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Korrosion und Korrosionsschutz von additiv gefertigten und laserbehandelten Aluminium 7075 Legierungen
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2023
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 04.04.2023
ger: Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Optimierung von adhäsiven und korrosiven Eigenschaften von Aluminium 7075 Legierungen durch die Verwendung von Laserprozessen. Die besonderen Eigenschaften der Aluminium 7075 Legierung werden durch intermetallische Phasen ermöglicht, welche die Legierung aber anfällig für lokale Korrosionsphänomene machen. Im ersten Teil werden Pulver der Al 7075 Legierung mit Nanopartikeln (TiC) oberflächlich modifiziert und dann mit einem Verfahren der Additiven Fertigung (3D Druck) verarbeitet. Die Nanopartikel werden als Keimbildner eingesetzt, um das Erstarrungsverhalten aus der Schmelze zu beeinflussen und die Mikrostruktur zu modifizieren. Eine weitere Möglichkeit die Oberfläche von Aluminiumsubstraten hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften zu modifizieren, sind Laser surface melting (LSM) Verfahren. Diese ermöglichen unter Verwendung von ambienten- und Inertgasbedingungen eine Homogenisierung der Oberfläche, ohne die Legierungsmatrix zu verändern. Zunächst werden etablierte mikroskopische (Digitalmikroskop, FE-REM) und spektroskopische Methoden (EDX, XPS, DRIFTS) verwendet, um die Veränderungen der Mikrostruktur und der Oxidschicht der Aluminiumlegierung zu analysieren. Die Legierungen wurden mit elektrochemischen Methoden (LSV, EIS) als auch in Auslagerungsversuchen auf ihre Korrosionsstabilität überprüft, wobei sich eine verbesserte Korrosionsresistenz gegenüber chloridhaltigen Elektrolyten zeigte. Außerdem wurden Organophosphonsäuren und Organosilane als monomolekulare Haftvermittler verwendet, um gesteigerte Adhäsionseigenschaften zu Epoxidverbindungen zu ermöglichen. Dabei konnten die notwendigen Schälkräfte um das sechzigfache gesteigert werden.
eng: The present work deals with the optimization of adhesive and corrosive properties of aluminum 7075 alloys by using laser processes. The special properties of Al 7075 alloy are enabled by intermetallic phases, which, however, make the alloy susceptible to localized corrosion phenomena. In the first part, powders of Al 7075 alloy are surface modified with nanoparticles (TiC) and then processed using an additive manufacturing (3D printing) process. The nanoparticles are used as nucleating agents to influence the solidification behavior from the melt and modify the microstructure. Another possibility to modify the surface of aluminum substrates concerning their surface properties are laser surface melting (LSM) processes. Using ambient and inert gas conditions, they allow homogenization of the surface without affecting the alloy matrix. First, established microscopic (digital microscope, FE-REM) and spectroscopic methods (EDX, XPS, DRIFTS) are used to analyze the changes in the microstructure and oxide layer of the aluminum alloy. The alloys were tested for corrosion stability by electrochemical methods (LSV, EIS) as well as in aging tests, showing improved corrosion resistance to chloridecontaining electrolytes. In addition, organophosphonic acids and organosilanes were used as monomolecular adhesion promoters to enable increased adhesion properties to epoxy compounds. In the process, the necessary peel forces could be increased by a factor of sixty