Die Festigkeit von Stahl macht ihn zu einem der robustesten Materialien, die der Menschheit bekannt sind. Wenn es mit Zink (Zn) verzinkt wird, wird es korrosionsbeständiger. Dies macht es zu einer wirtschaftlichen Wahl für den Einsatz im Bauwesen und in der Infrastruktur.
In den letzten zehn Jahren sind die Zn-Vorräte deutlich gesunken, was uns dazu zwingt, auf die Verwendung von Zn-Legierungen umzusteigen. Magnesium (Mg) ist das am häufigsten verwendete Legierungsmineral, und wenn es in kleinen Mengen verwendet wird, kann es die Korrosionsbeständigkeit von Zn verbessern.
Jetzt haben Professor Myeong-Hoon Lee, Leiter des Center of Surface Corrosion Control Engineering an der Korea Maritime and Ocean University, und seine Kollegen eine neuartige Beschichtung für Stahl vorgeschlagen, die eine längere Lebensdauer verspricht. „Während meiner Zeit bei der Marine bemerkte ich, dass viele Maschinen rosteten. Also engagierte ich mich in dieser Forschung, in der Hoffnung, besseren Korrosionsschutzstahl herzustellen“, erklärt Prof. Lee seine Motivation hinter der Studie.
„Um in rauen Umgebungen zu bestehen, müssen Materialien mit hohem Korrosionsschutz entwickelt werden. Stahl ist ein solches Material, und eine längere Lebensdauer macht den Stahl nachhaltiger“, erklärt Prof. Lee. Ihre Studie wurde veröffentlicht in Korrosionswissenschaft.
Die vorgeschlagene mehrschichtige Beschichtung umfasst drei Schichten, die unter Verwendung von physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) hergestellt werden. Zwischen zwei Zn-Schichten ist eine Zn-Mg-Schicht eingebettet. Die obere Zn-Schicht schützt die Zn-Mg-Schicht vor Kontakt mit der korrosiven Umgebung. Die letzte Verteidigungslinie für den Stahl ist die untere Zn-Schicht.
Zwei Proben wurden hergestellt, um die Korrosionsbeständigkeit dieses modifizierten Stahls zu testen – eine enthielt 10 % Mg und die andere 25 % Mg. Das Team stellte fest, dass die Anzeichen von Rost nach 208 Stunden und 408 Stunden für die Zusammensetzungen mit 10 % bzw. 25 % auftraten, verglichen mit 96/120 Stunden bei herkömmlichen Zn-Beschichtungen.
Als nächstes verglichen sie die Korrosionsbeständigkeit der beiden Zusammensetzungen. Sie fanden heraus, dass die Zusammensetzung mit 25 % eine höhere Rostbeständigkeit aufweist als die Zusammensetzung mit 10 %. Dies stand im Gegensatz zu früheren Berichten, denen zufolge ein Mg-Gehalt von mehr als 8 % die Korrosionsbeständigkeit von Stahl verringert. Die Wissenschaftler führten diesen widersprüchlichen Befund auf das Vorhandensein der obersten Zn-Schicht zurück, die es ermöglichte, den Mg-Gehalt in der Zn-Mg-Schicht zu erhöhen.
„Die mehrschichtige Beschichtung auf Stahl macht ihn sehr stabil, wirtschaftlich und langlebig, was ihn zur idealen Wahl für den Einsatz in rauen Umgebungen macht“, schließt Prof. Lee.
Jae-Hyeok Park et al., Wirkung einer Zn-Mg-Zwischenschicht auf die Korrosionsbeständigkeit einer mehrschichtigen Beschichtung auf Zn-Basis, die durch ein physikalisches Dampfabscheidungsverfahren hergestellt wurde, Korrosionswissenschaft (2022). DOI: 10.1016/j.corsci.2022.110330
Bereitgestellt von der National Korea Maritime and Ocean University