Weiterentwickelte Beschichtungen für Magnesium
Magnesium ist das am dritthäufigsten verwendete Material in der Industrie, nach Stahl und Aluminium. Die Fahrzeug-, Luftfahrt- und Sportindustrie sowie die Medizintechnik stellen Produkte her, die den Einsatz von Materialien mit hoher Festigkeit und gutem Verschleißverhalten erfordern, die aber gleichzeitig eine geringe Dichte aufweisen müssen. Trotz der hervorragenden Eigenschaften von Magnesium ist die Verwendung dieses Materials jedoch aufgrund der Korrosionsneigung nach wie vor nur eingeschränkt möglich. Fremdmaterialien, die die Feuchtigkeit auf der Oberfläche halten, können die Korrosion und das Pitting von einigen Legierungen beschleunigen, es sei denn, das Metall ist von einer Schutzschicht überzogen, die einwandfrei abgeschieden wurde. Ein weiterer Nachteil ist, dass viele Beschichtungen, die gegenwärtig zum Einsatz kommen, die Quelle von Giftstoffen, wie zum Beispiel spezielle Metalle oder Fluoridanionen, sind. Im Rahmen des ehrgeizigen, von der EU finanzierten Projekts mit dem Titel NANOMAG sollten korrosionsbeständige und verschleißfeste Beschichtungen entwickelt werden, die durch umweltfreundliche und kostengünstige Prozesse abgeschieden werden können. Ein Team von Projektpartnern an der Haute Ecole Arc Ingeniérie in der Schweiz hat das Verfahren der Sol-Gel-Tauchbeschichtung verwendet, um SiOx-und Multikomponenten-Oxidbeschichtungen bei niedrigen Temperaturen abzuscheiden. Die verwendeten Precursor waren Tetraethylorthosilicat und Aluminium-sec-Butoxid. Beide Precursor besitzen eine hervorragende Adhäsion auf der Legierungsoberfläche. Es wurden verschiedene Schichttypen entwickelt, darunter auch Multikomponenten-Oxidschichten, die Silizium-, Zirkonium- und Ceroxide enthalten, auf denen dann zusätzlich eine Polymerschicht aufgetragen wurde. Nachdem die Beschichtung abgeschieden wurde, wurden beschleunigte Korrosionstests sowie Adhäsions- und Härtetests durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass bei den beschichteten Legierungen selbst nach fast einhundert Prüfzyklen in der Salzsprühkammer kein Pitting nachgewiesen werden konnte. Die Anforderungen der Endnutzer zeigten, dass auf Untersuchungen der Polymerschicht verzichtet werden konnte. Ebenso wurde eine Chromnitridschicht (CrN) entwickelt, die bei der gleichen niedrigen Temperatur von 180°C durch die plasmagestützte physikalische Gasphasenabscheidung (PAPVD) abgeschieden wurde. Die Schichten wurden auf einer neuen Magnesiumlegierung, die im Rahmen des NANOMAG-Projekts entwickelt wurde, abgeschieden. Die Nachfrage nach leichteren und somit Treibstoff sparenden Fahrzeugen und die Anforderungen der Luftfahrtindustrie, die nach Materialien mit geringer Dichte und hoher Festigkeit verlangt, haben das Interesse von Herstellern an Magnesium erweitert. Die Multikomponentenbeschichtungen sowie die CrN-Beschichtungen wurden für die Beschichtung von mittleren und großen Flächen im industriellen Rahmen angepasst.
