Dr. Klaus Seppeler Stiftungspreis
für Frau Ricarda Grün

Zum achtzehnten Mal wurde auf der Mitgliederversammlung am 8. November 2022 der Stiftungspreis verliehen.

Frau Ricarda Grün wurde für ihre Masterarbeit „Reduzierung der Korrosion an plasmaelektrolytisch oxidiertem Magnesium AZ31 durch Einsatz von inhibitorbeladenen Nanocontainern“ geehrt. Die Arbeit wurde unter der Leitung von Herrn Robert Sottor am DECHEMA - Forschungsinstitut im Bereich der Elektrolytischen Korrosion durchgeführt.

Magnesiumlegierungen als Strukturwerkstoffe besitzen ein großes Potential zur Anwendung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, da sie im Vergleich zu Aluminiumlegierungen ein 25% niedrigeres Gewicht aufweisen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Korrosionsbeständigkeit dieses Werkstoffs für diese Anwendungen nicht hinreichend ist.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde die Verbesserung des Korrosionswiderstands der Magnesiumlegierung AZ31 durch Auftragung einer Passivschicht untersucht. Zum Zweck der Erzeugung einer solchen Passivschicht fand die Methode der Plamaelektrolytischen Oxidation (PEO) Anwendung. Hierbei wurde ein Elektrolyt bestehend aus 10 g/l KOH und 10 g/l Na2SiO3 verwendet. Die aufgetragene Schutzschicht wurde außerdem mit Nanocontainern verstärkt, welche die bei der PEO entstehenden Poren schließen sollten. Zusätzlich wurden die Nanocontainer mit Korrosionsinhibitoren beladen, um eine bessere Schutzwirkung zu erzielen. Hierbei kam Sepiolith, ein magnesiumhaltiges Schichtsilikat, als Träger zur Anwendung.

Für die Verwendung wurden im Voraus unterschiedliche Korrosionsinhibitoren auf ihre Effektivität an Magnesium AZ31 getestet. Bei diesen Untersuchungen wurde die Menge an freigesetztem Wasserstoff während der Korrosion der Magnesiumlegierung gemessen. Im Rahmen der Arbeit wurden sowohl die Beladungsmethode der Nanocontainer, als auch die Ausblutung der Korrosionsinhibitoren bzw. die Dispersionsstabilität des Elektrolyten behandelt. Zum Zweck der Untersuchung des erzeugten Schichtsystems kamen spektroskopische, bildgebende und elektrochemische Analysemethoden zum Einsatz.

Die angewandte PEO-Methode ermöglichte die Auftragung der Schicht und Nanocontainer im Rahmen eines Einschritt-Prozesses. Die resultierenden Schichten bestanden aus Magnesiumhydroxid und Magnesiumsilikat mit einer Schichtdicke von 1 - 2 μm. Diese wiesen eine geringe Neigung zur Rissbildung auf. Weiterhin wurde während des PEO-Verfahrens eine niedrigere Spannung verwendet, was ein Stromsparpotential darstellt.

Zur Testung der Korrosionsbeständigkeit wurde das beschichtete Material mit Hilfe von Elektrochemischer Impedanzspektroskopie untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die Verwendung des Nanocontainers – Sepiolith – einen positiven Effekt auf die Korrosionsbeständigkeit besitzt. Als geeigneter Korrosionsinhibitor – von 5 untersuchten Substanzen – hat sich im Rahmen dieser Arbeit Cer herausgestellt, d.h. Schichten, die zusätzlich mit Cer als Inhibitor beladen wurden wiesen die beste Beständigkeit auf. Selbst nach 24 Stunden in 0,5 Gew% NaCl - Lösung war kein Schichtversagen, d.h. kein sonst übliches flächiges Auflösen der Schutzschicht zu verzeichnen.

Für die Zukunft verspricht die Plasmaelektrolytische Oxidation und Auftragung von Nanocontainern eine gute Methode für den Schutz von Magnesiumlegierungen vor Korrosion. Die PEO stellt ein umweltfreundliches Verfahren mit einem relativ einfachen apparativen Aufwand dar.