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Leichtbau mit Magnesiumlegierungen im Automobilbau: Charakterisierung der korrosiven Belastung durch Streusalzkomponenten und Auslegung des Korrosionsschutzes
Michael Grabowski
2025
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Magnesium und seine Legierungen besitzen durch ihre geringe Dichte ein enormes Leichtbaupotenzial. Der breitere Einsatz dieses Metalls wird jedoch oft aufgrund der geringen Korrosionsbeständigkeit limitiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird zum einen die korrosive Belastung durch schmelzpunktsenkende Ca2+-haltige Streusalzadditive (z.B. CaCl2) unter Verwendung eines Ca2+-haltigen und eines Ca2+-freien Elektrolyten mithilfe von elektrochemischen Methoden, Wasserstoffentwicklungsmessungen sowie gravimetrischen Analysen in den für die Praxis relevanten korrosiven Belastungsformen (z.B. galvanische Korrosion, Immersion, atmosphärische Korrosion) herausgearbeitet. Oberflächenanalytische Charakterisierungsmethodenwiesen nach, dass dem Niederschlag von CaCO3 während des Korrosionsprozesses eine hohe Bedeutung in Bezug auf die Korrosionsmechanismen zukommt und dass im Fall von Magnesiumlegierungen die Anwesenheit des hygroskopischen Salzes CaCl2 nicht zwingend die korrosive Last von Streusalzlösungen erhöht. Zum anderen werden kommerziell verfügbare Beschichtungssysteme für Magnesiumlegierungen oberflächenanalytisch und elektrochemisch qualifiziert und ein im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelter innovativer Korrosionsschutzprimer vorgestellt, welcher sich an der Medizintechnik orientiert und sich die Wechselwirkung von Mg-Implantaten mit menschlichem Blut zu Nutze macht. Durch den Kontakt von Mg-Legierungen mit Blutsimulationsflüssigkeiten (z.B. DMEM) werden karbonatisierte Calciumphosphate erzeugt, welche eine hohe Kompaktheit, eine gute Substratanbindung / -haftung und einen hohen Durchtrittswiderstand besitzen. Durch die Anwesenheit eines definiert ausgeprägten Passivverhaltens wurde auf einer technischen Blechlegierung (AZ31) unter anodischer Polarisierung eine effektive Reduktion der anodischen Metallauflösung um bis zu Faktor 1000 gegenüber ausgewählten kommerziellen Konversionsschichteneingestellt. Dies war auf Probekörpern mit Dreischichtaufbau verbunden mit sehr geringen Ritzunterwanderungen und Steinschlagkennwerten nach mehrwöchiger INKA-Test-Beaufschlagung.
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Keywords
- Atmospheric corrosion
- Automobilbau
- Automotive Industry
- calcium chloride
- Conversion Coatings
- Corrosion Protection
- electrochemical investigations
- Elektrochemische Untersuchungen
- Immersion
- Kalziumchlorid
- Konversionsschichten
- Mg-alloys
- multi-material design
- plasma electrolytic oxidation
- Plasmaelektrolytische Oxidation
- road salt
- surface analysis
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