Korrosionsverhalten thermisch gespritzter ZnAl15-Korrosionsschutzschichten

Von:

Martin Andreas Knoch

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Im Rahmen der Energiewende nimmt die regenerative Stromerzeugung durch Windkraft auf See eine entscheidende Rolle ein. Die dazu eingesetzten Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) bestehen aus Gründungsstruktur, Turm, Gondel und Rotorblättern. Die Gründungsstruktur und der Turm werden aus Baustählen gefertigt, die in maritimer Umgebung keinen ausreichenden Korrosionswiderstand aufweisen. Gemäß den gängigen Normen werden passiv schützende organische Korrosionsschutzschichten empfohlen, die keine ausreichende Robustheit aufweisen. Durch die Kombination mit robusten, aktiv schützenden metallischen Beschichtungen in Duplexsystemen können die Vorteile aktiv und passiv schützender Systeme kombiniert werden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein kostengünstiges Duplexsystem auf ZnAl15-Basis entwickelt. Durch eine angepasste Substratvorbehandlung können die Gesamtkosten zur Applikation der ZnAl15-Schicht um bis zu 10 % reduziert werden. Weiterhin wurde der Einfluss verschiedener Prozessparameter beim Lichtbogendrahtspritzen auf die Schichteigenschaften analysiert und das Korrosionsverhalten der dabei erzeugten ZnAl15-Schichten untersucht. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass thermisch gespritztes ZnAl15 aufgrund der raschen Erstarrung metastabile Phasen enthält, die das Korrosionsverhalten maßgeblich beeinflussen. Der etablierte Korrosionsmechanismus langsam erstarrter ZnAl-Legierungen ist nicht übertragbar. Die ZnAl15-Schichten versagen durch die Bildung von Rissen in Korrosionsprodukten, deren Bildung an der metastabilen ZnAl-Phase signifikant reduziert ist. Durch eine angepasste Prozessführung konnte eine signifikante Standzeiterhöhung erzielt werden, wodurch das entwickelte Schichtsystem für einen wartungsfreien Betrieb von 25 Jahren geeignet ist.