Erhöhte Langzeitstabilität von Titan-Epoxidklebungen durch Laser-Nanostrukturierung

Aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit bieten faserverstärkte Kunststoffe (FVK) ein hohes Leichtbaupotential, insbesondere in Verbindung mit Leichtmetallen wie Aluminium zur Herstellung bedarfsgerechter Hybridbauteile. Die DFG-Forschergruppe "Schwarz-Silber" hat daher zum Ziel, neuartige integrale Verbindungskonzepte zu untersuchen. Die Übergangsstrukturen zu den Grundwerkstoffen CFK und Aluminium bestehen hierbei aus Schlaufen oder Laminaten von Glasfasern oder Titan, die form- und stoffschlüssig im CFK eingebettet werden. Hierbei ist eine langzeitstabile adhäsive Anbindung der Interphase zwischen Titan und Harzmatrix des CFK, sowie zwischen Titan und Aluminium eine Voraussetzung für eine zuverlässige und langzeitstabile Verbindung. Zur Oberflächenvorbehandlung von Titan sind nasschemische Verfahren etabliert. Einige dieser Methoden erzeugen jedoch nur eine bedingt langzeitbeständige Oberfläche und sind mit ökologisch und ökonomisch nachteiligen Abfällen verbunden. Alternativen zu den herkömmlichen nasschemischen Verfahren können Laserbehandlungen bieten. Daher wurden Untersuchungen zur Behandlung von Reintitan und Ti6Al4V mittels eines gepulsten Nd:YAG-Lasers (1064 nm) durchgeführt. Hierbei konnte eine Reinigung sowie eine homogene Nanostrukturierung der Titanoberfläche erzielt werden. Die laserinduzierte nanoporöse Oxidschicht zeichnet sich im Verbund mit einem Klebstoffsystem durch eine hohe Beständigkeit gegenüber hydrothermaler Alterung aus. Materialografische Untersuchungen zum verbesserten Alterungsverhalten wurden mittels REM vorgenommen.