Sichere Kontaktierung von Lackoberflächen für elektrochemische Messungen
Ziel einer aktuellen Arbeit war es, EIS-Messung an lackierten metallischen Bauteilen ohne Elektrolyten zu ermöglichen, um das Verhalten der Bauteile unter atmosphärischen Bedingungen im Hinblick auf ihre Korrosionsbeständigkeit zu untersuchen.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurde eine Messzelle hergestellt, in die die lackierten Probenbleche eingebracht werden konnten. Auf die Probenbleche wurde eine Goldstruktur mittels Sputterdeposition aufgebracht, welche als Gegenelektrode fungierte. Das metallische Substrat der Proben wurde als Arbeitselektrode geschalten. Verschiedene Einflüsse auf die Messung wurden mithilfe eines statistischen Versuchsplans untersucht. Diese Einflüsse waren die relative Luftfeuchte, der Lack selbst, die Schichtdicke der Goldstruktur, die Linienbreite der Goldstruktur und die Amplitude der angelegten Wechselspannung. Alle weiteren Parameter, wie die Temperatur, wurden möglichst konstant gehalten.
Der Fokus der Untersuchungen wurde auf die Wasseraufnahme der Beschichtungen gelegt. Im Versuchsplan wurde die Kapazität der Lackschichten in Abhängigkeit von der Zeit und der relativen Luftfeuchte statistisch ausgewertet. Für die Messungen wurden die lackierten Probenbleche in einer Klimakammer für 20 Stunden bei einer relativen Luftfeuchte von 30% konditioniert. Nach diesen 20 Stunden wurde die relative Luftfeuchte erhöht und die Änderung der Lackeigenschaften über EIS-Messungen verfolgt. Es wurden insgesamt 54 Proben auf diese Weise untersucht und ausgewertet. Variiert wurden dabei die oben erwähnten Faktoren in einem zweistufigen 25-1 statistischen Versuchsplan.
Wechselwirkung mit der Umgebung
Durch diesen Messaufbau gelang es, den Feuchteverlauf eindeutig zu verfolgen. Während der Konditionierung, bei 30% r.F. und 25°C konnte ein „Austrocknen“ der Lacke beobachtet werden. Nach der Erhöhung der relativen Luftfeuchte konnte klar eine Wasseraufnahme beobachtet werden. Nach der Konditionierung konnte bewertet werden, ob sich die Lacke in Wechselwirkung mit der Umgebung in einem stationären Zustand befanden. Verschiedene Lacksysteme und Luftfeuchten konnten mithilfe dieser Messung eindeutig unterschieden werden.
Die Auswertung des statistischen Versuchsplans lieferte eine Erklärungsrate von 96,02%, wobei als Ergebnis die Wasseraufnahme nach Brasher und Kingsbury herangezogen wurde. Der Einfluss des Lackes machte dabei 84% aus. Zusätzlich konnten signifikante Wechselwirkungen zwischen dem Lack und der Luftfeuchte, der Amplitude und der Luftfeuchte und der Linienbreite und Schichtdicke der Goldschicht nachgewiesen werden.
Die Studie wurde verfasst als Bachelorarbeit von Kimon Schmidt an der Hochschule Esslingen.