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MaterialOberflächen - NanoFunktionalitäten MONaF

Aktuelle Ergebnisse auf dem Gebiet funktionalisierter Oberflächen und neuer Materialien, Neuigkeiten rund um Materialoberflächen!

Natascha Puttins Head of Innovation APAC (m/w)
Jürgen Schmidt Erfolgreicher Transfer in die Wirtschaft
"Thüringer Know- How für Tiroler Präzision"
Vollautomatische Beschichtungsanlage zur plasmachemischen Oxidation (PCO) von Leichtmetalllegierungen für den optischen Präzisionsgerätebau
Schon fast selbstverständlich haben sich Magnesiumlegierungen in dem letzten Jahrzehnt einen festen Platz im optischen Gerätebau erobert. Sie werden vorwiegend im Druckguss hergestellt und für mechanische Bauteile zum Fassen von Optiken verwendet. Für diesen Einsatz bedürfen sie natürlich auch einer angepassten und funktionellen Oberflächenbehandlung, die den Anforderungen an metallische Bauteile in der Optik gerecht wird:
• Sehr hohe Passgenauigkeit durch minimale Schichtdickenschwankungen
• Sehr kleiner Reflexionskoeffizient in einem weiten Wellenlängenbereich
• Homogenes Streulichtverhalten
• Gleichmäßiger Schichtaufbau auch bei komplizierten Geometrien sowie einstellbare Schichtdicken
• Serientauglichkeit des Beschichtungsverfahrens
• Ausgezeichneter Korrosionsschutz
Wurden lange Zeit organische Beschichtung (ETL, hoch pigmentierter Nasslack) für die Lösung dieser Aufgaben eingesetzt, so hat sich seit ca. 8 Jahren ein elektrochemische Verfahren zur Erzeugung von anorganischen Beschichtungen etabliert:
• das Verfahren der plasmachemischen Oxidation (PCO).
Mit keinem anderen Verfahren können die o. g. Anforderungen in der Gesamtheit zufriedenstellend gelöst werden.
Speziell für Aluminium- und Magnesiumlegierungen wurde eine hoch absorbierende Beschichtung auf Grundlage der Verfahrensprinzipien der plasmachemischen Oxidation in langjähriger Forschungsarbeit bei INNOVENT e. V. entwickelt und für den Einsatz im optischen Gerätebau qualifiziert. Damit lag es nahe, durch einen Technologietransfer und der Bündelung der Kompetenzen von Innovent e.V. Jena auf dem Gebiet der plasmachemischen Oxidation mit den Erfahrungen des Anlagenherstellers A.S.T. GmbH aus Gehren /Thüringen für die Errichtung eines Beschichtungsautomaten zur Beschichtung von Leichtmetalllegierungen (Magnesium- und Aluminiumlegierungen) beim österreichischen Optikhersteller Swarovski Optik AG zu nutzen.
Im Frühsommer erfolgte die feierliche Einweihung dieser Anlage unter Beisein aller daran beteiligten Kollegen in einem extra dafür neu errichteten Produktionsgebäude.
Die Swarovski Optik AG fertigt optische Präzisionsgeräte wie z. B. Zielfernrohre und Ferngläser.
Ansprechpartner: Jürgen Schmidt, INNOVENT e. V., js@innovent-jena.de
Bernd Grünler Plasma schützt vor Korrosion – Neue Verfahrenskombination verbessert Korrosionsschutz
In Zusammenarbeit mit dem Militärhistorischen Museum Berlin-Gatow, dem WIWEB in Erdingen und INNOVENT e. V. aus Jena wurde ein Verfahren entwickelt, das mittels AP-CVD-Beschichtung einen äquivalenten Korrosionsschutz für Leichtmetalllegierungen im Vergleich zu chromhaltigen chemischen Passivierungen bietet. Das Atmosphärendruckplasma-Verfahren verzichtet damit auf gesundheitsgefährdende Stoffe. Vertiefung werden diese ersten Ergebnisse in dem Anfang Juni gestarteten Forschungsvorhaben zur Optimierung der Korrosionsschutzschichten auf frei bewitterten, metallenen Kulturgütern finden. (Förderkennzeichen: MF 140213)
In enger Zusammenarbeit mit dem Militärhistorischen Museum in Berlin-Gatow wurde an einem Verfahren zum Korrosionsschutz von frei bewitterten Luftfahrzeugen gearbeitet. Da hier vorrangig Aluminium- und Magnesiumlegierungen ein großes Einsatzfeld fanden und im Wesentlichen die letztgenannte Werkstoffgruppe sehr stark zur Korrosion neigt, musste ein Verfahren entwickelt werden, dass sowohl transportabel als auch unter feldmäßigen Bedingungen den Wünschen des leitenden Restaurators Herrn Lutz Strobach gerecht wird.
Das Untersuchungsobjekt waren Stücke von Flügelendkanten aus der Magnesiumlegierung MgMn2, die aus einem historischen Tragflächenreststück einer MIG 21 aus ehemals sowjetischer Produktion gewonnen wurden (siehe Abbildung). Untersucht werden sollte die Korrosionsschutzwirkung verschiedener chemischen Passivierungen in Kombination mit einem entsprechenden Lackaufbau. Als Alternative zu diesen chemischen Passivierungen wurde eine aufeinander abgestimmte Vorbehandlung, bestehend aus einer Atmosphärendruckplasmabeschichtung (AP-CVD) und einem Primer, angewendet. Beide Verfahrensschritte wurden bei INNOVENT e. V. als Korrosionsschutz für Leichtmetalle entwickelt [1] und auf den Proben appliziert. Komplettiert wurden diese Vorbehandlungen durch eine 2K-Acryl-Grundierung nach TL 8010-0302. Diese Grundierung der Proben erfolgte am Wehrwissenschaftlichen Institut für Werk- und Betriebsstoffe (WIWEB) in Erding. Ebenso erfolgten dort die Korrosionsuntersuchungen nach DIN EN ISO 11997-1-Zyklus B. Die Proben wurden nicht geritzt, da die Objekte unter musealen Bedingungen in der Regel nur der Außenbewitterung und somit einer Standkorrosion ausgesetzt sind.
Die durchgeführten Untersuchungen erbrachten eine deutliche Differenzierung der einzelnen Vorbehandlungsprozesse im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit der Magnesiumproben.
Nach einer 28-tägigen Untersuchung zeigten die Proben, die mit dem AP-CVD-Verfahren und angepasstem Primer vorbehandelt wurden, den besten Korrosionsschutz, während die Proben, die mit einer Cr(VI)-Vorbehandlung versehen waren, die schlechtesten Ergebnisse brachten. Eine Cr(III)-Vorbehandlung konnte im Mittelfeld der Ergebnisse angesiedelt werden.
Vertiefung finden diese ersten Ergebnisse in dem Anfang Juni gestarteten Forschungsvorhaben zur Optimierung der Korrosionsschutzschichten auf frei bewitterten, metallenen Kulturgütern (Förderkennzeichen: MF 140213). Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie soll in den kommenden 2 ½ Jahren ein Verfahren entwickelt werden, das die Standzeit vorhandener Schutzsysteme auf Lack- oder Wachsbasis durch den Einsatz von Atmosphärendruckplasma verlängert. Das reversible Verfahren kann eine Ergänzung bestehender Restaurierungstechniken werden und den Korrosionsschutz für verschiedene Metalle und Legierungen, z.B. Eisen, Silber und Magnesium, verbessern. Es ist mobil anwendbar und bietet einen äquivalenten Korrosionsschutz im Vergleich zu chromhaltigen chemischen Passivierungen.

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