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Robuste pH-responsive Selbstheilungsbeschichtung für Magnesiumlegierungen
Ein neues zweischichtiges Beschichtungssystem zeigt, wie Tanninsäure und Cer-Ionen im Zusammenspiel den Korrosionsschutz von Magnesiumlegierungen signifikant verbessern.
Magnesiumlegierungen gelten als vielversprechende Werkstoffe in der Industrie, sind jedoch stark korrosionsanfällig. Ein Forschungsteam aus China hat nun ein neuartiges, pH-responsives Selbstheilungssystem entwickelt, das auf einer zweischichtigen Struktur basiert. Die untere Schicht ist eine durch Phytinsäure erzeugte Konversionsschicht, die nicht nur die Haftung verbessert, sondern auch als Reservoir für Cer-Ionen dient. Darauf aufgebracht ist eine Epoxidharzschicht, in die Tanninsäure-beladene, mesoporöse Silikapartikel eingebettet sind, die zusätzlich mit Chitosan verkapselt wurden.
Lesetipp: Korrosionsschutz durch Beschichtungen
Metalle gehören zu den wichtigsten Werkstoffen des täglichen Lebens und sollten vor Korrosion, die optische Fehler, Sicherheitsmängel und am Ende wirtschaftliche Schäden verursachen kann, geschützt werden. Das Buch „Korrosionsschutz durch Beschichtungen“ der Autoren Jörg Sander et al. bietet ein aktuelles Bild der Qualität und Chemie der Substratoberfläche, der fachgerechten Konversionsbehandlung, der Funktion von Harzen und antikorrosiven Pigmenten in Lacken sowie der neuesten Konzepte für den Korrosionsschutz.
Synergieeffekte für verbesserten Korrosionsschutz
Die Kombination der beiden Inhibitoren – Tanninsäure und Cer-Ionen – führt zu einer ausgeprägten Selbstheilungsfähigkeit der Beschichtung. Während die Phytinsäure-Schicht die Haftfestigkeit auf 8,32 MPa fast verdoppelt, sorgt die gesteuerte Freisetzung der Tanninsäure für eine pH-abhängige Reaktionsfähigkeit. In Langzeittests zeigte die Beschichtung einen niedrigen Frequenzimpedanzmodul von 9,94 × 10¹⁰ Ω·cm² nach 60 Tagen – zwei Größenordnungen über der herkömmlichen Epoxidbeschichtung. Damit eröffnet das System einen vielversprechenden Ansatz für den Korrosionsschutz von Magnesium in anspruchsvollen Umgebungen.
Quelle: Wan, J. et al., Robust pH-responsive double-layered self-healing coating with synergistic effects of tannic acid and Ce ions applied on Mg alloy via the phytic acid pretreatment. Prog. Org. Coat. 203, 109152 (2025).
