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The development of anti-corrosive pigments for the most diverse coating Systems is extremely time consuming and expensive, owing to the necessary climatic testing, such as testing under salt spray exposure. To accelerate work on a new zinc-free pigment with improved protection, modern, electrochemical investigation methods have been used successfully and verified using traditional tests.
Development of anti-corrosive pigments for diverse coating systems is both time-consuming and costly, due to the necessary climatic testing, such as testing under salt spray exposure. To accelerate work on a new zinc-free pígment with improved protection, modern, electrochemical investigation methods have been used successfully and verified using traditional tests.
AZ31 Mg alloy sheet was welded using a gas-tungsten arc (GTA) process over inserts containing 2.3-9.3 wt.% Al. The welded specimens were susceptible to SCC in distilled water, with susceptibility increasing with decreasing weld metal Al (or β particle) concentration. Primary stress corrosion cracks initiated at the weld metal-HAZ interface by stress-assisted localised dissolution and propagated through the weld and base metals by transgranular and intergranular H-assisted fracture (TG-HAF and IG-HAF) respectively. The IG fracture mode may be intrinsic to the texture imparted upon the base metal by rolling. The increase in SCC susceptibility with decreasing weld metal Al concentration is contrary to the purported roles of β particles in promoting localised corrosion and as crack nucleation sites, but corresponds with increases in weld - base metal galvanic current density and weld metal localised corrosion susceptibility.
Das Grundproblem der heute verfügbaren und normativ geregelten Prüfverfahren für Zinküberzüge besteht neben den realitätsfernen Prüfbedingungen vor allem in der subjektiv geprägten Auswertung der Prüfergebnisse. Die systematische Betrachtung der Entwicklungen der letzten Jahre zeigt, dass die üblichen Verfahren den aktuellen Anforderungen damit schon vom Ansatz her nicht gerecht werden können und auch die bisher betriebene, fortlaufende Variation und Anpassung von Prüfbedingungen keinen grundlegend neuen Lösungsansatz bieten können. Ein solcher ergibt sich nur, wenn die Zinküberzüge hinsichtlich der kinetischen Eigenschaften der Deckschichtbildung und -auflösung umfassend beschrieben werden können, was nur durch den Einsatz elektrochemischer Untersuchungsmethoden mittels Gelelektrolyten möglich ist.
Aus diesem Grund wurde im Verbundforschungsvorhaben GELELEK auf der Basis elektrochemischer Methoden unter Verwendung eines Gelelektrolyten ein Normenvorschlag für eine Prüfnorm erarbeitet und zur Normungsreife geführt, welcher den Anforderungen an ein Messsystem für Feldanwendungen entspricht.
Im Verbundforschungsvorhaben GELELEK wurde eine gezielte Kombination von Laboruntersuchungen mit Untersuchungen im Feld und Bauteilen unter realen Einsatzbedingungen angestrebt. Randbedingungen für eine gesicherte Messung von atmosphärisch bewitterten Zinküberzügen unter Einsatz von Gelelektrolyten wurden erarbeitet und im Normenvorschlag festgeschrieben. Darüber hinaus wurde ein mobiles Messgerät für Messungen mit Gelelektrolyten an realen Bauteilen entwickelt. Nach Abschluss des Forschungsvorhabens steht Industrievertretern und Prüfinstituten ein wissenschaftlich gesichertes Messverfahren basierend auf Kennwerten zur Verfügung, um Zinküberzüge und deren momentane Schutzwirkung unter praxisrelevanten Bedingungen einschätzen und normativ geregelt prüfen zu können.
Der vorliegende Forschungsbericht gibt einen Überblick über die Motivation zur Durchführung des Forschungsvorhabens, wichtige Arbeitsschritte, Details zur entwickelten Prüfmethode sowie Einsatzmöglichkeiten für Prüfinstitute und Unternehmen.
Ergebnisse auf einen Blick
Elektrochemische Messungen in wässrigen Lackdispersionen konnten erfolgreich durchgeführt werden und bieten vielversprechende Ergebnisse.
Es können zeitnah Aussagen zum Auflösungsverhalten des Substrates in Abhängigkeit von verschiedenen Korrosionsschutzpigmenten, dispergiert im wässrigen Bindemittel, getroffen werden.
Somit ist eine Vorauswahl/Screening verschiedener Korrosionsschutzpigmente in Kombination mit dem wässrigen Bindemittel möglich, welche mit konventioneller Korrosionsprüfung bestätigt werden konnte.
Das Erkennen und Nutzen synergetischer Wechselwirkungen hilft bei der Entwicklung neuartiger zinkfreier Pigmente.
Die Magnesiumlegierung Mg-Cal besitzt als potentielles bioabsorbierbares Implantatmaterial die Möglichkeit, vollständig vom menschlichen Körper absorbiert zu werden. Die mechanischen Kennwerte dieser Legierung liegen im Bereich des menschlichen Knochens und beide Legierungselemente (Mg, Ca) sind essentielle Spurenelemente im menschlichen Organismus.
Der limitierende Faktor für den Einsatz ist die hohe Degradationsrate dieser Legierung. Um die Degradationsgeschwindigkeit zu verringern, wurden zwei Beschichtungssysteme auf Grundlage der Plasmachemischen Oxidation (PCO) und organischer Beschichtung erzeugt und untersucht. Das Korrosionsverhalten dieser Schichtsysteme wurde dabei mit dem Elektrochemischen Rauschen analysiert. Zusätzlich wurde der Einfluss von Wasserstoffentwicklung und eines ansteigenden pHWert auf die Zelltoxizität untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Kombination von beiden Schichtsystemen zu einem viel versprechenden Degradationsverhalten führt.
An important possibility to improve the corrosion behaviour of magnesium alloys is the application of protective coatings. The quality of such coatings depends mainly on the pretreatment and the exposure conditions after pretreatment. Since magnesium surfaces change much faster under atmospheric conditions than those of almost any other technical material, it is necessary to pay special attention to this particular feature. The activity of acid-pickled surfaces of the magnesium alloys AZ31 and AZ91 in dependence on the exposure time and the humidity conditions was investigated with electrochemical noise (EN) measurements. In addition to pickling, plasma chemical vapour deposition processes open new possibilities for an economical, as well as ecologically quite safe, pretreatment. The results of EN investigations after acid pickling as well as specific plasma oxidation treatments of the two magnesium alloys after exposure to air with different humidities are presented.
The degradation behaviour of an Mg-1Ca alloy is investigated in vitro to figure out the possibilities of influencing the degradation behaviour of such an alloy by applying heat treatment as well as the use of a coating system based on plasma-chemical oxidation. It is shown that an optimised solution annealing (T4-heat treatment) can reduce the degradation rate while an additional ageing between 240 and 300 °C (T6-heat treatment) increases it. A coating generated by plasma-chemical oxidation reduces the degradation rate in the immersion test. Its effect is depending on the former heat treatment of the Mg-1Ca alloy as well as on the parameter during plasma-chemical oxidation.
As bio-absorbable implant material the magnesium alloy Mg-1Ca is able to degrade in-vivo. The mechanical properties of this alloy are similar to those of human bone; both Mg and Ca are essential elements in human body. The main problem is the high corrosion rate of this alloy. Two coating systems based on plasma-chemical oxidation and an organic dip coating are applied onto MgCa1.0 magnesium alloy in order to slow down the corrosion rate. The corrosion behaviour of the coated alloys was investigated with electrochemical noise measurements. The influence of hydrogen evolution and increasing pH-value on the cytotoxicity was examined. The results of these investigations suggest that a combination of both coating systems leads to promising degradation properties.