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Korrosionsschutz von Al-Legierungen durch AD-Plasmabeschichtungen

 
: Wilken, R.; Ihde, J.; Degenhardt, J.

Friedrich, R. ; Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung e.V. -DFO-:
DFO-Tagung Leichtmetall-Anwendungen - Entwicklungen in der Oberflächentechnik in Theorie und Praxis. Tagungsband : 20. - 21. März, Neuss
Neuss: DFO Service, 2007
ISBN: 978-3-89943-066-2
S.197-207
Tagung "Leichtmetall-Anwendungen - Entwicklungen in der Oberflächentechnik in Theorie und Praxis" <2007, Neuss>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IFAM ()
Aluminium; Oberflächenbehandlung; Korrosionsschutzschicht; Plasmapolymerisation; atmosphärischer Druck; Sauerstoffpartialdruck; Plasmaerzeugung; Oberflächenschicht; Tetramethoxysilan; Silan; elektrische Vorspannung; Impedanzspektrometrie; Porosität; Salzsprühprüfung; Verformbarkeit

Abstract
Ein alternatives Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium für den Korrosionsschutz ist ein trockenchemisches Beschichtungsverfahren durch Atmosphärendruckplasma. Notwendig ist eine Vorbehandlung im Sauerstoffplasma. Entscheidend für die Wirksamkeit des Sauerstoffplasmas ist der Abstand zwischen Plasmadüse und Substrat. Der Kohlenstoffgehalt der Oberflächenschicht nimmt mit abnehmendem Düsenabstand ab (bei 4mm ist der C-Gehalt etwa dem Gehalt der natürlichen Adsorbatschicht gleich). Auf der Oberfläche lassen sich jedoch im REM Bereiche erkennen, bei denen ein lokal begrenztes Umschmelzen der Oberfläche stattgefunden hat. Das wird durch den unerwünschten Übergang des gepulsten Lichtbogens aus der Plasmadüse auf das Substrat erklärt. Derartige Effekte können reduziert werden, wenn das Substrat gegen Erde elektrisch isoliert wird (floatendes Potenzial). Für die Plasmapolymerisation werden zwei siliciumorganische Precursoren (Hexamethyldisilan, Tetraethoxysilan) eingesetzt, die durch das Plasma fragmentiert werden. Für die Schichtbildung spielen der Grad der Fragmentierung und die Bedingungen an der Substratoberfläche (Temperatur, freie Bindungsplätze) eine Rolle. Je höher der Kohlenstoffanteil in der Schicht ist, desto stärker ist der organische Charakter der Schicht ausgeprägt. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie der hergestellten Schichten ergab, dass die Schicht nicht vollständig isoliert und Fehlstellen (Leitfähigkeitspfade) auftreten. Während einer Temperung werden die Fehlstellen reduziert. Die Korrosionseigenschaften wurden mit einem Tropfentest (Cu(2+)-haltiger Elektrolyt nach DIN EN ISO 9227) geprüft. An den Fehlstellen werden Kupferpartikel abgeschieden, so dass aus der Partikelzahl auf die Zahl der Fehlstellen geschlossen werden kann. Die Langzeitstabilität wurde mit den klassischen Salzsprühtest bestimmt. Trotz der geringen Fehlstellendichte der Schicht mit einem mittleren anorganischen Anteil versagt die Schicht nach kurzer Zeit. Am beständigsten ist die Schicht mit einem hohen anorganischen Anteil. Allerdings ist diese Schicht spröde. Prüfungen nach einem Dornbiegetest ergaben, dass je organischer und damit polymerartiger die Schichten sind, desto dehnbarer werden sie und desto weniger Risse entstehen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-60613.html