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Zusammenfassung
  • Aluminiumlegierungen sind wichtige Leichtbauwerkstoffe, deren chemisch heterogene Oberflächen elektrochemische Aktivität und Korrosion begünstigen. Diese Dissertation untersucht, ob komplementäre nanometerskalige Modifikationen, angepasst an die lokale Oberflächenchemie, Grenzflächen wirksam passivieren können. Untersucht wurden additiv gefertigtes AlSi10Mg und AW2024; Modellsubstrate ergänzten diese. Oberflächenchemie, Benetzbarkeit und Elektrochemie wurden spektroskopisch, mikroskopisch und elektrochemisch analysiert.Das Si-haltige Polymer PDMS konnte auf AlSi10Mg-Oberflächen im Ausgangszustand sowie nach Politur und Ätzung immobilisiert werden. Die Ergebnisse deuten auf eine höhere Affinität von PDMS zu Si-/SiOx-reichen Bereichen hin. Daher wurde eine SiOx-Zwischenschicht als Adhäsionsschicht eingeführt, wodurch die elektrochemischen und korrosionsbezogenen Eigenschaften verbessert wurden. Für AW2024 wurde eine ODPA/ODT-Strategie gewählt, um Al-oxidreiche und Cu-reiche Bereiche komplementär zu adressieren. ToF-SIMS an einer AlCu5.9 Modelllegierung zeigte eine bevorzugte Lokalisierung ODT-abgeleiteter Spezies an Cu-reichen Phasen, während ODPA-abgeleitete Spezies breiter verteilt waren. Auf AW2024 zeigte die kombinierte ODPA/ODT-Behandlung Hinweise auf reduzierte elektrochemische Aktivität. Insgesamt zeigt die Arbeit, dass heterogene Aluminiumlegierungen durch Kombinationen molekularer, polymerer und anorganischer Modifikationen wirksamer passiviert werden können.
Abstract
  • Aluminum alloys are important lightweight materials whose chemically heterogeneous surfaces promote electrochemical activity and corrosion. This dissertation investigates whether complementary nanometer-scale modifications, tailored to the local surface chemistry, can effectively passivate such interfaces. The work focuses on additively manufactured AlSi10Mg and AW2024; model substrates supported the investigations. Surface chemistry, wettability, and electrochemical behavior were analyzed by spectroscopic, microscopic, and electrochemical methods.The Si-containing polymer PDMS was immobilized on both as-built as well as polished and etched AlSi10Mg surfaces. The results indicate a higher affinity of PDMS toward Si-/SiOx-rich regions. Therefore, a SiOx interlayer was introduced as an adhesion-promoting layer, improving the electrochemical and corrosion-related properties. For AW2024, an ODPA/ODT strategy was selected to complementarily address Al-oxide-rich and Cu-rich regions. ToF-SIMS on a model AlCu5.9 alloy showed preferential localization of ODT-derived species at Cu-rich phases, whereas ODPA-derived species were more broadly distributed. On AW2024, the combined ODPA/ODT treatment indicated reduced electrochemical activity. Overall, this work shows that heterogeneous aluminum alloys can be passivated more effectively by combining molecular, polymeric, and inorganic modifications.
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