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Kompositbeschichtungen Nanokomposite und Gleitlacke zum Aufsprühen verhindern Korrosion

| Autor / Redakteur: Dr. Carsten Becker-Willinger / Mag. Victoria Sonnenberg

Forscher am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken entwickeln Nanokomposite und Gleitlacke, die die Korrosion von Metallen auch unter extremen Bedingungen verhindern und den Verschleiß von Maschinenteilen durch geringere Reibung reduzieren.

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Neue Kompositbeschichtungen verhindern langanhaltend Korrosion, die durch Spritzwasser oder Schmutz hervorgerufen wird.
Neue Kompositbeschichtungen verhindern langanhaltend Korrosion, die durch Spritzwasser oder Schmutz hervorgerufen wird.
(Bild: Uwe Bellhäuser)

Das patentierte Komposit entfaltet seine Wirkung durch Aufsprühen. Das Besondere ist die Strukturierung der aufgetragenen Schicht: Die Schutz-Partikel ordnen sich von alleine dachziegelartig an. Ähnlich wie bei einer Mauer lagern sich mehrere Partikel-Schichten versetzt übereinander; das Resultat ist eine selbstorganisierte, hochstrukturierte Barriere. Die Schutzschicht ist nur einige Mikrometer dick und verhindert das Eindringen von Gasen und Elektrolyten. Das neue Kompositmaterial stellt eine wirksame Sperre dar und kann überall dort eingesetzt werden, wo Metalle starken Witterungsbedingungen, aggressiven Gasen, salzhaltigen Medien, starkem Verschleiß oder hohen Drücken ausgesetzt sind.

Komposit hält hoher mechanischer Belastung stand

Das Komposit haftet nach thermischer Aushärtung auf metallenem Untergrund, ist abrasionsstabil und schlagfest. Dadurch hält es auch einer hohen mechanischen Belastung stand: Die Beschichtung besteht den Kugelfalltest mit einer 1,5 kg schweren Stahlhalbkugel aus einem Meter Höhe ohne Abplatzen oder Reißen und weist nur eine leichte Verformung auf. Damit ist das neue Material auch in Gegenwart von Sand oder mineralischen Stäuben ohne Verschleiß einsetzbar.

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Das Komposit lässt sich durch Aufsprühen oder mit anderen, gängigen nasschemischen Verfahren aufbringen und härtet bei 150 bis 200 °C aus. Es eignet sich für Stähle, Metalllegierungen und Metalle wie zum Beispiel Aluminium, Magnesium oder Kupfer. Es können Platten, Rohre, Zahnräder, Werkzeuge oder Maschinenteile beliebiger Form beschichtet werden. Das speziell eingestellte Gemisch beinhaltet ein Lösungsmittel, einen Binder sowie nanoskalige und plättchenförmige Teilchen. Chrom VI oder andere Schwermetalle sind nicht enthalten.

Gleitlack ermöglicht fettfreies Schmieren und Korrosionsschutz in einem

Maschinenteile verschleißen, wenn ihre metallischen Oberflächen aufeinander reiben. Dagegen helfen Schmierstoffe oder Funktionsöle. Sie verbinden sich mit Schmutz, Abrieb und Staub und verklumpen oder verharzen nach einiger Zeit. Dann müssen Maschinenteile aufwändig gereinigt und nachgefettet werden - häufigere Wartungen, höherer Ressourcenverbrauch, umweltbelastende Abfälle oder Maschinenausfälle sind die Folgen. Die Forscher am INM entwickelten jetzt einen Gleitlack, der auch ohne Fett schmiert und gleichzeitig vor Korrosion schützt. Er eignet sich als Beschichtung für Metalle und Metalllegierungen, wie zum Beispiel Stahl, Aluminium oder Magnesium.

Das Besondere am INM - Gleitlack ist seine Zusammensetzung und Struktur: Plättchenförmige Festkörperschmierstoffe und plättchenförmige Teilchen sind in ein Bindemittel eingebettet. Beim Auftragen dieses Gemisches auf eine Oberfläche entsteht ein wohlgeordnetes Gefüge, in dem sich diese verschiedenen Partikel dachziegelartig anordnen. So bildet sich zwischen Gleitlack und Gegenkörper ein Transferfilm aus, durch den Oberflächen reibungsarm aufeinander gleiten. Erst durch das besondere Mischungsverhältnis hat das Komposit einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Würde man nur den Festkörperschmierstoff verwenden, wäre der Reibungskoeffizient deutlich höher.

Dachziegelstruktur wirkt wie eine Barriere

Die Dachziegelstruktur sorgt nicht nur für reibungsarmes Gleiten. Sie wirkt wie eine Barriere. Das ist ein besonderer Vorteil, denn damit verhindert das Material zusätzlich das Vordringen von Feuchtigkeit oder Salzen auf Metalloberflächen. So schützt es zusätzlich vor Korrosion. Im neutralen Salzsprühtest zeigt das Komposit auf niedrig legiertem Stahl eine Korrosionsbeständigkeit von über 1000 Stunden.

Der Gleitlack lässt sich mit den klassischen, nasschemischen Verfahren aufbringen, wie zum Beispiel durch Sprühen oder Tauchen. Durch einfaches thermisches Aushärten bildet sich die Dachziegelstruktur ohne weiteres Zutun in Selbstorganisation aus.

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