Beschichten von Magnesium für leichtere Raumfahrzeuge
Magnesium und Magnesiumlegierungen kommen in vielen Anwendungen der verschiedensten Industriebereiche zum Einsatz. In der Automobilindustrie sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie wächst die Nachfrage stetig. Magnesiumlegierungen sind allerdings korrosionsanfällig und weisen nur eine geringe Verschleißfestigkeit auf, daher müssen sie mit einer Schutzschicht beschichtet werden. Innovative Beschichtungsverfahren wie die plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), mit der dünne Schutzschichten auf Magnesiumsubstraten abgeschieden werden können, wurden entwickelt. Während des NANOMAG-Projekts wurden diese neuen Beschichtungsverfahren optimiert. Für die aussichtsreichsten Verfahren wurde mithilfe einer Ökobilanz (LCA, Life Cycle Assessment) der jeweilige Grad der Umwelteinwirkung bestimmt und anschließend verglichen. Bei der Ökobilanz handelt es sich um eine weitverbreitete Methode, mit der die Umwelteinwirkung während der gesamten Lebensdauer eines Produkts bestimmt werden kann. Diese umfasst alle Lebensabschnitte des Produkts, von der Gewinnung der Rohstoffe bis zur Herstellung, dem Transport, der Nutzung, der Wartung, der Wiedergewinnung, dem Recycling und der Entsorgung. Es wurden drei verschiedene Beschichtungsverfahren bewertet: das PECVD-Verfahren, das ANOMAG-Verfahren und das KERONITE-Verfahren. Bei den letzten beiden Verfahren handelt es sich um geschützte Industrieverfahren, mit denen ebenfalls harte, verschleißfeste Beschichtungen auf Leichtmetalllegierungen hergestellt werden können. Von den Projektpartnern wurde zuerst die im Labor entwickelte PECVD-Technik mit der industriellen ANOMAG-Technik verglichen. Ein Vergleich der Ökobilanz hat gezeigt, dass die Plasma-Abscheidungstechnik eine geringere Umwelteinwirkung im Vergleich zur ANOMAG-Technik aufweist. Das sauberere und umweltfreundlichere Plasmaverfahren wird weiterentwickelt und für zukünftige industrielle Anwendungen optimiert. Ein Vergleich der Ökobilanz zwischen den beiden industriellen Verfahren (ANOMAG und KERONITE) bei dem auf einem 1m2 großen Magnesiumsubstrat eine 20µm dicke Schicht abgeschieden wurde zeigte, dass das KERONITE-Verfahren auf den ersten Blick eine größere Umwelteinwirkung aufweist. Werden die Korrosionsschutzeigenschaften und andere Umwelteinflüsse berücksichtigt, zeigt sich jedoch, dass die Ergebnisse nicht eindeutig sind. Trotzdem ermöglichen es diese umweltfreundlichen, hocheffizienten und wirtschaftlichen Verfahren der Automobil- und der Luftfahrtindustrie, sich dem Ziel einer deutlichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs anzunähern. Die Raumfahrtindustrie profitiert von diesem Verfahren, da sich ihr die Möglichkeit eröffnet, leichtere Trägersysteme herzustellen.
