umgebung.
Stickstoff trocken und reinst z.b..
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 29. Jul 2021 23:18    Titel: Antworten mit Zitat

Mir ist eben aufgefallen das du geschrieben hast "eine recht hohe Beständigkeit gegen UV Strahlung und UV induzierte Reaktionen".

Ich dachte TiN und TiO reagieren überhaupt nicht auf die UV Strahlung.

Ausser durch die Abgabe von Elektronen.
Sprich keine Schädigung oder Verbrauch des PK.

Von welchen UV induzierten Reaktionen sprichst du?
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 751

BeitragVerfasst am: 07. Aug 2021 10:54    Titel: Antworten mit Zitat

Sooo. . . .
Mittlerweile ist ja geklärt was mit der recht hohen Beständigkeit gegen UV Strahlung und UV induzierte Reaktionen gemeint ist.

Siehe anderer Thread mit den Beispielräumen.

Mir ist hier ein weiterer Fehler von mir aufgefallen.

Ich habe von Titanoxid Schichten geschrieben.

Das diese dann natürlich noch reaktiv sein können mit anderen Medien und gerade mit Luft weiter oxidieren hätte mir soweit klar sein sollen.

Es geht hier natürlich um Titandioxid.
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