Smarte Beschichtungen machen Korrosionsschäden sichtbar

Smarte Beschichtungen, die auf Stahlkonstruktionen in einem frühen Stadium Korrosion sichtbar machen, sind schon erfolgreich auf dem Markt. Allerdings ist es immer noch eine große Herausforderung, umweltfreundliche Beschichtungen mit diesen Eigenschaften herzustellen, die sich auch für Stahlbauten in Offshore-Anwendungen eignen.

In einem Anfang 2023 abgeschlossenen Forschungsprojekt an der Universität in Aveiro, Portugal, entwickelten die Wissenschaftler ein Nanoadditiv auf Basis von Hexacyanoferrat, eingebettet in ein Mg/Al-LDH (Layered Double Hydroxide), und untersuchten dessen Wirkungsweise als Indikator für beginnende Korrosion. Der Mechanismus beruht auf der Fähigkeit von Hexacyanoferrat-Ionen mit Eisenkationen zu reagieren, die beim Korrosionsprozess entstehen und hierbei ein blaues, kolorimetrisches Signal abgeben. Gleichzeitig sorgen die LDH-Trägermoleküle für eine kontrollierte Abgabe von aktiven Ionen während des Korrosionsprozesses.

Das Nanoadditiv wurde in konventionelle, transparente, wasserbasierende Polyurethanbeschichtungen implementiert. Die Kompatibilität des Additivs mit der Polymerformulierung und die resultierenden Charakteristika der Oberfläche wurden u.a. hinsichtlich des rheologischen Verhaltens, der Struktur, der Morphologie sowie der thermischen und mechanischen Eigenschaften (Haftung, Härte) untersucht.

Weiterhin stand für die Forscher im Fokus, dass alle Komponenten der Beschichtungen keine Toxizität gegenüber Meeresorganismen aufweisen durften. Das Additiv auf Basis von Hexacyanoferrat erwies sich bei Salzsprühtests im Labormaßstab als wirkungsvoll: Noch bevor Korrosionsbestandteile detektiert wurden, konnten die kolorimetrischen Signale registriert werden.

Weitere Forschungsarbeiten konzentrieren sich jetzt auf Offshore-Anwendungen im Großmaßstab. Gefördert hat das Projekt die Stiftung für Wissenschaft und Technologie in Portugal (FCT).