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Development of innovative nanocomposite coatings for magnesium castings protection

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Korrosionsfreie Magnesiumlegierungen

Magnesiumlegierungen sind leicht und daher für eine Reihe von Herstellungsprozessen ideal geeignet, allerdings sind sie korrosionsanfällig. Eine Beschichtung, die so dünn ist, dass sie die Funktionalität nicht beeinträchtigt, aber dennoch hart genug ist, um einen Korrosionsschutz zu verleihen, würde viele industrielle Sektoren revolutionieren.

Industrielle Technologien

Der potenzielle Markt für Leichtmetalllegierungen ist praktisch grenzenlos. Legierungen stellen eine Möglichkeit dar, ein Auto unter Verwendung von Metallen herzustellen, die über eine hohe Formbarkeit verfügen. Speziell Magnesiumlegierungen scheinen sehr vielversprechend zu sein und werden aller Wahrscheinlichkeit nach Verbundwerkstoffe, die in vielen anderen industriellen Herstellungsverfahren verwendet werden, ersetzen. Eine weit verbreitete Verwendung kann erreicht werden, sobald ein wirksamer Korrosionsschutz verfügbar ist. Bei der Verwirklichung des Korrosionsschutzes handelt es sich um eine komplizierte Problemstellung aus dem Bereich der Materialwissenschaft. Korrosion ist ein makroskopischer Effekt, bei dem es zu einem mikroskopischen Ionenfluss kommt. Barrieren schaffen und den Ionenfluss unterbinden, ohne aber die Funktionalität des Materials zu gefährden, erfordert den Einsatz der Nanotechnologie. Im Rahmen des NANOMAG-Projekts ist es gelungen, einen Korrosionsschutz herzustellen, indem durch das PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition, plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung) eine dünne Schutzschicht abgeschieden wurde. Die erzeugte Schicht ist fest und homogen. Die Dicke der Schicht beträgt wenige Hundert Nanometer. Sie weist eine geringe Porosität auf. Zudem ist der Prozess zur Beschichtung (PECVD) ein bekanntes und etabliertes Verfahren zur Schichtabscheidung. Die Schutzeigenschaften der Schicht sind durch das Nichtvorhandensein von freien Silicagelteilchen stärker ausgeprägt. Die organische Fraktion ist so gering, dass sie mittels der Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie nicht detektiert werden kann. Der Widerstand der Schicht wurde durch intensive Labortests gemessen. Messungen mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie bestätigten den hervorragenden Korrosionswiderstand. Die Schichtabscheidung kann durch einen konventionellen Parallelplatten-Niederdruckreaktor erzeugt werden. Ebenso kann ein induktiv gekoppeltes Hochdrucksystem verwendet werden. Die früher entwickelten Beschichtungsprozesse waren gefährlich für die Umwelt und teuer. Im Gegensatz hierzu ist die Methode, die im Rahmen des NANOMAG-Pojekts vorgeschlagen wurde, umweltfreundlich und kostengünstig.

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