Unser Blog

Bleiben Sie auf dem Laufenden über die neuesten Entwicklungen im Bereich der elektrolytischen und Hochtemperatur-Korrosion und unsere aktuellen Forschungsprojekte.

DECHEMA-Korrosionszentrum @ ACHEMA Pulse 2021

31.05.2021

Das DECHEMA-Zentrum für Korrosion und Korrosionsschutz (Korrosionszentrum) präsentiert sein Angebot für Industriekunden im Rahmen der ACHEMA Pulse, dem digitalen Live-Event für die Prozessindustrie.

Bauen Sie Ihr Business-Netzwerk gezielt aus, tauschen Sie sich über innovative Lösungen aus und lassen Sie sich inspirieren. Die ACHEMA Pulse ist die interaktive digitale Plattform, die Sie auch in diesen herausfordernden Zeiten dabei unterstützt, am Ball zu bleiben, sich zu informieren und Ihrer Geschäftstätigkeit neue Impulse zu geben.

Nutzen Sie die Möglichkeit, sich im Rahmen der Ausstellungs-Plattform vom 31. Mai bis zum 30. Juni 2021 über unsere Leistungen in den Bereichen Korrosionsprüfung und individuelle Korrosionschutzkonzepte für die Industrie zu informieren,  und das Experten-Team des DFI persönlich zu kontaktieren - wir freuen uns auf Sie!

Neueste Forschungsergebnisse des DFI werden im Live-Programm am 16. Juni 2021 zu den nachfolgenden Themen präsentiert:

„Degradation of metals by metal dusting: It's relevance to conventional chemical industry and process related to renewable energies“
16.06.2021, 14:20 - 14:40 Uhr, Congress Channel 3

„Tribocorrosion of titanium materials and development of wear resistant coatings“
16.06.2021, 15:50 - 16:10 Uhr, Congress Channel 3

IGF-Projekt zum Einfluss von Schleifparametern auf die Korrosionseigenschaften von Aluminiumbauteilen gestartet

27.05.2021

Im Zuge der Herstellung von Aluminiumhalbzeugen kommen in der Praxis noch vor der Oberflächenveredelung (Vorbehandlung/Beschichtung) aus verschiedenen Gründen Schleifprozesse zur Anwendung. Hierdurch soll ein homogenes Erscheinungsbild des Bauteils generiert bzw. bei der Formgebung entstandene Unebenheiten ausgeglichen werden. Allerdings wird durch das Anschleifen der Bleche die Oberfläche deformiert und damit anfälliger für einen Korrosionsangriff.

Die dafür verantwortliche mikro bzw. submikrokristalline Beilby-Schicht bietet insbesondere für das Auftreten der sogenannte Filiformkorrosion, wobei die Beschichtung fadenförmig unterwandert und enthaftet wird, ideale Voraussetzungen. Da es an detaillierten Kenntnissen des Einflusses der Schleifparameter, wie etwa Schleifdauer, Anpressdruck, Art und Körnung des Schleifmittels fehlt, existieren zum Schleifen von Aluminiumhalbzeugen in den verschiedenen Industriezweigen nur wenige bis gar keine Vorgaben. Die Folge davon sind uneinheitliche Oberflächengüten überall da, wo Schleifvorgänge an Aluminiumhalbzeugen praktiziert werden.

Um aufzuklären, wie die üblicherweise verwendeten Schleifparameter die Korrosionseigenschaften beschichteter Aluminiumhalbzeuge beeinflussen, wurde zum 1. April 2021 am DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) das IGF-Vorhaben 21673 BG mit dem Thema „Einfluss von Schleifparametern auf die Korrosionseigenschaften von beschichteten Aluminiumwerkstoffen“ gestartet. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Institut für Korrosionsschutz Dresden (IKS) und dem Fraunhofer IKTS Dresden bearbeitet und soll im Herbst 2023 abgeschlossen sein.

Neben dem Wärmeeintrag beim Schleifen sollen grundlegende Untersuchungen zum Gefüge der Verformungszone, sowie zur Oberflächenaktivität und zum Korrosionsverhalten der Werkstoffe erfolgen. Auf Grundlage der Projektergebnisse sollen Handlungsanweisungen in Form von Standards oder sogar Normen erstellt und den KMU zur Verfügung gestellt werden, wobei mit Kosteneinsparungen durch die Vermeidung von Schadensfällen und durch die Prozessoptimierung zu rechnen ist. Gleichzeitig würde durch die Verbesserung der Produktqualität in mehreren Wirtschaftsbereichen (z.B. Automobilindustrie, Fassadenbau, Schienenfahrzeugbereich) die Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten KMU gestärkt.

Neues IGF-Forschungsprojekt „Ultraschall-Imprägnierung von Aluminium“

21.05.2021

Bauteile aus Aluminiumlegierungen, wie sie in der Luftfahrt- oder der Automobilindustrie eingesetzt werden, werden zur Zeit vor dem Verkleben oder Lackieren meist auf ihrer gesamten Oberfläche anodisiert oder einer konversionschemischen Behandlung unterzogen. Damit soll die Adhäsion von Lacken und Klebstoffen verbessert, aber auch das Substrat vor Korrosion geschützt werden. Bei diesen Verfahren kann es jedoch durch verschiedene Bestandteile der Legierungen, insbesondere durch intermetallische Phasen mit den Elementen Kupfer und Silizium, zu störenden lokalen Korrosionserscheinungen kommen, die zu einer fehlerhaften Beschichtung oder einem späteren Defekt führen können.

Aus diesem Grund sollen im Rahmen des neuen IGF-Forschungsvorhabens „Ultraschall-gestützte oberflächenchemische Prozesse für Aluminiumlegierungen zur Verbesserung des Korrosionsschutzes und der Haftung von Lackierungen und Verklebungen“ (IGF-Nr. 21700 N, 01.04.2021 – 30.09.2023) gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Technische und Makromolekulare Chemie der Universität Paderborn neue Verfahren entwickelt bzw. vorhandene Prozesse weiterentwickelt werden, um den störenden Einfluss von Legierungsbestandteilen bei der Anodisation bzw. Konversionsschichtbildung zu verhindern.

Im Fokus steht dabei die Vorbehandlung der Legierungen unter der Zuhilfenahme von Ultraschall. Ultraschall stellt neben den ätzenden chemischen Verfahren eine ergänzende Methode zur Modifizierung von Oberflächen dar, die zum einen mechanisch-abtragend, zum anderen aber auch chemisch- bzw. thermisch-reaktiv wirkt. Ziel ist eine Entfernung oder Desaktivierung bzw. Maskierung der korrosionsaktiven Komponenten an der Oberfläche, so dass die nachfolgenden Prozessschritte homogenere und defektfreiere Schichten ergeben.

Die Ergebnisse dieses Projektes, das über die AiF gefördert wird, sollen insbesondere KMUs aus der Oberflächentechnik-Branche zur Verfügung gestellt werden, so dass diese die neuen innovativen und ressourceneffizienten Methoden in ihre Verfahren integrieren und damit qualitativ hochwertigere Produkte mit besseren Korrosionseigenschaften anbieten können.

Neues IGF-Projekt "Antimikrobielle Peptide zur Vermeidung von Biokorrosion"

21.04.2021

Mikrobiell beeinflusste Korrosion (MIC) oder Biokorrosion trägt einen erheblichen Teil zu den durch Korrosion entstehenden wirtschaftlichen Schäden bei. MIC tritt als Folge der Anwesenheit oder metabolischen Aktivität von Mikroorganismen, vor allem Bakterien, auf. Um die bakterielle Besiedlung der Oberflächen zu vermeiden, werden in Rohrleitungen oder Tank- und Produktionsanlagen aktuell oft umweltgefährliche Biozide eingesetzt, die den Stoffwechsel der Bakterien angreifen. Die extrazelluläre Polymerschicht, in welcher die Bakterien eingebettet sind (Biofilm), hat jedoch eine Schutzwirkung, welcher häufig nur mit einer Erhöhung der Konzentration der ohnehin teuren und schädlichen Biozide begegnet werden kann.

Daher ist nicht nur aus wirtschaftlicher Sicht, sondern auch zum Schutz von Mensch und Umwelt die Entwicklung geeigneter Methoden zum Korrosionsschutz von immenser Wichtigkeit.

Um Biokorrosion an Eisenwerkstoffen wirksam zu reduzieren, soll in diesem neuen IGF-Forschungsvorhaben „Antimikrobielle Peptide zur Vermeidung von Biokorrosion“ (IGF 21670 N, 01.04.2021-30.09.2023) am DECHEMA-Forschungsinstitut in Kooperation mit der Technischen Hochschule Mittelhessen ein umweltschonendes Verfahren entwickelt werden, welches die Anheftung und Biofilmbildung von korrosionsrelevanten Mikroorganismen mittels antimikrobieller Peptide (AMP) inhibiert. Die meist <30 Aminosäuren kurzen AMPs wirken vielfach sehr schnell und stark gegen Bakterien, andererseits kommt es kaum zur Ausbildung von Resistenzen. Durch die synthetische Herstellung nach Standardmethoden können individuell designte Peptide erzeugt werden, die optimal auf den Einsatzzweck ausgelegt sind. Verbunden mit der Tatsache, dass AMPs biologisch abbaubar sind, macht es sie zu einer ökologisch und ökonomisch attraktiven Alternative zu klassischen Bioziden.

Das Projektvorhaben zielt dabei einerseits auf die Identifizierung neuer bzw. optimierter AMPs, die einen Schutz vor einer mikrobiell beeinflussten Korrosion bieten. Hierfür werden aus den vielfältigen Peptiden aussichtsreiche Moleküle identifiziert, synthetisiert und auf ihre Schutzwirkung auf Eisenwerkstoffen geprüft. Die Wirksamkeit der AMPs wird sowohl direkt auf Metalloberflächen als auch in stabilisierten Peptidlösungen zur Unterdrückung der Biofilmbildung in geschlossenen Wasserkreisläufen getestet.

Die Entwicklung einer neuen Korrosionsschutzmethode soll neben einer verlängerten Materiallebensdauer einen technischen und wirtschaftlichen Nutzen gerade für kleine und mittelständische Unternehmen auf dem Gebiet der Oberflächen- und Reinigungstechnik mit sich bringen.

DFI auf der Konferenz “HTCPM – High-Temperature Corrosion and Protection of Materials”

23.03.2021

Das DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) beteiligt sich mit drei wissenschaftlichen Beiträgen an der diesjährigen Konferenz “HTCPM – High-Temperature Corrosion and Protection of Materials”. Das international renommierte Treffen zur Hochtemperaturkorrosion und Schutz von Werkstoffen findet vom 28. März bis 2. April 2021 virtuell statt (http://htcpm2020.com/en/ ).

Montag, 29. März 2021, 13:30 - 14:00 Uhr
“Effect of elevated pressure on the oxidation of cast iron alloy in water vapor”

Mathias Christian Galetz1, Clara Schlereth1, Ceyhun Oskay1, Stefan Wanjura2

1DECHEMA-Forschungsinstitut, Frankfurt am Main, Germany; 2Siemens AG Power and Gas Division

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Mittwoch, 31. März 2021, 12:10 - 12:40 Uhr
“High-Temperature Corrosion of Additively Manufactured Cu and NiCu Alloys in Carburizing CH4 and CO-Containing Atmospheres”

Katrin Jahns1,2, Robin Bappert3, Christian Haase3, Anke S. Ulrich4, Clara Schlereth4, Christine Geers5, Peter Böhlke2, Mathias C. Galetz4, Ulrich Krupp3

1Faculty of Engineering and Computer Science, University of Applied Sciences Osnabrück, Osnabrueck, Germany; 2KME Germany GmbH & Co. KG, Osnabrück, Germany; 3Steel Institute IEHK, RWTH Aachen University, Aachen, Germany; 4DECHEMA-Forschungsinstitut, Frankfurt am Main, Germany; 5Energy and Materials, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden

Weitere Informationen zum Projekt: Additive Fertigung von Bauteilen für kohlenstoffreiche Hochtemperaturumgebungen unter Verwendung von Coking und Metal Dusting unterdrückenden, katalytisch inhibierenden Grundwerkstoffen

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Mittwoch, 31.März 2021, 17:00 - 17:30 Uhr
“Cr-rich Cr-Si Alloys for Temperatures Beyond Ni-Bases Superalloys: Improvement by Platinum Alloying”

Anke Silvia Ulrich1, Alexander Knowles3, A. Bhowmik, Christine Geers2, Valentina Cantatore2, Michael Wharmby4, Itai Panas2, Mathias Christian Galetz1

1High Temperature Materials, DECHEMA-Forschungsinstitut, Frankfurt am Main, Germany; 2Sweden Energy and Materials, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden; 3University of Birmingham, School of Metallurgy and Materials, Birmingham, UK; 4DESY Photon Science, Hamburg, Germany

Weitere Informationen zum Projekt: Wärmebehandelbare Chrombasislegierungen für extreme Temperaturen

IGF-Projekt zur Entwicklung von Wärmedämmschichten auf Titanwerkstoffen gestartet

16.02.2021

Zur Reduzierung des Kerosinverbrauchs und der CO2-Emissionen wird der thermische Wirkungsgrad von Flugzeugturbinen gesteigert, indem die Gaseinlasstemperaturen erhöht werden. Die hohen Temperaturen überschreiten jedoch den Einsatzbereich der verwendeten Werkstoffe, weshalb kritische Komponenten mit einer porösen keramischen Zirkoniumoxid-Beschichtung zur Wärmedämmung versehen werden. Diese Wärmedämmschichten werden bislang sehr aufwendig und kostenintensiv über Elektronenstrahlverdampfung bzw. atmosphärisches Plasmaspritzen erzeugt.

Ziel des am 1. November 2020 gestarteten IGF-Vorhabens ist die „Entwicklung von Wärmedämmschichten auf Titan und Titanaluminiden durch Plasma-elektrolytische Oxidation“ (zum Projekt). Durch die innovativen und vielseitigen Eigenschaften der entwickelten PEO-Beschichtung können Zeit und Kosten bei der Beschichtung von Turbinenkomponenten eingespart sowie neue Absatzmärkte für die KMU der Prozesskette erschlossen werden.

Das interdisziplinäre Projekt wird arbeitsgruppenübergreifend am DECHEMA-Forschungsinstitut bearbeitet und soll bis 31. Oktober 2022 abgeschlossen sein.

Bei dem oberflächentechnischen Verfahren der Plasma-elektrolytischen Oxidation (kurz: PEO) wird durch das Anlegen einer Hochspannung zwischen dem Werkstück (Anode) und einer Kathode in einem wässrigen Elektrolyten eine oxidkeramische Konversionsschicht erzeugt. Die dabei ausgebildete inhärente Struktur der feinkörnigen kristallinen und porösen PEO-Keramik soll dazu ausgenutzt werden, eine effektive Wärmedämmung mit geringen Leitwerten bei gleichzeitig guter Haftung zum Substrat zu generieren. Zur Erreichung des Projektziels werden geeignete ZrO2-haltige Elektrolyte verwendet und ein angepasstes PEO-Verfahren bei niedrigen und hohen Frequenzen bzw. Tastverhältnissen entwickelt.

Mit Vorsprung aus der Krise dank steuerlicher Forschungsförderung des BMBF

19.01.2021

Industrie-Unternehmen können jetzt ihre Forschungsvorhaben zertifizieren lassen und von der steuerlichen Forschungsförderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) profitieren. Bis zu einer Million Euro können Unternehmen erhalten, die in Forschung und Entwicklung investieren. Gefördert werden 25 Prozent der förderfähigen Aufwendungen, unter anderem auch Investitionen in Auftragsforschung.

Gerade in der aktuellen Ausnahmesituation helfen neu entwickelte Lösungen und verbesserte Prozesse, mit einem Vorsprung aus der Krise zu kommen. Das DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) mit dem DECHEMA-Korrosionszentrum ist hierbei leistungsstarker Partner der Industrie, insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) in der Chemie, Biotechnologie, des Apparate- und Anlagenbaus sowie des Mobilitäts- und Energiesektors. Neben der Unterstützung von konkreten Forschungsvorhaben beraten die Wissenschaftler des DFI darüber hinaus zu den Fördermöglichkeiten des BMBF.

Das DECHEMA-Forschungsinstitut ist Gründungsmitglied der Zuse-Gemeinschaft und versteht sich als Innovationsmotor für den Mittelstand. Über 300 Unternehmen haben in den letzten fünf Jahren von der Zusammenarbeit mit dem DFI in öffentlich geförderten oder bilateralen Projekten profitiert. "Als unabhängiges, mittelständisches Forschungsinstitut können wir besonders flexibel auf die Anforderungen unserer Kunden reagieren", erläutert Prof. Dr. Jens Schrader, Vorstandsvorsitzender des DECHEMA-Forschungsinstituts. "Unser erfahrenes Team technischer und wissenschaftlicher Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter begleitet die Industrie-Partner in jedem Projektschritt und entwickelt mit ihnen die optimale Lösung zu ihrer individuellen Anforderung. Dabei haben wir immer das Ziel, mit Innovationen die Wettbewerbsfähigkeit unserer Partner zu steigern‘‘, so Schrader weiter.

Weiterführende Informationen zur Antragstellung und Förderung des BMBF unter www.bescheinigung-forschungszulage.de erhältlich.

BMBF NanoMatFutur Nachwuchsgruppe von Maren Lepple am DFI bewilligt

12.01.2021

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bewilligte 1,6 Millionen Euro für die neue Forschungsgruppe von Nachwuchswissenschaftlerin Dr.-Ing. Maren Lepple am DECHEMA-Forschungsinstitut. Das Projektvorhaben „MEO-TBCs - Multikomponentige äquiatomare Oxide als Hochleistungsmaterialien für zukünftige Wärmedämmschichten“ wurde im Rahmen des BMBF Nachwuchswettbewerbs NanoMatFutur zur Förderung ausgewählt. Maren Lepple und ihre Nachwuchsgruppe arbeiten in den kommenden fünf Jahren an der Entwicklung und Charakterisierung von neuen Hoch-Entropie Oxiden für Hochtemperaturanwendungen.

Neue Materialien, die bei hohen Temperaturen in aggressiven Atmosphären über lange Zeit stabil sind, sind notwendig, um Verbrennungsprozesse, wie z.B. in Flugzeugturbinen, durch Steigerung der Prozesstemperatur effizienter zu gestalten. Dadurch kann der Verbrauch fossiler Brennstoffe und Abgasemissionen deutlich reduziert werden. Dies ist vor allem in der Luftfahrtbranche von Bedeutung, da einerseits die Transportaktivitäten im internationalen Flugverkehr kontinuierlich seit 1990 ansteigen, andererseits keine neuen nachhaltigen Antriebstechnologien, wie sie im Automobilbereich bereits ihre Anwendung finden, entwickelt wurden.

Zum Schutz der metallischen Bauteile in den heißesten Zonen einer Gasturbine werden keramische Wärmedämmschichten eingesetzt. Das bisher eingesetzte Material weist jedoch oberhalb von 1200 °C nur eine begrenzte Temperaturbeständigkeit im Langzeiteinsatz auf. Für eine höhere Effizienz der Turbine wird jedoch eine höhere Prozesstemperatur benötigt. „Eine neue vielversprechende Materialklasse für den Einsatz als Wärmedämmschicht bei Temperaturen über 1200 °C sind sogenannte multikomponentige äquiatomare Oxide, oder einfacher Hoch-Entropie Oxide“, erläutert Maren Lepple, „die erfolgsversprechende Eigenschaften wie Hochtemperaturstabilität, geringe Wärmeleitfähigkeit und gute mechanische Eigenschaften aufweisen, die für die Anwendung als Wärmedämmschichten entscheidend sind.“

Hoch-Entropie Oxide bestehen aus mindestens vier bis fünf verschiedenen Metallionen in ungefähr gleicher Konzentration. Sie bilden eine einzelne Phase aus und liegen in einer einfachen Kristallstruktur vor. „Durch die vielen möglichen Zusammensetzungen können gezielt Eigenschaften eingestellt werden. So sind diese Materialien nicht nur für Hochtemperaturanwendungen, wie sie in diesem Projekt im Fokus stehen, von Interesse, sondern auch als Elektrodenmaterialien in Batterien oder Katalysatoren. Durch die interdisziplinäre Ausrichtung des DFI habe ich die Möglichkeit, das Potential der Hoch-Entropie Oxide auch im Hinblick auf diese Anwendungen zu untersuchen und mit anderen Arbeitsgruppen, wie der Technischen Chemie oder Elektrochemie zusammenzuarbeiten“, freut sich die Nachwuchswissenschaftlerin.

IGF-Projekt zur Entwicklung korrosionsbeständiger Magnesiumwerkstoffe

20.10.2020

Das Leichtmetall Magnesium gewinnt aufgrund der guten Verfügbarkeit und seiner geringen Dichte als Konstruktionswerkstoff in der Automobil- und der Luftfahrtindustrie zunehmend an Bedeutung. Nachteilig sind jedoch die ungünstigen Korrosions- und Verschleißeigenschaften. Um Magnesiumwerkstoffen zum Durchbruch zu verhelfen, sind daher gezielt entwickelte Beschichtungen notwendig, die einen höheren Korrosionsschutz gewährleisten.

Zum 1. Juli 2020 wurde am DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) das IGF-Vorhaben 20627 BG mit dem Thema Optimierung plasmaelektrolytisch erzeugter keramischer Oxidschichten auf Magnesiumwerkstoffen durch ein verbessertes Zusammenspiel des Strom-Spannungs-Regimes und angepasste Inhibitoren gestartet. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Fraunhofer IKTS Dresden bearbeitet und soll Ende 2022 abgeschlossen sein.

Ziel des Vorhabens ist es, ein innovatives und wirtschaftlich attraktives Anodisierverfahren zu entwickeln, das den momentanen Korrosionsschutzschichten überlegen ist: „Das neue Verfahren soll sich unter anderem durch ein verbessertes Strom-Spannungs-Regime auszeichnen, wodurch die  benötigte elektrische Energie zur Erzeugung keramischer Schichten gleicher Schichtdicke gesenkt werden kann“, erläutert Robert Sottor, Projektbearbeiter beim DFI. Parallel hierzu sollen „smarte“, mit Inhibitoren beladene Nanopartikel und -container in die Schutzschichten eingelagert werden, und den Korrosionsschutz signifikant verbessern.

Erstmals DFG-Graduiertenkolleg am DFI: „MatCom – ComMat“

01.10.2020

Das DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) beteiligt sich erstmals an einem Graduiertenkolleg (GRK) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Unter dem Titel „Werkstoffverbunde aus Verbundwerkstoffen für Anwendungen unter extremen Bedingungen“ (Englisch „MatCom-ComMat: Materials Compounds from Composite Materials for Applications in Extreme Conditions“) forscht die DFI-Arbeitsgruppe Hochtemperaturwerkstoffe  über einen Förderzeitraum von zunächst viereinhalb Jahren an neuen Materialsystemen. Weitere Projektpartnern sind das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die TU Darmstadt.

Offizieller Start des DFG-Graduiertenkollegs war der 1. April 2020. Aufgrund der Corona-Pandemie konnte erst am 14./15. September 2020 das Kickoff-Meeting in Bad Herrenalb stattfinden, um die bisherigen Ergebnisse vorzustellen und die weitere gemeinschaftliche Forschung abzustimmen.

Ziel ist die Entwicklung von neuartigen Materialsystemen, die eine Steigerung der Betriebstemperatur von Verbrennungsmaschinen und Verbrennungsprozessen auf über 1300 °C erlauben. Durch die Erhöhung der Betriebstemperatur verbessert sich der Wirkungsgrad von Verbrennungsmaschinen, was eine erhebliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen zur Folge hat.

Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund der notwendigen CO2-Reduzierung zur Bekämpfung des weltweiten Klimawandels von herausragender Bedeutung.  Trotz der technologischen Weiterentwicklung von erneuerbaren Energieressourcen werden fossile Brennstoffe wie Öl oder Gas auch in Zukunft eine entscheidende Rolle bei der weltweiten Energieversorgung spielen. Zudem wird die Bedeutung von CO2-neutral synthetisierten Kraftstoffen auf Basis von Kohlenwasserstoffen (solare Brennstoffe) in Zukunft ansteigen.

Die Materialien für Bauteile in Verbrennungsmaschinen nehmen dabei eine Schlüsselrolle ein. Aktuell werden Nickelbasis-Legierungen (Superlegierungen) mit Zirkonoxid-basierten (YSZ) Wärmedämmschichten eingesetzt. Die Betriebstemperaturen sind dabei auf 1200 °C begrenzt.

Der neuartige Ansatz des Graduiertenkollegs ist die Verbindung von metallisch/intermetallischen Verbundwerkstoffen auf Basis von Refraktärmetallen als Substratmaterialen mit polymerabgeleiteten keramischen Nanokompositen als Wärmedämmschichten. Erst durch die Kombination beider Materialsysteme ergibt sich das große Einsatzpotential. Die Verbundwerkstoffe aus Metalllegierungen bieten eine exzellente Mikrostabilität und Kriechfestigkeit bei ultrahohen Temperaturen, wohingegen die polymerabgeleiteten Keramiken eine hervorragende Hochtemperaturstabilität und eine niedrige intrinsische Wärmeleitung vorweisen.

Die Arbeitsgruppe Hochtemperaturwerkstoffe beteiligt sich mit zwei Teilprojekten im Rahmen des Graduiertenkollegs: In einem Teilprojekt wird das Oxidationsverhalten der keramischen Beschichtungen untersucht, im zweiten Projekt wird die Heißgaskorrosion der Refraktärmetall-basierten Substrate erforscht. Dabei bringt die Arbeitsgruppe insbesondere ihre langjährige Expertise im Bereich der Hochtemperaturkorrosion unter extremen Umgebungsbedingungen (wie z.B. Oxidation, Erosion oder Heißgaskorrosion) ein, wie sie in Verbrennungsmaschinen auftreten.  Das Karlsruher Institut für Technologie arbeitet vorrangig an der Entwicklung intermetallischer Substratwerkstoffe, während die TU Darmstadt an der Synthese der keramischen Beschichtungsmaterialien forscht.

Graduiertenkollegs dienen vor allem der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses: „Wir freuen uns, mit der Qualifizierung von Doktorandinnen und -Doktoranden im Rahmen dieses thematisch fokussierten Forschungsprogramms einen wichtigen Beitrag für den Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Deutschland leisten zu können“, kommentiert PD Dr.-Ing. Mathias Galetz, Vorstand des DFI und Leiter der Arbeitsgruppe Hochtemperarturwerkstoffe. „Damit unterstreicht das DFI seine wichtige Rolle in der Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern“, so Galetz weiter. Aktuell bildet das DFI mehr als 30 Doktoranden und Postdoktoranden im laufenden Forschungsbetrieb aus.

Weitere Informationen finden Sie auf der GRK-Homepage

DECHEMA-Korrosionszentrum auf der Virtual EUROCORR 2020

03.09.2020

Das DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) beteiligt sich mit sechs wissenschaftlichen Beiträgen am diesjährigen europäischen Korrosionskongress EUROCORR. Das jährliche internationale Treffen zur Korrosionsforschung findet vom 7. September bis 11. September 2020 erstmals virtuell statt (www.eurocorr.org). Darüber hinaus präsentiert das DECHEMA-Korrosionszentrum sein umfangreiches Leistungsangebot auf der konferenzbegleitenden virtuellen Ausstellung.

Die Präsentationen der DFI-Wissenschaftler aus den Arbeitsgruppen „Korrosion“ und „Hochtemperaturwerkstoffe“ reichen von Themen wie dem Korrosionsverhalten von additiv gefertigten Bauteilen unter Metal Dusting Bedingungen, über die Verschleißeigenschaften von NiAl-, Titan- und TiAl-Werkstoffen für den Einsatz in der Medizintechnik und der Luftfahrt bis hin zur Untersuchung von Korrosionsphänomenen an kathodisch geschützten Rohrleitungen. Zwei Arbeitsgruppenleiter des DFI, Prof. Dr.-Ing. Wolfram Fürbeth und PD Dr.-Ing. Mathias Galetz, betreuen dabei als Mitglieder des internationalen wissenschaftlichen Komitees insbesondere die Vortragsreihen zu Beschichtungen und Überzügen sowie zur Hochtemperaturkorrosion.

Auf der parallel stattfindenden virtuellen Ausstellung präsentieren die Experten des DECHEMA-Korrosionszentrums ihr Angebot im Bereich der elektrolytischen und Hochtemperatur-Korrosion. Von der Beratung zu korrosionsbeständigen Werkstoffen bis hin zur Entwicklung von Korrosionsschutzschichten und individuellen Korrosionstests und Lösungsansätzen deckt das DECHEMA-Korrosionszentrum dabei die gesamte Breite an Material- und Prozessfragen der Industrie ab.

Der europäische Korrosionskongress EUROCORR ist das jährliche Treffen der europäischen Föderation Korrosion (EFC), auf dem  führende Korrosionsexperten aus Wissenschaft und Industrie in Dialog treten und ihre neuesten Forschungen im Bereich der Korrosion und des Materialschutzes vorstellen.  In diesem Jahr wird der Kongress angesichts der aktuellen Pandemie-Situation als Online-Veranstaltung stattfinden. Damit wird auch in schwierigen Zeiten eine Plattform für den wissenschaftlichen Austausch von Experten und Nachwuchswissenschaftlern geboten, die Forschungsschwerpunkte im Bereich der Korrosion haben.

Weit mehr als „Rost“: Korrosion geht alle an - World Corrosion Awareness Day

22.04.2020

Wo Metall zum Einsatz kommt, kann es zu Korrosionssschäden kommen – mit teilweise verheerenden Folgen. Der World Corrosion Awareness Day am 24. April 2020 soll darauf aufmerksam machen.          

Während Sie diesen Artikel lesen, zerbröseln weltweit mehr als 1.000 Kilogramm Stahl durch Korrosion. Leise und irreversibel. Korrosion und die damit verbundenen Schäden werden meistens erst dann wahrgenommen, wenn massives Materialversagen eingetreten ist, das im schlimmsten Fall Menschenleben kostet. Der Einsturz der Morandi-Brücke im italienischen Genua im Jahr 2018 dürfte eines der traurigsten Ereignisse der jüngeren Vergangenheit gewesen sein, das durch Korrosionsschäden verursacht wurde und in den Medien und der Gesellschaft große Beachtung gefunden hat. Was der Verbraucher meist als „Rost“ kennt, ist ein gravierendes Problem:  Korrosion kann überall dort entstehen, wo metallische Bauteile eingesetzt werden.  Der „World Corrosion Awareness Day“ am 24. April 2020 weist auf dieses häufig auftretende, oft unterschätzte Schadensphänomen hin.

Hoher wirtschaftlicher Schaden durch Korrosion

Die jährlichen Verluste, die in einem Industrieland wie Deutschland durch Korrosion verursacht werden, entsprechen in etwa 3-4 % des Bruttoinlandsproduktes. Damit sind allein in Deutschland im Jahre 2019 zwischen 110 und 140 Milliarden Euro durch Korrosionsschäden verloren gegangen. Korrosion vernichtet wertvolle Ressourcen und ist zudem häufig mit hohen Folgekosten für die Industrie verbunden.  Gute Korrosionsschutzkonzepte stellen vor diesem Hintergrund einen enormen Wirtschaftsfaktor dar.

Langjährige DECHEMA-Expertise im Bereich Korrosionsforschung

Das DECHEMA-Forschungsinstitut in Frankfurt am Main betreibt seit mehr als 50 Jahren Korrosionsforschung und deckt dabei ein breites Spektrum an Korrosionsphänomenen ab, von wässrigen Umgebungen bis hin zu sehr heißen Gasatmosphären. Erstes Ziel der Korrosionsforscher ist es, zu verstehen, wie Korrosion entsteht. Auf dieser Grundlage entwickeln sie Korrosionsschutzkonzepte und korrosionsbeständige Werkstoffe, um zukünftige Korrosionsschäden zu vermeiden. Mit dieser Expertise hilft das DECHEMA-Korrosionszentrum auch Industrieunternehmen dabei, Korrosionsprobleme zu vermeiden.

Erfolgreiche Projektbeispiele

Zwei konkrete Projektbeispiele zeigen, wie durch die enge Zusammenarbeit zwischen dem DECHEMA-Forschungsinstitut mit Industriepartnern Korrosionsprobleme besser erkannt, verstanden und vermieden werden konnten:

So wurde in den letzten Jahren unter anderem ein Phänomen untersucht, mit dem viele Nutzer von Gasthermen konfrontiert sind - ohne dass sie wissen, dass es sich um Korrosion handelt. Bei der Verbrennung von Erdgas kann sich Schwefelsäure bilden, die sich auf dem Wärmetauscher in der Therme niederschlägt. Diese Schwefelsäure greift das Material an; dadurch verstopfen die feinen Kanäle  des Wärmetauschers. Die Therme fällt aus, muss gereinigt oder gar ausgetauscht werden. Durch ein besseres Verständnis der hierbei ablaufenden Korrosionsprozesse können Gasthermen künftig gezielt konstruiert und eingestellt werden, so dass die Korrosion eingedämmt wird.

Deutlich größer dimensionierte Wärmetauscher sind zum Beispiel in Müllverbrennungs- oder Biomasseanlagen verbaut, um die Abwärme als Dampf energetisch nutzen zu können. Je nach Brennstoffen und Betriebsweise haben die Metallrohre in diesen Anlagen häufig eine Lebensdauer von nur einem bis zwei Jahren und müssen dann aufwendig repariert werden. Die Wissenschaftler analysierten in unterschiedlichen Anlagen, welche Elemente und Mechanismen jeweils besonders zur Korrosion beitragen. Auf dieser Basis kann Anlagen spezifisch die Lebensdauer der Rohre deutlich verlängert werden.