Prozessparameterkorrelierte Charakterisierung des Korrosionsermüdungsverhaltens nachbehandelter lichtbogengespritzter ZnAl-Schichtsysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professor Dr.-Ing. Wolfgang Tillmann; Professor Dr.-Ing. Frank Walther
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426365081

Thermisch gespritzte Schutzbeschichtungen werden auf vielen mechanisch belasteten Komponenten, wie z.B. Tragwerkkonstruktionen, Wellen, Turbinenschaufeln, Wärmetauschern etc., eingesetzt. In vielen Fällen erfolgt neben der statischen oder dynamischen Belastung eine Überlagerung mit Korrosionsvorgängen, wie z.B. Hochtemperaturkorrosion oder elektrochemische Korrosion. Dabei spielt es i.A. keine Rolle, ob die Beschichtung für den Korrosionsschutz oder z.B. den Verschleißschutz ausgelegt wurde, da die Belastungen bei beiden Einsatzfällen auftreten können. Das Korrosionsverhalten von lichtbogengespritzten ZnAl-basierten Schichtsystemen wurde bereits umfassend untersucht. Die dabei angewandten Untersuchungsmethoden basieren jedoch überwiegend auf einfachen Korrosionsuntersuchungen, wie Salzsprühnebeltests oder elektrochemischen Korrosionsmessungen. Im Hinblick auf die technischen Anwendungen von lichtbogengespritzten ZnAl-basierten Schichtsystemen im Bereich der Oberflächentechnik wird das chemisch-mechanisch gekoppelte Belastungskollektiv nur eingeschränkt berücksichtigt. Meist werden die in realen Anwendungsfällen auftretenden mechanischen Belastungen der Komponenten bzw. der Beschichtungen, unter Einbeziehung der korrosiven Umgebungsbedingungen, ausgeblendet. Es ist aber zu erwarten, dass eine mechanische Belastung die Lebensdauer (Ermüdung) und das Korrosionsverhalten des Systems Schicht- Substrat deutlich verändert. Korrosionsmechanismen wie Spannungsoder Schwingungsrisskorrosion werden in den Vordergrund treten. Zusätzlich kann ein unterschiedliches elektrochemisches Potential der Schicht und des Substrates zu einer beschleunigten Korrosion führen. Von wissenschaftlichem Interesse ist, inwieweit die Beschichtung die auftretenden Korrosionsmechanismen beeinflusst und welche Schicht-Substrat-Interaktion stattfindet. Um diesen Sachverhalt zu untersuchen, sind in-situ Korrosionsermüdungsversuche mit unterschiedlichen Polarisationen geplant. Dabei sollen unterschiedliche ZnAl-basierte Schichtsysteme, variierend in Härte, lamellarem Aufbau und Porosität, entwickelt und analysiert werden. Weiterhin soll untersucht werden, inwieweit das Machine Hammer Peening (MHP) als Nachbehandlung einen Einfluss auf die Morphologie und auf das Korrosionsermüdungsverhalten des Schichtsystems nimmt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen