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Sonochemische Abscheidung von korrosionshemmenden anorganischen Schichten auf Magnesiumlegierung AZ31 / vorgelegt von Chen Ni Liu ; Erstgutachter: Prof. Dr.-Ing. Guido Grundmeier ; Zweitgutachter: Prof. Dr. Matthias Bauer. Paderborn, 2018
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Zusammenfassung
1 Einleitung
1.1 Werkstoffwissenschaftliche Aspekte von Magnesiumlegierungen
1.2 Einsatzgebiete für Magnesiumlegierungen
1.2.1 Automobilbau
1.2.2 Implantate
1.3 Korrosion von Magnesium und Magnesiumlegierungen
1.3.1 Wässrige Korrosion
1.3.2 Korrosion unter physiologischen Bedingungen
1.4 Korrosionsschutz von Mg-Legierungen durch Beschichtungen
1.4.1 Arten von Beschichtungen
1.4.1.1 Organische Beschichtungen
1.4.1.2 Anorganische Beschichtungen
1.4.1.3 Metallische Überzüge
1.4.2 Verfahren zur Beschichtung von Mg-Legierungen
1.4.2.1 Abscheidung aus der Gasphase
1.4.2.2 Konversion
1.4.2.3 Anodisierung/ Plasmaelektrolytische Oxidation
1.4.2.4 Elektrodeposition
1.5 Wirkung und Nutzung von Hochleistungs-Ultraschall
1.5.1 Verhalten von Hochleistungs-Ultraschall im flüssigem Medium
1.5.1.1 Hochleistungs-Ultraschall im homogenen Flüssigkeits-Bulk
1.5.1.2 Hochleistungs-Ultraschall an flüssig-fest Grenzflächen
1.5.1.3 Hochleistungs-Ultraschall in Suspensionen
1.5.2 Ultraschall in der Werkstoff- und Schichtsynthese
1.6 Motivation
2 Grundlagen der analytischen Methoden
2.1 Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie gekoppelt mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie
2.2 Röntgenbeugung
2.3 Schwingungsspektroskopie
2.3.1 Fourier-transformierte Infrarot-Spektroskopie in Reflexion
2.3.2 Raman-Spektroskopie
2.4 Röntgenphotoelektronen Spektroskopie
2.5 Elektrochemische Impedanz Spektroskopie
2.6 Adhäsionsprüfung
2.6.1 90 -Schälkraftprüfung
2.6.2 Zugfestigkeitsprüfung
2.7 Untersuchung der Zytotoxizität
3 Experimentelles
3.1 Materialien und Chemikalien
3.2 Substratvorbehandlung
3.3 Sonochemische Schichtabscheidung
3.4 Geräte und Messeinstellungen
3.4.1 Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie mit fokussiertem Ionenstrahl und energiedispersiver Röntgenspektroskopie
3.4.2 Ionenpolierer
3.4.3 Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie
3.4.4 Raman-Spektroskopie
3.4.5 Röntgenphotoelektronen Spektroskopie
3.4.6 Röntgenbeugung
3.4.7 Elektrochemische Impedanz Spektroskopie
3.4.8 Haftungsprüfungen
3.4.9 Zytokompatibilitätstest
4 Ergebnisse und Diskussion
4.1 Sonochemische Abscheidung von Ceroxid-Beschichtungen
4.1.1 Problemstellung und methodischer Ansatz
4.1.2 Film Morphologie
4.1.3 Analyse der chemische Zusammensetzung
4.1.4 Untersuchung der Korrosionsinhibition
4.1.5 Untersuchung auf Selbstheilungsvermögen
4.1.6 Analyse nach Polarisation und Immersion im passivierenden Elektrolyt
4.1.7 90 Peel-Test
4.1.8 Schlussfolgerungen
4.2 Sonochemische Abscheidung von Cerphosphat-haltigen Schichten
4.2.1 Problemstellung und methodischer Ansatz
4.2.2 Morphologie der Schichten
4.2.3 Analyse der chemischen Zusammensetzung
4.2.4 Untersuchung der Korrosionsinhibition
4.2.5 Untersuchung des Selbstheilungsvermögens
4.2.6 Analyse nach Immersion im korrosiven Elektrolyt
4.2.7 90 Peel-Test
4.2.8 Schlussfolgerungen
4.3 Sonochemische Abscheidung von biomimetischen Hydroxylapatit-ähnlichen Schichten auf AZ31 zur kontrollierten Degradation in vivo und Erhöhung der Biokompatibilität
4.3.1 Problemstellung und methodischer Ansatz
4.3.2 Analyse der chemischen Zusammensetzung
4.3.3 Morphologie der Schichten
4.3.4 Untersuchung der Korrosionsinhibition
4.3.5 Analyse nach Immersion in m-SBF
4.3.6 Untersuchung der Zytokompatibilität
4.3.7 Zugfestigkeitsprüfung
4.3.8 Abscheidungsmechanismus
4.3.9 Schlussfolgerungen
5 Übergreifende Schlussfolgerungen und Ausblick
6 Anhang
6.1 Literaturverzeichnis
6.2 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis
6.3 Abbildungsverzeichnis
6.4 Tabellenverzeichnis
6.5 Liste publizierter Arbeiten
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