Abscheidung von Aluminiumlegierungen als Cadmiumersatz

Oberflächen 07. 02. 2021

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Von Thomas Linckh, Julia Eckert und Klaus Schmid, Fraunhofer-Institut IPA, Stuttgart

Aluminiumlegierungsschichten könnten zukünftig eine interessante Alternative für Cadmiumschichten darstellen. Cadmierte Bauteile kommen derzeit vorwiegend für den kathodischen Korrosionsschutz in der Luft- und Raumfahrtindustrie zum Einsatz. Aufgrund des negativen Normalpotentials von Aluminium lässt sich dieses nicht aus wässriger Lösung abscheiden, weshalb aprotische Elektrolytsysteme zum Einsatz kommen müssen. Basierend auf einem Lösemittel, ent­wickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ein Verfahren zur Abscheidung von Aluminiumlegierungsschichten, mit dem Ziel, diese als möglichst vollständigen Ersatz von Cadmium einsetzen zu können.

1 Motivation

Cadmium wurde lange Zeit für den kathodischen Korrosionsschutz branchenübergreifend eingesetzt [1]. Da Cadmium allerdings giftig ist und die unter Itai-Itai-Krankheit bekannte Vergiftung hervorrufen kann, wurde der Einsatz mit der EU-Altautoverordnung und der RoHS-Richtlinie (Restriction of the use of Hazardous Substances in Electronic and Electrical Equipment) größtenteils untersagt [2-4]. Einzig in der Luft- und Raumfahrt­industrie ist der Einsatz aufgrund noch nicht vorhandener gleichwertiger Alternativen erlaubt. Diesbezüglich haben sich auch keine Änderungen aufgrund der Neuregelung des Chemikalienrechts innerhalb der EU durch die REACh-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) ergeben, in der Cadmium und ­Cadmiumsalze als besonders besorgniserregende ­Stoffe eingestuft werden [5]. Dennoch wird seitens der verschiedensten Industriezweige aus Umwelt- und Gesundheitsaspekten seit langem nach einem Ersatz für Cadmium geforscht, ohne dass sich hierbei ein breit einsetzbares System durchsetzen konnte.

2 Grundlagen

2.1 Anwendungen von ­Cadmium in Luft- und Raumfahrt

Anwendung finden cadmierte Bauteile in der Luft- und Raumfahrtindustrie vor allem an Verbindungselementen und Fahrwerkskomponenten, die zum Teil aus hoch- und höchstfesten Stählen gefertigt werden. Aufgrund ihres negativeren Korrosionspotentials im Vergleich zu Stahl, fungiert die Cadmium­schicht als kathodischer Korrosionsschutz. Hierbei wird die Cadmiumschicht zur Anode

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