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Beschichtung Korrosionsschutz verbessern mit plättchenförmigen Metallphosphat-Partikeln

| Redakteur: Lilli Bähr

Forscher des INM haben spezielle, plättchenförmige Metallphosphat-Partikel entwickelt, um den Korrosionsschutz bei Stahl-Konstruktionen zu erhöhen. Diese sollen die Passivierung verbessern und die Diffusionsbarriere für korrosive Substanzen erhöhen.

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Um Stahl-Konstruktionen besser gegen Korrosion zu schützen, haben INM-Forscher spezielle, plättchenförmige Metallphosphat-Partikel entwickelt.
Um Stahl-Konstruktionen besser gegen Korrosion zu schützen, haben INM-Forscher spezielle, plättchenförmige Metallphosphat-Partikel entwickelt.
(Bild: INM/Uwe Bellhäuser)

Für Architektur, Brücken- und Schiffsbau werden große Mengen Stahl verbaut. Damit solche Konstruktionen langlebig sein können, müssen verwendete Stahlplatten und -träger dauerhaft und großflächig gegen Korrosion geschützt werden. Vor allem Luftsauerstoff und Wasserdampf sowie Salze greifen den Stahl an.

Manganphosphat-Plättchen verhindern das Eindringen korrosiver Substanzen

Um das Eindringen der korrosiven Substanzen zu verhindern, verwendet man als gängige Methode den Korrosionsschutz mit Zinkphosphat-Beschichtungen bei gleichzeitiger Phosphatierung von Metalloberflächen. Nun haben Forscher des Leibniz-Instituts für Neue Materialien (INM) spezielle, plättchenförmige Metallphosphat-Partikel entwickelt. Neben Zinkphosphat stehen nun auch Manganphosphat-Plättchen zur Verfügung.

Verbesserte Repassivierung nach mechanischer Beschädigung

Die plättchenförmigen Partikel sind aufgrund ihrer Anisotropie besser löslich als entsprechende kugelförmige Partikel gleicher Zusammensetzung. „Dadurch werden im Bedarfsfall mehr Phosphat-Ionen aus der Beschichtung bereitgestellt. Dies gewährleistet eine verbesserte und raschere Repassivierung, falls Metalloberflächen durch mechanische Beschädigung freigelegt wurden“, sagt Carsten Becker-Willinger, Leiter des Programmbereichs Nanomere am INM.

Langsamere Korrosion durch plättchenförmige Nanopartikel

„Außerdem schichten sich die plättchenförmigen Nanopartikel dachziegelartig übereinander. Dadurch verlängert sich der Weg der korrosiven Gasmoleküle durch die Schutzbeschichtung hindurch, weil sie sich einen Weg an den Plättchen vorbei suchen müssen“, erklärt der Chemiker Becker-Willinger weiter. Das Ergebnis sei eine deutlich langsamere Korrosion als bei Beschichtungen mit kugelförmigen Partikeln, wo Gasmoleküle viel schneller einen Weg durch die Schutzschicht zum Metall finden.

Plättchenform wirkt besser als Kugelform

In Testreihen konnten die Wissenschaftler eigenen Angaben zufolge die Wirksamkeit der neuen Partikel bestätigen. Dazu bewitterten sie Stahlbleche, die mit Metallphosphat-Partikel-haltigen Epoxidharzen beschichtet wurden, in standardisierten Korrosionstests. Dabei schnitten Beschichtungen mit plättchenförmigen Phosphat-Partikeln etwa zehn mal besser ab als Beschichtungen mit kugelförmigen Phosphat-Partikeln.

Die plättchenförmigen, am INM entwickelten, Metallphosphat-Partikel werden in einem kontrollierten Fällungsprozess erzeugt.

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