Inhibitor-Beschichtungen für hohe Temperaturen

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Mathias Galetz
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405992307

Das Hauptziel des vorliegenden Antrags ist, ein neuartiges Beschichtungskonzept auszuarbeiten, das die Korrosion durch Beläge bei hohen Temperaturen verhindern kann. Derartige Salzbeläge treten typischerweise in stationären Turbinen an Land, auf See und in der Luft sowie in chemischen Prozessen bei der Verbrennung von Kraftstoffen niedriger Qualität auf. Eine vorgeschlagene, neue, inhibierende Schutzschicht soll durch die Modifikation von Diffusionsschichten mit Nano- oder Mikropartikeln hergestellt werden. Die angestrebten Schutzschichten werden aus der Matrix einer typischen Diffusionsschicht wie Aluminid bestehen, in der Inhibitor-Partikel, Partikel die die Salzschmelze verändern oder eine Kombinationen beider gleichmäßig verteilt sind. Der Vorteil solcher Schutzschichten ist, dass bei beginnender Auflösung der sonst schützenden Aluminiumoxidschicht durch korrosive Substanzen wie Sulfate oder Vanadate diese Salze in Kontakt mit den zugefügten Partikeln kommen. Die Inhibitorpartikel werden geopfert, um Spezies mit hohem Schmelzpunkt zu bilden, oder die Korrosion wird verlangsamt durch Änderung des Säuregehalts (acidity) , wobei die Salzschmelze weniger aggressiv wird. Das vorrangige Ziel ist, diesen Ansatz zu testen, indem die Wirksamkeit und die chemische Beständigkeit der Schutzschicht sowie die zu Grunde liegenden Mechanismen untersucht werden. Als Referenz wird eine nach dem aktuellen Stand der Entwicklung gefertigte, nicht modifizierte Diffusionsschicht verwendet, die in einem Packzementierungsprozess mit niedriger Aktivität hergestellt werden soll. Die Schutzschichten werden für bis zu 1000 Stunden unter zwei Salzablagerungen ausgelagert, die repräsentativ für Vanadat-verstärkte (60%V2O5-40%Na2SO4 Salz) und klassische Na2SO4 Typ II-Korrosion stehen. Zusätzlich werden zyklische Oxidationsversuche durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Modifikationen selbst die reine Oxidationslebensdauer beeinflussen, z.B. durch verstärkte Rissbildung. Die für verschiedene Zeiten (bis zu 1000 Stunden) ausgelagerten Proben aus den verschiedenen Versuchen werden detailliert untersucht um die Mechanismen der Alterung zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen