Das Pilling-Bedworth-Verhältnis einer Oxidschicht (PBR, das Verhältnis des Oxidvolumens zum Volumen des zu seiner Bildung verbrauchten Metalls) wird mit PBR = (M_ox ρ_M)/(n M_M ρ_ox) berechnet (M: molare Masse, ρ: Dichte, n: Zahl der Metallatome in einer Formeleinheit des Oxids). Welche Kombination aus PBR und Verhalten der Schicht ist für Magnesium (24,31 g/mol, 1,74 g/cm³) und MgO (40,30 g/mol, 3,58 g/cm³, n = 1) richtig?

Lösung: C. ca. 0,81; die Schicht kann die Metalloberfläche nicht vollständig bedecken, reißt leicht und schützt kaum

PBR = (40,30 × 1,74)/(1 × 24,31 × 3,58) = 70,1/87,0 ≈ 0,81. Ist das PBR kleiner als 1, ist das Oxidvolumen kleiner als das verbrauchte Metallvolumen; die Schicht steht unter Zugspannung, reißt oder bildet Spalte, und Sauerstoff gelangt leicht bis zum Metall. Bei Werten von etwa 1 bis 2 bedeckt die Schicht das Metall eher lückenlos und wirkt meist schützend, wie bei Aluminium, das Al₂O₃ bildet (PBR ≈ 1,29); deutlich über 2 wird die Druckspannung dagegen zu groß, und die Schicht platzt leicht ab. Ca. 1,24 ist der Wert mit vertauschtem Zähler und Nenner. Das PBR ist nur ein Richtwert; die Schutzwirkung hängt auch von der Diffusionsgeschwindigkeit in der Schicht und von ihrer Haftung ab.