Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Wege im Korrosionsschutz

31.07.2017

Forschungsprojekt »ZINCPOWER« gestartet

Stahlkonstruktionen werden durch zinkhaltige Grundierungen vor Korrosion geschützt. Der Auftrag von Zinkgrundierungen ist in verschmutzter Umgebung aber aufwendig; außerdem belasten sie die Umwelt. In dem öffentlich geförderten Projekt »ZINCPOWER« wird gegenwärtig geprüft, ob durch Modifizierung der Pigmentzusammensetzung deren Wirksamkeit soweit gesteigert werden kann, dass ihre Zinkkonzentration vermindert werden könnte. Ein Zusatz von Graphen erscheint hier aussichtsreich.


Mikroskopische Aufnahme der Oberfläche eines »durchkorrodierten « Zinkprimers.

Fraunhofer IPA

Zur Erzeugung von Korrosionsschutz für Stahlkonstruktionen haben sich zinkhaltige Grundierungen bewährt. Zink liegt darin überwiegend in Form von Zinkstaub in hoher Konzentration vor. Die Zinkpigmente agieren als Opferanoden, die das Stahlsubstrat vor Korrosion schützen.

Indem die Opferanode mit dem zu schützenden Stahl leitend verbunden wird, entsteht ein Primärelement (Primer). Dabei fungiert der zu schützende Stahl als Kathode und das unedlere Zink als Anode. Entsprechend fließt der Strom in Richtung des zu schützenden Stahls.

Statt diesem gibt jetzt die Opferanode ihre Elektronen an den Sauerstoff ab, wird oxidiert und geht in Lösung. Die hierbei entstehenden Zink-Oxidationsprodukte tragen zur Erhöhung der Beschichtungsbarriere bei. Allerdings treten beim Einsatz von Zinkprimern auch verschiedene Nachteile auf.

Aufwendige Zinkprimerapplikation und wasserverschmutzende Zinkoxidationsprodukte Zinkstaub wird zur Generierung des kathodischen Korrosionsschutzes hoch in der Primermatrix aufkonzentriert. Damit auch unter schwierigen Bedingungen genügend Haftfestigkeit auf dem Stahlsubstrat sichergestellt ist, muss dessen Oberfläche sorgfältig vorbehandelt und bis zur Applikation sauber gehalten werden.

Dies kann bei Stahlkonstruktionen, die sich in stark verschmutzter oder maritimer Atmosphäre befinden, kaum zu realisieren oder zumindest kostenintensiv sein. Könnten hochwirksame Zinkprimer auch mit vermindertem Zinkgehalt formuliert werden, könnte aufgrund des höheren Anteils an organischer Matrix die Haftfestigkeit des Primers auf dem Stahlsubstrat – sowie auch die Zwischenschichthaftfestigkeit zu darüber liegenden Schichten – verbessert werden.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Primern mit hoher Zinkkonzentration besteht darin, dass die entstehenden Zink-Oxidationsprodukte als wassergefährdend gelten. Auch vor diesem Hintergrund wären hochwirksame Primer mit vermindertem Zinkgehalt wünschenswert.

Da die Korrosionsschutzwirksamkeit des Zinks wesentlich auf dessen elektrischem Kontakt zum Substrat basiert, soll für einen langfristigen Korrosionsschutz die Leitfähigkeit möglichst lange erhalten bleiben, darf aber nicht das vorzeitige Abreagieren des Zinks begünstigen.

Modifizierung der Pigmentzusammensetzung

Innerhalb eines öffentlich geförderten Projekts soll daher geprüft werden, inwieweit eine günstige Modifizierung der Pigmentzusammensetzung die genannten Nachteile und Wirksamkeitsbeschränkungen von Zinkprimern beseitigen könnte. Dabei sollen folgende Varianten geprüft und gegebenenfalls kombiniert werden:

– Modifizierung der Partikelgrößenverteilung und Partikelform der Zinkpigmente
– Einsatz von Zinklegierungspigmenten
– Zinkpigment-Oberflächenbehandlungen
– Zusatz von zinkfreien korrosionsinhibierenden Pigmenten

Zusatz von Graphen als Inertpigment

Aussichtsreiche Produkte für die Sicherstellung eines guten Korrosionsschutzes auch bei verminderter Zinkpigmentkonzentration könnten insbesondere Graphene sein, die bereits bei niedriger Pigmentierung sowohl eine verbesserte Haftfestigkeit als auch den Erhalt der Leitfähigkeit – und damit die vom Zink ausgehende Korrosionsschutzwirkung – selbst in späteren Bewitterungsphasen gewährleisten. Weiterhin können Graphen-Zusätze die Verschleißbeständigkeit von Beschichtungen erhöhen. Ein solches aussichtsreiches Graphen- Pigment wie auch das Know-how hinsichtlich dessen Einarbeitung in die Grundierungsformulierung wird im Projekt durch die Firma The Sixth Element (Changzhou) Materials Technology Co., Ltd. (Jiangsu, China) beigesteuert.

»ZINCPOWER« – ein Projekt im Rahmen von CORNET (Collective Research Network) Partner: Die Untersuchungen werden von den Forschungsinstituten IBDiM und IMPiB (Warschau und Gliwice) sowie vom Fraunhofer IPA (Stuttgart) durchgeführt. Die Industriebeteiligung erfolgt auf deutscher Seite durch die Firmen Paul Jaeger GmbH & CO KG (Möglingen), Conmet GmbH (Aachen), Peter Kwasny GmbH (Gundelsheim), Lankwitzer Lackfabrik GmbH (Berlin), Geholit + Wiemer Lack- und Kunststoffchemie GmbH (Graben-Neudorf), MIPA SE (Essenbach), Chemische Industrie Erlangen GmbH (Erlangen) und The Sixth Element (Changzhou) Materials Technology Co., Ltd. (Jiangsu, China).

Projektbudget (Deutschland): 283 000 EUR, mit 189 000 EUR direkter Förderung
Laufzeit: 1.5.2017 – 30.4.2019
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (Aif)]

CORNET – Transnationale Industrielle Gemeinschaftsforschung In CORNET haben sich aktuell sechs europäische Länder und Regionen weiterhin auf freier Basis zusammengeschlossen. Hinter CORNET steht die Idee, nationale Fördermittel und Forschungsinitiativen in einem transnationalen Projekt zu bündeln und damit Synergieeffekte über Landesgrenzen hinweg zu schaffen. CORNET gehört zu den Fördervarianten der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF).

Pressekommunikation
Jörg-Dieter Walz | Telefon +49 711 970-1667 | presse@ipa.fraunhofer.de

Fachlicher Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Matthias Wanner | Telefon +49 711 970-3852 | matthias.wanner@ipa.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/Projektstart_ZINCPOWE...
http://www.cornet-era.net
http://www.aif.de/innovationsfoerderung/industrielle-gemeinschaftsforschung.html
http://de.c6th.com/

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Perowskit-Solarzellen: Es muss gar nicht perfekt sein
15.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Fraunhofer IMWS testet umweltfreundliche Mikroplastik-Alternativen in Kosmetikartikeln
11.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Im Focus: Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen

Forscher schaffen neue Generation von Knochenimplantaten

Wissenschaftler am Julius Wolff Institut, dem Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien und dem Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

Tagung „Elektronikkühlung - Wärmemanagement“ vom 06. - 07.03.2018 in Essen

11.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuem Onlineauftritt - Lösungskompetenz für alle IT-Szenarien

16.01.2018 | Unternehmensmeldung

Die „dunkle“ Seite der Spin-Physik

16.01.2018 | Physik Astronomie

Wetteranomalien verstärken Meereisschwund

16.01.2018 | Geowissenschaften