Multimetallfähiger umweltverträglicher Korrosionsschutz

Nach bestehenden und zukünftig zu erwartenden Umweltschutzauflagen werden Chrom(VI)-haltige Korrosionsschutz-Konzepte bald nicht mehr zulässig sein. Zudem wird das Leistungsprofil von Chromatschichten bis heute von keinem der Chrom(VI)-freien Prozesse erreicht. Aus dieser Diskrepanz ergab sich die Zielstellung des vorliegenden Forschungsvorhabens. Zur Substitution der umweltbelastenden sechswertigen Chromverbindungen galt es im Rahmen des Projektes umweltverträgliche multimetallfähige Korrosionsschutzkonzepte für verzinkte Stähle, Aluminium- und Magnesiumlegierungen sowie Stahl zu entwickeln und mit am Markt verfügbaren, technischen Oberflächen sowie mit verschiedenen Deckschichtsystemen abzustimmen. Als Chrom(VI)-Ersatzmaterialien wurden dabei hybride Nanomaterialien untersucht. Ein Hauptaugenmerk lag auf Auswahl geeigneter hybrider Nanokomposite und Einarbeitung spezieller Cer-Verbindungen als Voraussetzung für eine aktive Schutzwirkung der Hybridschichten. Zur Untersuchung der Nanokomposit-Materialien mit den ausgewählten Substratoberflächen wurden drei unterschiedliche Deckschichtsysteme (Polyester-Pulver (einschichtig), EP/PUR- (Epoxid-Polyurethan-) Flüssigbeschichtung (zweischichtig) und PUR-Flüssigbeschichtung (einschichtig)) in die Versuche einbezogen. In einer weiteren Hauptaufgabe wurden geeignete Reinigungs- und Beizkombinationen ausgewählt und hybride Nanomaterialien mit ausgewählten Marktprodukten verglichen. Dafür wurden die Proben mit einer Polyester-Pulverbeschichtung bzw. einem Coil-Coating-Lack (pneumatisch gespritzt) versehen. Anschließend wurden die Probenbleche Korrosionsbelastungen ausgesetzt und ihr Leistungsvermögen bewertet. Zur Untersuchung der Anwendungssicherheit und der Anwendbarkeit der Nanokomposite nach mehrfachem Gebrauch und längerer Lagerzeit wurden die Versuche mit Nako 1 (Chromersatzverfahren Nakokomposit Silan+Al) wiederholt. Weiterhin wurde der "Blankschutz" der Sole auf allen Substraten untersucht. Diese Korrosionsschutzuntersuchungen haben gezeigt, dass die entwickelten Nanokomposite prinzipiell für die Anwendung als umweltfreundliche multimetallfähige Alternative zu Chrom(VI)-haltigen Oberflächenvorbehandlungsverfahren geeignet sind. Unterschiede im Korrosionsschutzvermögen konnten im Wesentlichen nur im Verhalten am künstlichen Defekt nach Belastung im Salzsprühnebel festgestellt werden. Hier waren die untersuchten Nanokomposite nicht ganz so leistungsstark wie die am Markt verfügbaren Vergleichsvarianten. Korrosion und besonders die Enthaftung am Ritz waren allgemein bei den Sol-Gel-Varianten ausgeprägter. In jedem Fall ist eine genaue Abstimmung der Vorbehandlungsprozedur auf das Substrat erforderlich. Die Wahl der Nanokompositvariante ist vor allem auf den Aluminiumoberflächen zu beachten. Hier wiesen die mit Nako 11Cn (Chromersatzverfahren Nakokomposit Silan+Al+Ce 3+/4+) vorbehandelten und pulverbeschichteten sowie die mit Coil-Coating-Lack versehenen Proben auch bei längerer Belastungsdauer im Essigsäure- Salzsprühnebei ein gutes Korrosionsschutzvermögen auf und lagen, mit geringen Abstrichen bei der Enthaftung am Ritz bei Material C (stranggepresstes Aluminium AlMgSi0,5), auf gleichem Niveau wie die untersuchten Vergleichssysteme.