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Verbesserter Korrosionsschutz auf Magnesium-Knetlegierungen

11.10.2011
Mit einer aufeinander abgestimmten Vorbehandlungskette auf der Basis von Atmosphärendruck-Plasmabeschichtungen und Pulverlackierungen können umweltfreundlich Korrosionsschutz-Schichtverbünde auf Magnesiumblechen bereitgestellt werden. Auf chromhaltige Passivierungen kann dabei verzichtet werden.

Magnesiumblech spielt als Leichtmetallwerkstoff trotz seiner Vorzüge wie hoher spezifischer Festigkeit, ausreichender Verfügbarkeit sowie sehr guter Verarbeitbarkeit immer noch eine eher untergeordnete Rolle. Ein Grund dafür liegt in der relativ hohen Korrosionsanfälligkeit des Materials.


Halbseitig mit APCVD-SiOx beschichtetes und danach vollständig pulverlackiertes Mg-AZ31-Blech nach 2600 Stunden im neutralen Salzsprühtest. Die nicht SiOx-beschichtete Halbseite (rechts) ist vollständig korrodiert, die SiOx-beschichtete (links) dagegen nicht.
Abbildung: INNOVENT e.V.

Mit Hilfe von sogenannten Atmosphärendruckplasmen und darauf basierender Beschichtungen (APCVD – atmospheric pressure chemical vapour deposition) ist es seit geraumer Zeit möglich, dünne funktionelle Schichten auf praktisch beliebigen Oberflächen herzustellen. Dass solche dünnen Schichten, die nur etwa 100 nm dick sein können, als effektive Korrosionsschutzschichten dienen, wurde ebenfalls gezeigt.

Wissenschaftlern von Innovent ist es nun gelungen, auf der Basis derartiger APCVD-Schichten einen Schichtverbund herzustellen, der in seiner Haftung zum Magnesiumsubstrat wie auch in seinen Korrosionsschutzeigenschaften mit Chrom-(III)-basierten Passivierungssystemen konkurrieren kann. Die Technologieabfolge für das neue Korrosionsschutzsystem beinhaltet aufeinander abgestimmte Teilprozesse, die sich aus einem speziellen Beizvorgang, einer Beschichtung mittels Atmosphärendruckplasma und einem anschließenden Polyester- Pulverlackauftrag zusammensetzen.

Mit dieser Technologie konnten für entsprechend beschichtete Magnesiumbleche der Legierung AZ31 Standzeiten von über 2000 Stunden im neutralen Salzsprühtest nach DIN EN ISO 7253 NSS erzielt werden. Die Haftfestigkeit des aufgebrachten Schichtsystems wurde mittels Stirnabrissversuch (DIN EN 24624) zu über 4 MPa ermittelt, limitierend war hier die Eigenfestigkeit des verwendeten Pulverlacks.

Die erzielten Ergebnisse entsprechen einer Verbesserung um etwa einen Faktor 2 gegenüber alternativ Chrom-(III)-passivierten und pulverlackbeschichteten Vergleichsblechen.

Weitere Fortschritte erhoffen sich die Forscher durch den Einsatz von APCVD - Kompositschichten, beispielsweise mit geeigneten Korrosionsinhibitoren.

Potenzial für ihre Entwicklung sehen die INNOVENT-Wissenschaftler in allen Bereichen des Leichtbaus wie der Luftfahrt oder der Automobilproduktion, aber auch in Branchen wie dem Geräte- und Maschinenbau.

Weitergehende Informationen:

A. Pfuch, K. Horn, R. Mix, M. Ramm, A. Heft, A. Schimanski; “Direct and remote plasma assisted CVD at atmospheric pressure for the preparation of oxide thin films”, in: Jahrbuch Oberflächentechnik Bd. 66, Hrsg. R. Suchentrunk, Leuze Verlag Bad Saulgau, Germany, ISBN 978-3-87480-259-8, S. 114-124

A. Pfuch, K. Horn, J. Schmidt, M. Günther, A. Heft, A. Schimanski; “Application potential of thin silicon oxide films prepared by plasma assisted CVD at atmospheric pressure”, in: Jahrbuch Oberflächentechnik Bd. 66, Hrsg. R. Suchentrunk, Leuze Verlag Bad Saulgau, Germany, ISBN 978-3-87480-259-8, S. 107-113

K. Horn, A. Pfuch, J. Schmidt; „New method for an effective corrosion protection on magnesium surfaces”, Metall 63 12/2009, p. 661-664

R. Wilken, J. Ihde, J. Degenhardt; “Lokaler Korrosionsschutz von Aluminiumbauteilen durch Atmosphärendruck-Plasmabeschichtungen”, Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 5, S. 34-38

Kontakt:
Dr. Bernd Grünler
Geschäftsführender Direktor INNOVENT e.V., Bereichsleiter Oberflächentechnik, bg@innovent-jena.de

Andrea Gerlach | idw
Weitere Informationen:
http://www.innovent-jena.de

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