Development And Characterization Of Sol-gel Composite Coatings On Aluminum Alloys For Corrosion Protection

摘要

Cr~(IV)-Werkstoffe wurden viele Jahre lang als effektive und kostengünstige Korrosionsinhibitoren eingesetzt. Forschungen zeigten, dass diese Materialien giftig und krebserzeugend sind. Dies hat zu umfangreichen Forschungsarbeiten und zur Entwicklung alternativer Inhibitoren geführt. Organo-Silikat-Hybrid-Beschichtun-gen haben sich als eine wirksame Technik für die Bildung schützender Schichten auf verschiedenen Metalllegierungen herausgestellt. Silanfilme wurden durch eine Dip-Beschichtung der Probe in einer Sol-Lösung erzielt, die aus der Hydrolyse von 3-Glycid-oxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), Tetraethylorthosilicate (TEOS) mit Säure als Katalysator und Wasser als Lösungsmittel anstelle von VOC (volatile organic Compound) entstehen. Die Sol-Lösung wurde bei Raumtemperatur gealtert, um die Wirksamkeit der Lösung für den Hydrolyse-Prozess zu verbessern. Ebenso erfolgte eine Wärmebehandlung der Probe bei 150℃, um die Vernetzung des Films zu gewährleisten. Die Experimente haben gezeigt, dass die Dichte der Filme und somit die Korrosionsbeständigkeit durch die Wärmebehandlung ansteigt. Organische und anorganische Inhibitoren wurden in verschiedenen Konzentrationen beigemischt, um Schutz- und Selbstheilungseigenschaften der Schicht, auch bei langzeitigem Eintauchen in eine korrosive Lösung, zu verbessern. Die Bewertung der Schutzwirkung des Films erfolgte durch elektrochemische Impedanz-Spektroskopie (EIS) in 0,5 M NaCl Lösung (pH-Wert 7). Ebenso wurden die Oberflächenmorphologien der behandelten Proben mittels REM untersucht.%For several years, Cr~(IV)compounds were used as effective and inexpensive corrosion inhibitors. Studies showed that these materials were toxic and carcinogenic. This has led to extensive research to develop alternative inhibitors. Organo-silicate hybrid coatings appeared as an effective technique for forming protective layers on different metal alloys. A silane film was obtained by dip coating of the sample in sol solution prepared from the hydrolysis of 3-gly-cidoxypropyltrimethoxysilane (GPTM), tetraethylorthosilicate (TEOS) with acid as catalyst and water as solvent instead of VOC (volatile organic compound). The sol solution was aged at ambient temperature to to enhance the effectiveness of the solution for the hydrolysis process. The sample was cured at 150 ℃ to ensure cross-linking of the film. The experiments have shown that heat treatment leads to increased density and corrosion resistance of the films. Organic and inorganic inhibitors were added in different concentrations to improve the protection and self-healing properties of the coating even after long-time immersion in corrosive solution. The protection performance of the film was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in 0.5 M NaCl solution (pH value 7). The surface morphologies of the treated samples were investigated using SEM.