English

Corrosion Resistance and Formability of Ultrathin Plasma Polymer Films on Galvanised Steel

Abstract:

Corrosion resistant polymer/zinc interfaces are of high importance for organically coated or adhesively bonded galvanised steel substrates. Plasma technology like e.g. plasma enhanced chemical vapour deposition has become an industrial relevant and environmentally friendly dry process at atmospheric or reduced pressures to modify oxides and oxide covered metal surfaces. Stretch forming of galvanised steel coated with ultra-thin SiO2-like plasma polymer films with varying film thickness was performed to study the formation of defects in the plasma polymer films and their relevance for the corrosion protection properties of the coated substrate. The study of the interfacial electrode potentials and the correlated cathodic de-adhesion kinetics of polymer coated thin film modified substrates showed that the interfacial oxygen reduction is already strongly inhibited by SiO2-like films with a thickness of 10 nm. However, uniaxial stretching of these thin film coated metal substrates leads to a formation of nanoscopic defects, which are characteristic for highly crosslinked films on ductile substrates. Microscopic, electrochemical and spectroscopic methods were combined to correlate the size and distribution of these nanoscopic defects with the macroscopic corrosive de-adhesion mechanisms and the corresponding kinetics for organically coated substrates.

Deutsch

Korrosionsschutz und Umformverhalten von ultradünnen Plasma-Polymer Filmen auf verzinktem Stahl

Zusammenfassung:

Korrosionsbeständige Polymer/Zink Grenzflächen sind von großer Bedeutung für organisch beschichtete oder verklebte Stahl Substrate. Verschiedene Plasma-Technologien, wie z. B. plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, haben sich zu relevanten industriellen und umweltfreundlichen Verfahren bei atmosphärischem oder niedrigem Druck entwickelt um Oxide und oxidbedeckte Metalloberflächen zu modifizieren. Umformung von verzinktem Stahl mit ultra-dünn beschichteten SiO2 Plasma Polymerfilmen mit unterschiedlichen Schichtdicken wurde durchgeführt, um die Bildung von Defekten in diesen Schichten zu untersuchen und ihre Relevanz für die Korrosionsschutz-Eigenschaften des beschichteten Substrats zu ermitteln. Die Untersuchung des Grenzflächen-Elektrodenpotentials und die damit zusammenhängende kathodische Enthaftungskinetik der Polymer beschichteten Substrate zeigen, dass die Sauerstoffreduktion an der Grenzflächen bereits durch SiO2 Filme mit einer Dicke von 10 nm sehr stark gehemmt ist. Allerdings führt einachsige Dehnung dieser Dünnschicht beschichteten Metall-Substraten zu einer Bildung von nanoskopischen Defekten die charakteristisch sind für stark vernetzte Filme auf duktilen Substraten. Mikroskopische, elektrochemische und spektroskopische Methoden wurden kombiniert um Zusammenhänge herzustellen zwischen der Größe und Verteilung dieser nanoskopischen Defekten, dem makroskopisch korrosiven Enthaftungsmechanismus und der entsprechenden Kinetik für organisch beschichteten Substraten.