Projekt 24623/01

Abwasser- und emissionsfreie Alubeschichtung aus Ionischen Flüssigkeiten (IL) als kathodischer Korrosionsschutz auf Massenteilen aus Stahl

Projektträger

GC Galvano Consult GmbH
Westerhaar 29
58739 Wickede
Telefon: 02377/7870-250

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Zielsetzung der GC Galvano Consult GmbH im Rahmen dieses Projektes besteht darin, auf Basis des grundlegenden und veröffentlichten Wissens ein Abwasser- und emissionsfreies Verfahren zur Abscheidung von Aluminium aus Ionischen Flüssigkeiten auf Stahl zum kathodischen Korrosionsschutz von Massenware zur Verfahrensreife zu entwickeln.

Grundlage des Entwicklungsvorhabens sind eigene, viel versprechende Vorarbeiten im Labor. Dieser überaus positiven Beurteilung steht die Bewertung gegenüber, dass das im Labor praktizierte Verfahren derzeit noch nicht den produktionstechnischen Anforderungen der modernen Galvanik genügt. Insbesondere die Haftung der bisher abgeschiedenen Schichten und die Geschlossenheit sowie Optik der Schichten sind noch nicht ausreichend. Auch die Spannungsbereiche sind so zu verbessern, dass das Verfahren in modernen Durchlaufanlagen eingesetzt werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden- Evaluierung geeigneter Grundkörper möglicher Ionischer Flüssigkeiten. Entwicklung eines wirtschaftlichen Herstellungsverfahrens für Ionische Flüssigkeiten.
- Untersuchung geeigneter Abscheidungsparameter.
- Untersuchung der Morphologie der Abscheidung und der Schichthaftung bei mechanischer Beanspruchung der Teile auf unterschiedlichen Substraten.
- Untersuchung des Korrosionsverhaltens im neutralen Salzsprühnebeltest.


Ergebnisse und Diskussion

Es hat sich in diesen Versuchen eindeutig gezeigt, dass eine Al-Beschichtung aus Ionischen Flüssigkei-ten mittels einer Trommel (Massenbeschichtung) möglich ist. Ebenfalls konnte durch geeignete Maßnahmen auf eine Nickelschicht als Haftvermittler verzichtet werden. Es entstehen gut haftende Schichten, die geschlossen sind und keine Poren aufweisen. Die Lösungen waren in den verwendeten Zeiträumen (ca. 25 Ah/l) stabil und zeigten keine Einbrüche. Zerstört werden diese Bäder aber durch Feuchtigkeit und Substanzen, die mit Aluminium koordinierte Komplexe ergeben können. Dies sind Amine wie Methylimidazol oder Sauerstoffverbindungen wie Propylencarbonat oder Diethyldiglycolether. Ganz ohne Feuchtigkeit erhält man aber keine haftfesten Schichten. Eine technische Anwendung sollte demnach aus zwei Bädern bestehen, wobei man im ersten Bad durch Zusatz von Wasser die Teile stromlos beizt und im zweiten Bad die Teile erst beschichtet. Tribologische Daten, wie Reibwert, konnten bisher noch nicht bestimmt werden. Die Schrauben sind für unseren Messkopf zu klein. In der nächsten Ausbaustufe sollten dann aber größere Schrauben beschichtet werden.

Das Verfahren Aluminium aus Ionischen Flüssigkeiten abzuscheiden ist eine sehr interessante Alternative zu dem bestehenden ALUMINAL-Verfahren. Durch die entwickelte Herstellungsmethode können Ionische Flüssigkeiten preisgünstig und weit unter den marktüblichen Konditionen gefertigt werden. Dadurch wird der Ansatz eines Bades überhaupt erst möglich. Wir glauben, dass dies die größte Hürde war, Ionische Flüssigkeiten in galvanischen Bädern anzuwenden. Massengalvanisieren bedeutet große Volumina an Badflüssigkeit. Die Ansatz- und Unterhaltskosten müssen betrachtet werden. Dazu ist es auch notwendig, verschleppte Lösungen ins Bad zurückzuführen. Dies ist mit dem verwendeten Spülmittel möglich.

Auf die Verwendung von Toluol konnte daher jedoch nicht ganz verzichtet werden. Hier sollte man aber in Betracht ziehen, dass wir Toluol nur bei Raumtemperatur und ohne Alkylaluminate verwenden. Die Atmosphäre kann also Sauerstoff enthalten, aber keine Feuchtigkeit. Die ganze Beschichtungseinheit muss gekapselt sein. Damit können auch keine Substanzen nach außen in die Umwelt dringen.

Da es heute immer mehr Bestrebungen gibt, umweltgefährliche Beschichtungen/Chemikalien zu erset-zen, sehen wir in der Aluminium-Beschichtung eine große Zukunft. Alleine die Cadmiumbeschichtung im Flugzeugbau (Vermeidung von Kontaktkorrosion) zu ersetzen, wäre eine lohnenswerte Aufgabe und dient ebenfalls der Vermeidung von giftigem Cadmium.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse wurden inzwischen an zwei Tagungen der DBU einem Fachpublikum präsentiert.


Fazit

Die vorliegenden Ergebnisse und Erkenntnisse lassen ein weiteres Vorgehen in dieser Richtung vernünf-tig erscheinen. Die gestellten Ziele konnten insoweit erreicht werden, dass es kostengünstig möglich zu sein scheint, galvanisch Aluminium auf Massenteilen mittels Ionischer Flüssigkeiten abzuscheiden