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Elektrochemische und grenzflächenchemische Untersuchungen an Zr-basierenden Konversionsschichten auf verzinktem Bandstahl

Lostak, Thomas - Universität Duisburg-Essen (2013)


Der Fokus der vorliegenden Arbeit lag auf der Applikation, der Modifizierung und der Charakterisierung von neuartigen, ultradünnen Zr-basierenden Konversionsschichten auf technisch erzeugten, verzinkten Bandstählen.

Aufgrund der unbekannten und meist sehr komplexen Formulierungen kommerzieller Vorbehandlungssysteme wurde im Rahmen dieser Arbeit ein vereinfachtes Modellsystem verwendet, um die Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen vom metallischen Substrat und der H2ZrF6-haltigen Konversionslösung zu ermöglichen. Um diese applizierten Schichten zu charakterisieren wurde ein breites Spektrum oberfächenanalytischer (XPS, FT-IRRAS, ToF-SIMS) und mikroskopischer (FE-REM) sowie komplementärer elektrochemischer (Stromdichte-Potential-Messungen, HR-SKP) Methoden eingesetzt.

Ein Schwerpunkt dieser Arbeit bestand in der Charakterisierung von ZrO2-Konversionsschichten auf hochkomplexen Zn-Al-Mg-Legierungsüberzügen mittels einer Kombination aus SKPFM- und EDX-Messungen, um einen plausiblen Schichtbildungsmechanismus zu formulieren. Grundlage dieser Untersuchung war die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens, mit dem es erstmals möglich war, die Änderung der Voltapotentialdifferenz als Funktion der Beschichtungszeit in der Konversionslösung phasenselektiv zu messen.

Ein weiterer Schwerpunkt lag in der Beschleunigung der Schichtbildungskinetik solcher Vorbehandlungssysteme. Erst eine ausreichend hohe Schichtabscheidung erlaubt es, solche Systeme in schnelllaufenden Bandbeschichtungsanlagen einzusetzten und technisch etablierte Systeme wie Phosphatierungen und Chromatierungen zu substituieren. Durch den gezielten Einsatz von Fe(NO3)3 * 9H2O und Cu(NO3)2 * 3H2O in den Vorbehandlungslösungen konnte dies erreicht werden.


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