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Adrian Anthes – Herstellung einer schwammartigen Halloysit verstärkten Ceroxid-Schicht mittels Ultraschall auf AZ31

Magnesium ist mit etwa 1,94 Prozent das achthäufigste Element auf der Erde. Es hat ein sehr hohes Festigkeits-Gewichtsverhältnis und eine um 1/3 geringere Dichte als Aluminium. Als spezifisch leichtester metallischer Konstruktionswerkstoff werden Magnesiumlegierungen häufig für den Leichtbau in Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzt. Leider sind diese Legierungen anfällig für Korrosion, weshalb deren Einsatzbereich bislang stark eingeschränkt ist.

Magnesium besitzt im Gegensatz zu Aluminium nicht die Fähigkeit eine schützende bzw. deckende Oxidschicht auszubilden, was auf das Pilling-Bedworth-Verhältnis <1 zurückzuführen ist. Es bilden sich immer Risse in der Oxidschicht, wodurch das Metall leicht korrodieren kann. Um die Beständigkeit von Magnesiumlegierungen zu verbessern, müssen neue Schutzschichten entwickelt werden, die verbesserte Korrosionschutzeigenschaften besitzen.

Einer unserer Forschungsschwerpunkte für den Korrosionsschutz der Magnesium-Knetlegierung AZ31 ist die Abscheidung oxidischer Deckschichten. Im vorliegenden Beitrag soll gezeigt werden, dass durch die Verwendung von Ultraschall schwammartige Schichten auf dem Substrat abgeschieden werden können, welche jedoch auch anfällig für Rissbildung sind. Durch die Einbringung von Halloysit „Nanofasern“ ist es jedoch möglich die mechanischen Eigenschaften der Schicht zu verbessen und so einer Mikrorissbildung entgegenzuwirken.

Proben von AZ31 wurden vorbehandelt und im Anschluss mit dem Halloysit verstärkten Ceroxid-Schwamm beschichtet. Abschließend erfolgte eine Nachbehandlung. Die Halloysit-Nanopartikel wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Transmissionselektronen-Mikroskopie (TEM) untersucht. Stabile wässrige Halloysit-Dispersionen für die Schichterzeugung mittels Ultraschall wurden hergestellt. Für die Nachbehandlung wurden die Proben in heißem Wasserdampf ausgelagert. Die erzeugten Schichten wurden mittels REM, Raman-Spektroskopie und elektrochemischer Impedanz-Spektroskopie untersucht. Außerdem wurden Kontaktwinkel-Messungen und Salzsprühtests durchgeführt.