Hydrophobe Phytinsäure-Konversionsschichten für den Korrosionsschutz von Stahloberflächen
Forschungsergebnisse zeigen, dass die modifizierten Konversionsbeschichtungen auf Phytinsäurebasis in Kombination mit E-Beschichtungen die Korrosionsschutzeigenschaften im Vergleich zu industriell verwendeten Phosphatkonversionsbeschichtungen auf Stahloberflächen deutlich verbessern.
Die Möglichkeit eines guten Konversionsschutzes auf der Basis von Phytinsäure (PA)-Lösungen ist in der Literatur vielfach beschrieben. Die neuesten Ergebnisse zeigen, dass PA die Korrosionsschutzeigenschaften mit einer organischen Beschichtung nicht verbessern kann, obwohl PA-Konversionsschichten ohne organische Beschichtungen bereits erfolgreich auf verschiedenen Oberflächen aufgebracht wurden und die Entwicklung von Schichten mit verbessertem Korrosionsschutzverhalten möglich war. Der Grund, warum PA nicht mit einer organischen Beschichtung zusammenarbeitet, liegt in der hydrophilen Oberfläche und damit dem geringen Kontaktwinkel der PA-Konversionsschicht. Eine Lösung besteht darin, PA direkt zu modifizieren und/oder die Lösungseigenschaften zu verändern, um die hydrophoben Eigenschaften zu erhöhen.
In dieser Forschungsarbeit wird ein neuer und innovativer Weg zur Synthese einer neuen Art von nachhaltigen organischen Konversionsschichten auf PA-Basis auf Stahl vorgestellt, der ganz ohne Titan oder Zirkonium auskommt und einen neuen Ansatz für hydrophobe Konversionsschichten darstellt. Die Ergebnisse belegen die Bildung einer reinen Konversionsschicht auf PA-Basis auf der Oberfläche. Die Infrarot (IR)-, Raman- und Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie verifiziert die neuen Syntheseprodukte und mittels der Vibrationsspektroskopie die resultierenden Konversionsschichten. Um die neuen physikalischen Eigenschaften zu analysieren, wurde der Kontaktwinkel der Konversionsschichten bestimmt. Mit Hilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) wurde die elektrochemische Stabilität der Konversion untersucht und mit der zyklischen Voltammetrie (CV) wurde das Festigkeitsverhältnis untersucht.
Fortgeschrittener Korrosionsschutz und Beschichtbarkeitseigenschaften
Schließlich wurde die Korrosionsschutzleistung der Schichten in Kombination mit einer E-Beschichtung im Salzsprühtest (SST) untersucht. Alle modifizierten PA-basierten Konversionsschichten in Kombination mit E-Schichten erhöhten die Korrosionsschutzeigenschaften im Vergleich zu industriell verwendeten Phosphatkonversionsschichten auf Stahloberflächen. Das Gesamtergebnis ist eine neuartige hydrophobe Konversionsschicht auf Phytinsäurebasis, die im Vergleich zu anderen Schichten auf PA-Basis verbesserte Korrosionsschutz- und Beschichtungseigenschaften aufweist. Die Ergebnisse der EIS-Messungen zeigen, dass sich die Widerstandsfähigkeit der Beschichtung deutlich erhöht hat und die Diffusion durch die Beschichtung der Metalloberfläche mit PA-Konversionsschichten unterdrückt werden konnte. Der Vergleich der SST-Ergebnisse für die Referenz und das modifizierte PA unterstreicht diese Beobachtungen. Der SST-Gesamtwert stieg um 2 und die Delaminierung ging auf 1,9 mm zurück, während die Korrosion 0,1 betrug, vergleichbar mit phosphatiertem Stahl.
Die Forschungsarbeit wurde im Journal of Coatings Technology and Research, Band 21, Ausgabe 1, 03. Januar 2024, veröffentlicht.
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