Schäden an Zirkonoxid-Sauerstoffmeßsonden nach dem Einsatz in Regenerativkammern von Flachglaswannen

Abstract

Der Einfluß von bis zu sieben Monaten Erdöl- oder Erdgasbefeuerung führte, abgesehen von der geringen Temperaturwechselbeständigkeit der mit CaO vollstabilisierten Zirkonoxid (= Ca-VSZ)-Meßsonden (Bruch durch Temperaturschock bei Einbau) und zu dünnen Platindrähten (Ausdünnung durch Pt-Transport), zu folgender Korrosion: In erdgasbeheizten Wannen zeigten die heißesten Teile der Ca-VSZ-Keramik nur eine geringe Gefügeänderung und Ausscheidung von Spinell, in erdölbeheizten Wannen hingegen bedingte der Einfluß der Wannenatmosphäre (u. a. Gehalte an Eisen, Vanadium, Phosphor) eine Destabilisierung der kubischen Mischkristalle; Kontakte mit chemisch unterschiedlich zusammengesetzten Keramiken und Niederschläge aus der Wannenatmosphäre (Erdölbefeuerung) destabilisierten oberhalb 500 °C ebenfalls das Ca-VSZ-Material. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Destabilisierung war die Diffusion der Kationen; das Entstehen einer an stabilisierenden Kationen untersättigten Teilschmelze beschleunigte diesen Vorgang. Die Volumendifferenz bei Modifikationsänderungen und die Anisotropie der Wärmedehnung der monoklinen ZrO2-Mischkristalle bewirkten die mechanische Schwächung des chemisch angegriffenen keramischen Materials.