Aluminiumlegierungen: Außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und Leistung

In Gießereien gehören Aluminium und seine Legierungen zu den wichtigsten Gusswerkstoffen aufgrund ihrer überlegenen Vorteile gegenüber anderen Metallen. Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch Duktilität, hohe Gießbarkeit, hohe Festigkeit und insbesondere hohe Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen und chemischen Medien aus.

Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium entsteht durch einen inerten Oxidfilm, der sich auf der Metalloberfläche bildet und eine Schutzschicht darstellt, die die Aluminiumoberfläche vor der Umgebung abschirmt.

Ein Oxidfilm auf der Oberfläche entsteht durch die chemische Reaktion der Aluminiumoberfläche mit Sauerstoff und Wasser. Tatsächlich ist dies der erste Stadium der Metallkorrosion. Obwohl der Oxidfilm nur 5–10 nm dünn ist, verhindert er Metallrost, sobald er einer oxidierenden Umgebung wie Wasser ausgesetzt ist.

In den meisten Umgebungen nimmt die Korrosionsrate von Aluminiumlegierungen mit der Zeit ab, teilweise weil die Stabilität des Oxidfilms seine Korrosionsbeständigkeit bestimmt, die vom pH-Wert der Umgebung abhängt.

Typischerweise sind Oxidfilme im pH-Bereich von etwa 4 bis 8 stabil. Liegt der pH unter 4, lösen Säuren den Film auf; liegt er über 8, lösen Alkalien ihn auf und bilden kristalline Feststoffe, also Rost.

In der Gießereiindustrie wird zur Verbesserung der Gießeigenschaften von Aluminium und zur Reduzierung von Gussfehlern oft ein höherer Si-Gehalt zur Aluminiumlegierung hinzugefügt, was lokale Korrosion wahrscheinlicher macht und das Eloxieren erschwert, was die Korrosionsbeständigkeit des Gussaluminiums verringert.

Um die Korrosionsbeständigkeit von Gussaluminiumlegierungen zu optimieren, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen dem Herstellungsprozess der Aluminiumlegierung und dem Mikrogefüge von Aluminium zu verstehen. Daher führten wir eine umfassende Bewertung der Forschung zur Metallkorrosion im Allgemeinen und von Aluminiumlegierungen im Besonderen gemäß verschiedenen Gussverfahren wie Sandguss, Niederdruckkokillenguss usw. durch.

Dies ist der detaillierteste, umfassendste und klarste Artikel über die Korrosion von Aluminiumlegierungen, die hochreaktiv sind und verschiedene herausragende Eigenschaften aufweisen.

Schauen wir genauer hin – VIC Gießerei!

Korrosives Verhalten von Aluminiumlegierungen

Korrosion von Aluminiumlegierungen in nennenswerter Umgebung beruht auf kathodischen und anodischen Reaktionen, die gleichzeitig mit gleicher Geschwindigkeit auf der Metalloberfläche ablaufen.

Die kathodische Reaktion ist der Oxidationsprozess des Metalls, die anodische Reaktion die Reduktion des Stoffes in der Umgebung. Oxidation und Reduktion geschehen simultan, Elektronen werden zwischen den Reaktanten übertragen. Daher leitet das Metall Strom.

Oxidationsreaktion: Al → Al³⁺ + 3e⁻

Wasserstoff-Redoxreaktion: H⁺ + e⁻ → ½ H₂

Oder Sauerstoff-Redoxreaktion: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻

Im Wesentlichen finden diese Reaktionen in der Mikrostruktur der Legierung statt. Das Mikrogefüge einer Aluminiumlegierung wird durch die Legierungselemente und die thermomechanische Behandlung bestimmt.

Bei reinem Aluminium ohne Legierungselemente gibt es keine Metallphasen im Mikrogefüge. Dadurch ist die kathodische Reaktion unwahrscheinlich, was die Korrosionswahrscheinlichkeit minimiert.

Bei heterogenen Aluminiumlegierungen mit Legierungskomponenten bilden sich intermetallische Partikel, die 1–300 nm große Ausscheidungen erzeugen. Diese Ausscheidungen bestehen aus unterschiedlichen elektrochemischen Eigenschaften und sind die Bereiche, die von Korrosion angegriffen werden.

Korrosionsgrenze von Aluminiumlegierungen

Aluminiums Korrosionsbeständigkeit steigt mit seiner Reinheit. Aufgrund der hohen Duktilität von Aluminium bietet reine Aluminiumlegierung jedoch weniger Anwendungsmöglichkeiten.

Typischerweise werden Metalle zugesetzt, um Aluminiums Härte und Gießbarkeit zu erhöhen, was seine Korrosionsbeständigkeit verringert.

Im Folgenden werden die Korrosionsbeständigkeiten der Aluminiumlegierungsreihen analysiert.

1. 1xx.x-Reihe: Technisch reines Aluminium

Die 1xx.x-Reihe ist die reinste Legierung mit ca. 99,93 % Aluminium und hat eine sehr niedrige gemessene Korrosionsrate von etwa 0,8 µA/cm² bis 2,3 µA/cm².

Aufgrund der ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit wird die 1xx.x-Reihe aufgrund ihrer geringen Härte nicht breit im Alltag eingesetzt.

Anwendungen umfassen 100er-Serien-Legierungen in der Folienverpackungsindustrie und als Kochgeschirrmaterial. Auch zur Herstellung von Sekundärlegierungen oder als Beschichtung für andere Serien.

2. 2xx.x-Reihe: Aluminium – Kupfer

2xx.x-Aluminiumlegierungen enthalten hohen Cu-Gehalt (ca. 4–10 %), weisen hohe mechanische Eigenschaften auf und werden in Strukturen, besonders im Flugzeugbau, verwendet.

Die Cu-Zugabe beeinträchtigt jedoch die Dauerhaftigkeit. Obwohl die Härte deutlich steigt (ca. 500 MPa), sind sie in feuchten Industrieumgebungen korrosionsanfällig.

Die 200er-Serie neigt zu Gussfehlern und wird daher oft auf einfache Gussmuster beschränkt.

Ein elektrochemischer Test mit 0,5 M H₂SO₄-Lösung ergab eine Korrosionsrate von ca. 0,45 µA/cm² im Vergleich zu 3 % NaCl-Lösung. Der Versuch mit drei Al-Cu-Legierungen (5 %, 10 %, 15 % Cu) zeigte gleiche Korrosionsraten.

Ein weiterer Versuch mit Richtungs Erstarrung untersuchte den Einfluss der Abkühlrate und des Cu-Gehalts von Al-4,5 % Cu-Legierung. Drei Proben an drei Positionen vom Metall-Kühler zeigten mikroskopisch bessere Korrosionsraten bei höherer Abkühlrate.

3. 3xx.x-Reihe: Aluminium – Mangan

Die 3xx.x-Reihe liegt meist als Dünnblech vor. Es handelt sich um eine Aluminiumlegierung mit Siliciumzusatz und ca. 1 % Mangan zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit in der Festkörperlösung. Die Festigkeit ist mittelmäßig (ca. 110 MPa).

Durch Kaltverformung und Glühen erreicht die 3xxx-Serie hervorragende mechanische Eigenschaften. Sie besitzt auch hohe Gießeigenschaften, sodass bis zu 90 % des weltweit gegossenen Aluminiums der 300er-Serie angehört. Daher wird Korrosionsforschung an Gussaluminiumlegierungen meist an der 300er-Serie durchgeführt.

Viele Experimente zur Korrosion der 3xx.x-Serie wurden durchgeführt, hauptsächlich mit Schwerkraftguss und Druckguss.

Aluminiumlegierungsguss im Schwerkraftgussverfahren

Eine Studie zeigte, dass die Korrosionsstromdichte und der Impedanzparameter von Al-8 % Cu-3 % Si eine höhere Korrosionsbeständigkeit als Al-6 % Cu-1 % Si aufweisen.

Korrosionstests wurden an der Gussquerschnittsposition bei 0, 10 und 20 mm von der kalten Gussoberfläche durchgeführt.

Dieser Versuch zeigt, dass Si-Gehalt und Sekundärer Dendriten-Arm-Abstand (SDAS) voneinander abhängen und die Korrosionsbeständigkeit von Al-6 % Cu-1 % Si beeinflussen.

Im α-Aluminium-Matrix bilden Gussaluminiumlegierungen leicht intermetallische Verbindungen. Das Vorhandensein von Mangan in der 300er-Serie kompensiert den kathodischen Effekt von Fe in intermetallischen Verbindungen, was sie weniger korrosiv macht.

Forscher untersuchten auch den Einfluss von Sr auf die Korrosion von Aluminiumlegierungen.

Mikroskopische Beobachtungen zeigten den Wandel der Silicium-Eutektik von grober, nadeliger Morphologie zu faseriger Verbundmorphologie.

a. ohne Sr-Zugabe

b: Sr 120 ppm

c: Sr 170 ppm

d: Sr 250 ppm

Fazit: Die faserige Verbundmorphologie der eutektischen Siliciumphase erhöht die Korrosionsbeständigkeit. Detaillierte Korrosionsbeständigkeitswerte zeigt folgende Tabelle:

Sr-Zugabe	Vorher	Nachher
120 ppm	13,8 µA/cm²	0,42 µA/cm²
150 ppm	10,2 µA/cm²	1,47 µA/cm²

Aluminiumlegierungsguss mit HPDC-Technologie (Hochdruckdruckguss)

Laut Aufzeichnungen wurde Metall bei drei Temperaturen (579 °C, 643 °C, 709 °C) mit zwei Einspritzdrücken (35 MPa, 70 MPa) verspritzt. Mikrostrukturbeobachtung zeigt: bei niedriger Temperatur sind Aluminium-Dendrite fragmentiert, bei hoher Temperatur feiner.

Der Versuch schließt: Je höher die Porosität, desto niedriger die Korrosionsbeständigkeit. Die Porosität steigt gemäß folgenden Ergebnissen:

a: 579 °C / 35 MPa (3,15 % Porosität)

b: 579 °C / 70 MPa

c: 643 °C / 35 MPa

d: 643 °C / 70 MPa

e: 709 °C / 35 MPa

f: 709 °C / 70 MPa (4,91 % Porosität)

Bei HPDC-Technologie entstehen durch hohe Einspritzrate Lufteinschlüsse, was zu hoher Porosität und Gasporositätsfehlern führt.

4. 5xx.x-Reihe: Aluminium – Magnesium

5xx.x-Serie enthält weniger als 6 % Mg. Magnesium löst sich in Aluminium und verbessert Korrosionsbeständigkeit und Härte. Die Härte der 500er-Serie übersteigt 380 MPa.

500er-Serie widersteht Korrosion in Meerwasserumgebung, daher Einsatz in der Schifffahrtsindustrie.

Forschung zur Korrosionsbeständigkeit von Al-3 % Mg-1 % Si-Legierung im Schwerkraftguss und Strangguss zeigte schwere Korrosion an der ausscheidungsfreien Zone.

Die Abbildung zeigt: Mit Schwerkraftguss korrodiert Al-3Mg-1Si stärker als im Strangguss. Tatsächlich hat Strangguss eine höhere Abkühlrate, was zu einem höheren Festkörperlösungsanteil führt.

Die 500er-Serie hat auch ein Korrosionsproblem – eine schwere Dichteunregelmäßigkeit, die bei Legierungen mit > 3 % Mg und langfristiger Hochtemperaturexposition schädliche β-Phasen Mg₂Al₃-Ausscheidungen verursachen kann.

5. 6xx.x-Reihe: Aluminium – Magnesium – Silicium

Siliciumbasierte 6xx.x-Serie erhöht Fließfähigkeit und senkt Schmelzpunkt.

Diese Legierung hat Härtefestigkeit > 300 MPa, meist in stranggepresster und Blechform.

Silicium und Mg über 1,4 % erhöhen die Festigkeit beim Altern.

600er-Serie erzielt gute Korrosionsbeständigkeit, daher breiter Einsatz in Meeresumgebung und Triebwerksbau.

6. 7xx.x-Reihe: Aluminium – Zink – Magnesium

7xx.x-Serie erreicht Festigkeit bis 580 MPa durch η-Phasen (MgZn₂)-Ausscheidung. Daher breiter Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Nachteil der 700er-Serie: reduzierte Korrosionsbeständigkeit; anfällig für Umwelteinfluss und Spannungsrisskorrosion.

Zur Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit wurden komplexe Wärmebehandlungen durchgeführt, z. B. nachträgliche Wärmebehandlungen.

7. 8xx.x-Reihe: Aluminium – Lithium

8xx.x-Serie enthält Li mit Löslichkeit in Aluminium bis 16 %.

800er-Serie ist sehr leicht und weist hohe Steifigkeit auf; hohes Potenzial für Luft- und Raumfahrt.

Früher hatten Li-haltige Aluminiumlegierungen die höchste Korrosionsrate aller Aluminiumlegierungen; heute haben Al-Li-Legierungen mit Cu-Zugabe diese Beschränkung überwunden.

8. 9xx.x-Reihe: Aluminium – Nickel

9xx.x-Serie mit Nickelzugabe zur Erhöhung der Härte, aber Verringerung von Duktilität und Korrosionsbeständigkeit.

Studie an Al-5 % Ni-Legierungen: Probe P1, 10 mm vom Formrand, Abkühlrate ~8 °C/s; Probe P2, 60 mm vom Formrand, Abkühlrate 0,6 °C/s.

Ergebnis: Korrosionsrate an Position P2 beträgt 1,5 µA/cm², an P1 3,5 µA/cm².

Weitere Informationen zu Aluminiumtypen: https://vietnamcastiron.com/types-aluminum/

Einfluss von Legierungselementen auf Aluminiumlegierungskorrosion

1. Einfluss von Mg

Mg wird zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften zugesetzt. Mg verringert die Reaktionsrate der kathodischen Reaktion in fester Lösung (aufgrund niedriger Austauschstromdichte von Mg) und erhöht die Korrosionsbeständigkeit.

2. Einfluss von Si

Si mit Mg bildet Mg₂Si-Ausscheidungen, die die Härte erhöhen, aber lokale Korrosion verursachen. Übermäßiges Si führt zu Spannungsrisskorrosion, da Si an Korngrenzen erscheint und die kathodische Reaktion beschleunigt.

3. Einfluss von Cu

Ähnlich wie Mg verursacht Cu lokale kathodische Reaktionen und Korrosion. Doch 600er- oder 700er-Serien fügen Cu primär zur Festigkeitssteigerung hinzu, nicht zum Korrosionsschutz.

4. Einfluss von Zn

Zn-Zugabe kann τ-Phase Al-Mg-Zn statt β-Phase Al₃Mg₂ bilden, was Spannungsrisskorrosion verursacht. Luftfahrtlegierungen nutzen Zn dennoch zur Bildung härteerhöhender Ausscheidungen.

5. Einfluss von Fe

Bei der Produktion gelangt oft Fe in die Legierung. Fe-Entfernung ist kostspielig. Fe löst sich schwer in der Legierung und hält eine kathodische Reaktion aufrecht, was die Korrosionsbeständigkeit verringert. Fe in Kombination mit Mn oder Cu in der Legierung hindert ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit.

6. Einfluss von Mn

Mangan in der Aluminiumlegierung verringert Fe-Konzentration und erhöht Korrosionsbeständigkeit. Übersteigt Mn die Löslichkeitsgrenze (1,25 % Gew.), bildet sich Al₆Mn, was die kathodische Reaktion erhöht und Korrosionsprobleme verursacht.

7. Einfluss von Li

Lithium erhöht die Härte der Aluminiumlegierung, daher breiter Einsatz von Al-Li in der Luftfahrt. Li reichert sich an Korngrenzen an, was zu raschem Anstieg der Korrosionsrate und lokaler Korrosionsausbreitung führt.

Arten der Aluminiumlegierungskorrosion

Gleichmäßige Korrosion

Gleichmäßige Korrosion tritt auf, wenn der pH-Wert zu hoch oder zu niedrig ist. Alle Legierungsoberflächen werden mit gleicher Rate angegriffen. Der Aluminiumoxidfilm kann das Metall nicht schützen und wird allmählich abgetragen.

Gleichmäßige Korrosion lässt sich leicht erkennen und durch Lacke oder Beschichtungen bei zulässigem Korrosionsgrad beherrschen.

Bei Aluminiumlegierungen können Inhibitoren wie Chromsäure oder Kathodenschutz eingesetzt werden.

Kontaktkorrosion (Galvanische Korrosion)

Kontaktkorrosion tritt auf, wenn eine Aluminiumlegierung mit einem leitfähigen Material verbunden ist und in einer leitfähigen Umgebung stärker reagiert. An der Kontaktstelle zwischen Aluminium und anderem Metall bildet sich ein Korrosionsangriff. Beispiel: Bei Metallschweißverbindungen konzentriert sich Korrosion auf der weniger edlen Metallseite.

Kontaktkorrosion tritt auch bei heterogenen Aluminiumlegierungen mit intermetallischen Phasen auf. Beispiel: In Al-Cu-Legierungen steigt Korrosion deutlich, wenn sie in Wasser oder rauen Umgebungen eingetaucht sind.

Bei Kontakt von Aluminium und rostfreiem Stahl in trockener Umgebung steigt Korrosion nur geringfügig. In feuchter Umgebung nimmt sie markant zu.

Zur Verhinderung muss man die beiden Metalle voneinander trennen, z. B. durch Einlegen eines Isoliermaterials wie Neopren-Kautschuk an der Kontaktstelle oder durch Neukonstruktion, sodass sich die Metalle nicht berühren.

Spaltkorrosion

Spaltkorrosion entsteht aus Spalten oder Fugen und breitet sich in feuchter Umgebung auf Oberflächenbereiche aus.

Typisches Beispiel: Stelle, an der Schraube und das daran befestigte Metall Rost bilden, bei Feuchtigkeit oder Wasser in der Fuge.

Lochfraßkorrosion

Lochfraßkorrosion ist lokale Korrosion auf einer Metalloberfläche bei Eintauchen in feuchte Umgebung.

Sie tritt meist auf, wenn die Legierungsoberfläche mit einem dünnen Oxidfilm bedeckt ist, der bei der Herstellung oder Reaktion mit der Umgebung entsteht.

Bei Aluminiumlegierungen bildet sich der Aluminiumoxidfilm sehr schnell und schafft eine Barriere. Dennoch verhindert dies nicht den Kontakt zwischen Feuchtigkeit und Poren auf der Metalloberfläche.

Wenn Oberflächenlücken durch lokale Zellen entstehen und sich nicht selbst mechanisch reparieren, füllen sich diese mit Korrosionsprodukten, die wie Knötchen aussehen.

Interkristalline Korrosion

Interkristalline Korrosion ist ein lokaler Korrosionsangriff entlang der Korngrenze oder angrenzend dazu, der einen Korrosionspfad schafft.

Die Korngrenze ist eine Ansammlung fremder Teilchen; die Abweichung hier macht sie aktiver als den Innenbereich, sodass die Korrosionsrate hier schneller ist.

Der Korrosionsgrad variiert je nach Mikrogefüge, das wiederum von der Wärmebehandlung abhängt. Wärmebehandlung erzeugt Ausscheidungen und kann die Korngrenze aktiver machen und das Material rascher zerstören.

Schichtkorrosion (Exfoliation Corrosion)

Schichtkorrosion tritt entlang von Korngrenzen auf, die parallel zur Metalloberfläche verlaufen. Im Vergleich zum Grundmetall ist das Korrosionsprodukt voluminöser, was das Metall zur Schichtung zwingt und Quellung verursacht.

Schichtkorrosion tritt meist in Al-Mg-Cu- und Al-Zn-Cu-Legierungen auf.

Das Ausmaß hängt hauptsächlich von Zusammensetzung und Verteilung der Ausscheidungen an der Korngrenze ab.

Spannungsrisskorrosion (SCC)

Spannungsrisskorrosion (SCC) ist die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften einer Legierung unter Einwirkung von Spannung und korrosiver Umgebung. Zunächst entstehen durch mechanische Spannung kleine Risse, die in korrosiver Umgebung schnell wachsen und das Material rasant zerstören.

Von 8 Aluminiumlegierungen sind 2xx.x, 5xx.x und 7xx.x am anfälligsten für SCC.

Die beiden Faktoren: statische Zugspannung und spezifische Umgebung induzieren inter- oder transkristallines Reißen. SCC kann unerwartet und schnell fortschreiten.

Die spezifische Umgebung ist ein entscheidender Faktor für SCC. Schon sehr geringe Konzentrationen hochaktiver Chemikalien können Risse initiieren und allmählich zu katastrophalem Versagen führen.

Korrosionsermüdung

Korrosionsermüdung ist die mechanische Degradation des Materials unter Einfluss von Spannung und zyklischer Korrosion.

Obwohl die Aluminiumoberfläche einen natürlichen schützenden Oxidfilm besitzt, kann dieser durch zyklische korrosive Einflüsse zerstört werden.

Die Ermüdungsfestigkeit nimmt mit jedem Zyklus ab und hängt nicht von den metallurgischen Bedingungen ab.

Versuche zur Korrosionsbeständigkeit in NaCl zeigten Ermüdungsfestigkeit von 10⁸ Zyklen und Korrosionsbeständigkeit im Bereich 25–35 % im Vergleich zu Luft.

Fadenkorrosion (Filiform Corrosion)

Fadenkorrosion ist ein Sonderfall der Spaltkorrosion, bei der feine Fasern wie feine Tunnel in zufälligen Richtungen ohne Verzweigung erscheinen; diese enthalten Korrosionsprodukte.

Sie kann auf ungeschützter Metalloberfläche oder unter dünnem Schutzfilm (~0,1 mm) auftreten. Der Film kann Beschichtung oder Korrosionsschutz sein.

Bei Kontakt mit Wasser und Sauerstoff dringen Korrosionsprodukte in den Raum zwischen Beschichtung und Metalloberfläche ein, besonders durch Kratzer, und expandieren allmählich zu Korrosionsclustern.

Korrosionsschutz für Aluminium

Um Aluminiumlegierungen effektiv vor Korrosion zu schützen, muss die Metalloberfläche vollständig von der Umgebung isoliert werden. Dazu wird eine organische Beschichtung wie Lack benötigt.

Das Lackieren auf Aluminium ist jedoch nicht einfach, da die Oberfläche keine Porosität aufweist. Daher muss ein Oxidfilm durch Eloxieren oder Konversionsbeschichtung gefördert werden, um die Lackhaftung zu verbessern.

1. Beschichtung auf der Aluminiumoberfläche erzeugen

1.1. Eloxiertechnik

Die gängigste Methode zum Korrosionsschutz von Aluminium und seinen Legierungen ist das Eloxieren. Dabei wird ein relativ dicker Oxidfilm auf der Aluminiumoberfläche erzeugt, der Korrosion widersteht.

Inhibitoren können während der Bildung der eloxierten Schicht oder danach in die äußere Schicht eingebracht werden, um den Schutzgrad zu erhöhen.

Es gibt verschiedene Eloxierarten:

• Chromsäure-Eloxieren: Beliebt, langjähriger Prozess zur elektrochemischen Entwicklung des schützenden Oxidfilms. Der Film ist dünn (0,5–18 µm) und leitet nicht.
• Schwefelsäure-Eloxieren: Umweltfreundlicher als Chromsäure. Nutzt Gleichstrom und Schwefelsäure-Elektrolyt zur Oxidation. Bildet 1,8–25 µm Oxidschicht, erzeugt poröse Schaumschicht, die versiegelt werden muss.
• Harte Eloxierung (Hardcoat): Verwendet Aluminiumlegierung als Anode in wässriger Schwefelsäure mit mindestens einer Verbindung aus Molybdat, Wolframat, Vanadat, Manganat. Maximale Oxidschichtdicke 50 µm.
• Harteloxieren: Ähnlich wie Schwefelsäure-Eloxieren, erzeugt aber dickere Oxidschicht (20–100 µm) mit strenger Kontrolle zur Vermeidung thermischer Verformung.

1.2. Chemische Konversionsbeschichtung

Chemische Konversionsbeschichtung, auch Chemiefilm oder Chromatbeschichtung genannt, ist das Aufbringen von Chromat auf das Metallsubstrat zur Erzeugung einer korrosionsbeständigen, dauerhaften Oberfläche mit stabiler elektrischer Leitfähigkeit.

Diese Konversionsbeschichtung wirkt sowohl als Korrosionsinhibitor als auch als Haftgrund für Deckbeschichtungen.

Dazu wird das Metallteil für mehrere Minuten in die chemische Lösung mit Chromverbindung getaucht, um einen Film entsprechender Dicke zu bilden. Der Film trocknet und härtet aus.

Der Prozess:

Redoxreaktion zwischen Chrom und Aluminium:

Cr⁶⁺ + Al⁰ → Cr³⁺ + Al³⁺

Reaktion mit Hydroxid im Wasser zu alkalischer Lösung:

Cr³⁺ + 3OH⁻ → Cr(OH)₃

Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃

Die alkalische Lösung trocknet und härtet zu einer trockenen Beschichtung, hauptsächlich Cr₂O₃, ca. 0,2–0,3 µm dick.

Diese Chrombeschichtung ist jedoch giftig, weshalb heute alternative Verfahren wie selbstassemblierte Monolagen, Sol-Gel-Chemie, Seltene Erden, Kobalt etc. eingesetzt werden. Dies dient dem Schutz von Oberflächen, bei denen IM-Partikel zuvor entfernt wurden.

2. Organische Beschichtungen

Nach Eloxieren oder chemischer Konversion ist die Oberfläche bereit für organische Beschichtung. Das System besteht aus Grundierung und Decklack.

Die Grundierung ist die hauptsächliche Schutzschicht, die Korrosion bei Wasser- oder Metallkontakt hemmt. Der Decklack erhöht den Schutz und dient ästhetischen Zwecken.

Anleitung zum Lackieren von Aluminiumlegierungen: https://vietnamcastiron.com/painting-cast-aluminum-process/

Fazit

Aus den Studien zu Aluminiumlegierungen auf chemischer Basis, Mikrogefüge und Umgebung lassen sich entscheidende Faktoren für Legierungsauswahl und -entwicklung ableiten.

Das Mikrogefüge bestimmt mechanische Festigkeit und Korrosionsleistung der Legierung. Informationen zu Korrosionstypen und Analyse der Korrosionsbeständigkeit verbessern die Oberflächenbehandlungsforschung.

Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen bei gleichzeitiger höherer Legierungsfestigkeit erfordert intensivere Forschung und Tests. Die aktuelle Methode der Härtesteigerung durch einfaches Ausfällen der Kristallmatrix ist nicht mehr ausreichend.

Mehr zum häufigsten Aluminiumgussfehler: https://vietnamcastiron.com/aluminum-casting-shrinkage/

Dieses Dokument wurde von Herrn Dinh Tien Vu von VIC basierend auf folgenden Quellen erstellt:

• UK Aluminium Industry Fact Sheet 2: Aluminium and Corrosion von Alfed.
• Review Corrosion of Cast Aluminium Alloys von MDPI.
• Durability and Corrosion of Aluminium and Its Alloys: Overview, Property Space, Techniques and Developments von N. L. Sukiman, X. Zhou, N. Birbilis, A.E. Hughes, J. M. C. Mol, S. J. Garcia, X.

Bitte zitieren Sie die Quellen, wenn Sie Informationen aus diesem Dokument verwenden möchten.

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