Entwicklung eines umweltfreundlichen und kostengünstigen in situ Aluminisierungsverfahrens zum Korrosionsschutz metallischer Bauteile in aggressiven Hochtemperaturumgebungen

Bei vielen Anwendungen im Hochtemperaturbereich kommt es zu Korrosionserscheinungen an metallischen Konstruktionsmaterialien aufgrund der Prozessgase. Besonders aggressive Verbrennungsatmosphären treten vor allem bei der Müllverbrennung, in der Zementindustrie oder anderen Prozessen, in denen Ersatzbrennstoffe wie etwa hochkalorische Müllfraktionen (Kunststoffabfälle) eingesetzt werden, aber auch bei Prozessen der chemischen Industrie auf. Kritisch sind hierbei im Wesentlichen hohe Gehalte an Chlorverbindungen bzw. weiteren Halogenen, Alkalien, Schwefel und Schwermetallen, welche die Bildung leicht flüchtiger Verbindungen bzw. schmelzflüssiger Salze ermöglichen.

Die Untersuchungen konzentrieren sich auf Anker zur Befestigung der Feuerfestmaterialauskleidung, sind aber auf andere korrosionskritische Bereiche übertragbar. Diese Anker sind starken korrosiven Angriffen ausgesetzt aufgrund der Porosität des Auskleidungsmaterials und einhergehender Diffusionspfade für die Prozessgase. Das Versagen derartiger Anker ist sehr kostspielig, da Schäden durch Abplatzen von Mauerteilen auftreten können und Stillstandzeiten zwecks Reparaturen notwendig werden können. Um eine möglichst lange Betriebsdauer sicherzustellen, werden in den hochtemperaturbeanspruchten Bereichen derzeit kostenintensive Austenite oder Nickelbasislegierungen als Ankermaterialien verwendet.

Das vorliegende Projekt setzt sich zum Ziel, diese Materialien durch kostengünstige Werkstoffe, welche mit einer schützenden Aluminiumdiffusionsschicht versehen werden, zu ersetzen. Hierfür sollen Schichtsysteme entwickelt werden, welche direkt auf eingebaute Anker appliziert werden können. Der notwendige Diffusionsprozess soll mittels der prozesseigenen Energie erfolgen, ohne dass die Verwendung einer Schutzgasatmosphäre notwendig ist. Für die Beschichtung sind umweltfreundliche, wasserbasierte Schlickersysteme vorgesehen. Zum Schutz vor Oxidation des zu diffundierenden Aluminiums sind unterschiedliche Deckschichtsysteme vorgesehen, welche im Laufe des Vorhabens entwickelt und untersucht werden.

Das IGF-Vorhaben Nr. 17471 N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.