Optimierung plasmaelektrolytisch erzeugter keramischer Oxidschichten auf Magnesiumwerkstoffen durch ein verbessertes Zusammenspiel des Strom-Spannungs-Regimes und angepasste Inhibitoren

Problemstellung

Magnesium ist ein Leichtmetall, welches aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften interessant für alle Anwendungen ist, bei denen es auf das Gewicht ankommt, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt oder dem Automotive-Bereich. Allerdings ist Magnesium äußerst unedel und bildet von Natur aus keine stabilen Oxidschichten aus, weshalb es sehr korrosionsanfällig ist. Dadurch ist es für viele Anwendungen nicht geeignet.

Lösungsansatz

Einen Lösungsansatz bietet die plasmaelektrolytische Oxidation zum Aufbau dicker Passivschichten auf der Oberfläche. Da solche Schichten inhomogen und rissanfällig sind, ist auch deren Schutzwirkung entsprechend eingeschränkt. Ziel des Projekts ist es daher die Korrosionsanfälligkeit der Passivschichten durch den Einbau von Nanocontainern, beladen mit Korrosionsinhibitoren zu verbessern. Diese Nanocontainer sollen während des Anodisierprozesses in-situ in die Passivschicht eingebaut werden und in der späteren Anwendung das Magnesiumbauteil durch die Freisetzung der Inhibitoren über einen langen Zeitraum schützen.

Ziele des Projekts

Hierfür sollen Methoden zum effektiven Einbau der Nanocontainer in die Passivschicht entwickelt werden, diverse Additive sollen die wässrige Dispersion der Nanocontainer stabilisieren. Die Wirkung der Nanocontainer besteht in ihrer Eigenschaft als Ionentauscher darin, entsprechende Wirkstoffe freizusetzen oder korrosionfördernde Ionen aufzunehmen. Als zu untersuchende Korrosionsinhibitoren kommen metallische Kationen, als auch organische und anorganische Anionen in Frage.

Die Schichten werden mikroskopisch mit Hinblick auf ihre Beschaffenheit und elektrochemisch auf ihre Korrosionsanfälligkeit untersucht werden, Auslagerungstests ermöglichen es Korrosionsschäden direkt zu vergleichen und optisch zu beschreiben. Auch die Zusammensetzung der Schicht und ihre physikalischen Eigenschaften, wie Härte und Verschleißanfälligkeit sind Gegenstand der Untersuchungen. 

Das IGF-Vorhaben Nr. IGF 20627 BG der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.