Strukturierung und Passivierung hochfester Stähle durch plasmaelektrolytische Oxidation für den Einsatz in Werkstoffverbunden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Lampke
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464291298

Die plasmaelektrolytische Oxidation (PEO) besitzt ein großes Potential für den Korrosionsschutz hochfester Stähle bei gleichzeitig hervorragender Anbindung von polymeren Matrizes in modernen Werkstoffverbunden für den Leichtbau. Dafür fehlen jedoch die notwendigen Grundlagen. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die grundlegenden Mechanismen der Passivierung und Schichtbildung erforscht werden, um die gezielte Passivierung und Oberflächenstrukturierung von Stählen mittels PEO zu ermöglichen. Für die anodische Passivierung von un- und niedriglegierten Stählen und das Erreichen der Zündspannung ist die Zugabe von Passivatoren (Silkate, Aluminate) zum Elektrolyten erforderlich. Deshalb wird zunächst das Passivierungs- und Zündverhalten mithilfe von potentialgesteuerten Rampenversuchen erforscht. Die Passivatoren bestimmen darüber hinaus maßgeblich die chemische Zusammensetzung der PEO-Schicht. Unter Verwendung eines instrumentierten Versuchsaufbaus wird der Einfluss des Stromregimes auf Verteilung und Intensität der Funkenentladungen und die resultierende Schichtmikrostruktur ermittelt. Zudem werden die optische und elektrische Prozessüberwachung als Abbruchkriterien nach Entstehung einer vergleichsweise dünnen, porösen PEO-Schicht genutzt. Im Forschungsvorhaben werden im Weiteren zur Einstellung einer beanspruchbaren, formschlüssigen Metall-Kunststoff-Verbindung effektive, ausgeprägte Hinterschnitte auf der Metallseite erzeugt. Dieser Prozessschritt erfolgt vor der PEO im gleichen Bad und nutzt die anodische Metallauflösung unterhalb des Passivierungspotentials. Die anwendungsrelevanten Eigenschaften der PEO-Schichthaftung, der Metall-Kunststoff-Verbundhaftung sowie das Korrosionsverhalten werden in Abhängigkeit von der Schichtmikrostruktur und der Oberflächentopografie mithilfe mechanischer und elektrochemischer Methoden charakterisiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen