Eine nachhaltige Möglichkeit zum Schutz von Materialien vor Korrosion
Der Verschleiß und die Korrosion von Baustoffen führen dazu, dass die Industrieländer aktuell jedes Jahr ein Defizit in Höhe von 3 bis 4 % des BIP verzeichnen. Denn durch die Sanierung maroder Infrastruktur werden jedes Jahr Verluste in Milliardenhöhe verursacht. Daher sollte es nicht überraschen, dass Oberflächenbehandlungen, insbesondere Schutzbeschichtungen, sehr gefragt und von entscheidender Bedeutung für die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie sind. Gegenwärtig sind die zwei wichtigsten Techniken zum Schutz von Oberflächen die galvanische Hartverchromung und das Aufbringen von Wolframcarbid (WC) durch thermisches Spritzen. Die galvanische Hartverchromung ist eine übliche, einfache und kostengünstige Methode zum Beschichten von Oberflächen, da sie eine hohe Härte sowie eine gute Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit bietet. Beim thermischen Spritzen hingegen werden aufgeschmolzene Beschichtungsstoffe direkt auf die Oberfläche gesprüht. Obwohl sich die Lebensdauer des zu schützenden Materials durch beide Techniken verlängern lässt, bergen diese Ansätze doch Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Infolgedessen besteht eine große Nachfrage nach weniger gefährlichen Methoden und Materialien, die den gleichen oder sogar noch mehr Schutz bieten. Die Forscher des EU-finanzierten Projekts PROCETS glauben, die Antwort in der Verwendung von Nanopartikeln zur Herstellung hochwertiger Verbundbeschichtungen gefunden zu haben. „Wir beabsichtigen, Schutzbeschichtungen für eine Vielzahl von Anwendungen und Branchen – darunter Automobil, Luftfahrt, Metallverarbeitung, Öl und Gas sowie Schneidwerkzeuge – zu liefern, indem wir umweltfreundlichere Materialien verwenden, als jene, die bisher zum Einsatz kamen“, erklärt Projektkoordinator Dr. Dionysis Bochtis. „Dadurch wird der Industrie eine dauerhafte und sicherere Alternative zur Hartverchromung und dem Aufbringen von Wolframcarbid durch thermisches Spritzen geboten.“ Auf Wiedersehen Hartverchromung, hallo Nanopartikel Obwohl das Projekt erst im Juni 2019 zu Ende geht, wurden bereits einige wichtige Ergebnisse erzielt. Zum Beispiel stellten die Forscher Nanoverbundschichten mit verbesserten mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu Hartchrom und Wolframcarbid her. Darüber hinaus machten die Forscher auch bedeutende Fortschritte bei der Verbesserung der Struktur und Morphologie von Verbundbeschichtungen – ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Erhöhung ihrer Beständigkeit gegen Verschleiß, Korrosion, Kollisionsschäden und Reibverschleiß. „Diese Verbesserungen sind der Ausgangspunkt für die erfolgreiche Integration von Nanopartikeln, was wiederum zahlreiche Branchen aus ihrer Abhängigkeit von der Hartverchromung befreien wird, die bald durch neue EU-Verordnungen erheblich eingeschränkt werden soll“, so Dr. Bochtis. Doch auch beim thermischen Spritzen werden Fortschritte verzeichnet. In diesem Bereich gelang es Forschern, ein „umweltfreundliches Cermet“ zu entwickeln, das ähnliche mechanische Eigenschaften wie Wolframcarbid aufweist, jedoch wesentlich leichter ist. Eine neue Generation von Beschichtungen Diese Arbeit existiert nicht nur auf dem Papier, denn wie Dr. Bochtis feststellt, haben die Forscher bereits ein erstes Pre-Screening des tribologischen Verhaltens mehrerer galvanisch abgeschiedener und thermisch gespritzter Beschichtungen unter Bedingungen durchgeführt, die auf reale industrielle Szenarien ausgeweitet werden können. „Basierend auf diesem Pre-Screening werden die vielversprechendsten Systeme ausgewählt“, sagt er. „Zudem wurden verschiedene Methoden für die Materialprüfung und Bewertung entwickelt und/oder aktualisiert, um die Anforderungen der Endnutzer besser simulieren und Tests unter realistischen Bedingungen durchführen zu können.“ PROCETS ist auf dem besten Weg, eine neue Generation umweltfreundlicher und gesundheitlich unbedenklicher Beschichtungen basierend auf verstärkten Nanopartikeln auf den Markt zu bringen. „Ich rechne fest mit einer beschleunigten Markteinführung von Nanomaterialien und -produkten durch die Oberflächenveredelungsbranche nach Abschluss des Projekts“, schließt Dr. Bochtis.
Schlüsselbegriffe
PROCETS, Hartverchromung, thermisches Spritzen, Korrosion der Infrastruktur, Nanopartikel, Nanotechnologie, Verbundbeschichtungen
