LDH-basierte aktive Schutzbehandlung für Aluminiumlegierungen (LAPTA)

Abbildung. Während der elektrophoretischen Synthese bei Raumtemperatur gebildetes Schicht-Doppelhydroxid (layered double hydroxide, LDH). Photo: HZG/M. Zheludkevich

Die hohen Anforderungen an "grüne" Flugzeuge nach den neuesten europäischen Richtlinien haben neue Herausforderungen bei der Auswahl von Materialien und Prozessen in der Luftfahrtindustrie gestellt. In den letzten Jahren wurden entsprechende Durchbrüche mit neuen Schutzsystemen ohne toxische Chromate erzielt, insbesondere bei Aluminiumlegierungen der Serie 2xxx (z.B. AA2024), die in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet sind. Die aktive Korrosionsschutzleistung der chromatfreien Konversionsschichten liegt jedoch noch unter der Akzeptanzgrenze.

Im Rahmen dieses Projekts haben wir einen Proof of Concept für eine neuartige LDH-(layered double hydroxide, Schicht-Doppelhydroxid)-basierte Umwandlungsbehandlung durchgeführt, die den Anforderungen der Luftfahrtindustrie entsprechen könnte und bei Raumtemperatur und normalem Luftdruck durchgeführt werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die LDH-Konversionsschichten mit umweltfreundlichen Korrosions¬inhibitoren beladen werden können, um so den wichtigen aktiven Korrosionsschutzeffekt zu gewährleisten. Das grundlegende Verständnis des Einflusses der Behandlungs¬parameter (z.B. Badkonzentration, Zeit, Temperatur) auf die resultierenden LDH-Beschichtungen wurde gewonnen.

Im Rahmen des LAPTA-Projekts wurde gezeigt, dass LDH bei Raumtemperatur unter elektrostimulierten Behandlungsbedingungen gezüchtet werden kann (Abbildung), während für eine vernünftige Kristallinität von LDH-Nanocontainern infolge von hydrothermalem Wachstum eine Temperatur von 95°C erforderlich ist.

Als nächster Schritt dieser Arbeit ist die Funktionalisierung von gewachsenem LDH mit "grünen" umweltfreundlichen Korrosionsinhibitoren geplant. Diese Arbeiten werden durchgeführt, um Cr(VI)-Behandlungen zu ersetzen, die aufgrund ihrer Toxizität für die meisten industriellen Anwendungen verboten sind. Die LDH-basierte Vorbehandlung scheint für diesen Zweck sehr vielversprechend zu sein und die Unter¬auftragsvergabe von HZG durch Airbus im Rahmen des 2019 gestarteten Lufo COVER-Projekts bestätigt dies. Diese Zusammenarbeit zeigt das große Interesse an LDH-basierten Konversionsbehandlungen und der weiteren Fortführung der im Rahmen des ZHM-Projektes begonnenen Arbeiten.