Publikationen

Früherkennung von Korrosionsschäden unter Lackschichten mit zerstörungsfreien lockin-thermografischen und mikroskopischen Methoden

Obwohl für die Abschätzung der Korrosionsbeständigkeit von lackierten Metalluntergründen in der Praxis vielfältige Kurztestarten und -bedingungen erprobt wurden, konnte bisher kein verbindlicher und zur Langzeitbewitterung hinreichend korrelierender Kurztest entwickelt werden. Um den großen Zeitaufwand bis zur Ausbildung von makroskopischen Korrosionserscheinungen zu umgehen, setzte sich das vorliegende Vorhaben das Ziel, mit einer verbesserten, empfindlicheren Diagnostik schon die Frühstadien der Korrosion zu detektieren.
Um einen sich entwickelnden Korrosionsschaden in einem frühen Stadium zerstörungs- und kontaktfrei zu prüfen, ist eine thermographische Methode (dynamisches Wärmeflussverfahren), insbesondere die Lockin-Thermografie besonders geeignet. Diese Methode ist nämlich in ihrer Entwicklung bezüglich Empfindlichkeit, Schnelligkeit und Handhabbarkeit inzwischen erheblich vorangeschritten. Die Bearbeitung dieses Projektes erfolgte in Zusammenarbeit des Forschungsinstituts für Pigmente und Lacke (FPL) mit dem Institut für Kunststoffprüfung und Kunststoffkunde (IKP) unter gemeinsamer Nutzung der vorhandenen Erfahrungen beider beteiligter Forschungsstellen.
Durch Anwendung eines empfindlichen, abbildenden Verfahrens, der Puls-Phasen-Thermografie (PPT) konnte auch unter Langzeitbewitterungsbedingungen der Korrosionsprozess schon so früh berührungslos und zerstörungsfrei erkannt werden, daß eine Charakterisierung der Korrosionsbeständigkeit bei signifikant reduzierter Versuchsdauer möglich wird. Die im Forschungsziel enthaltene Erarbeitung eines berührungslosen dynamischen Wärmeflussverfahrens zur Erkennung und Bewertung von Korrosionsfrühstadien wurde durch geeignete Modifizierung der PPT umgesetzt.
Um die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der hier beschriebenen thermografischen Analysemethode auf ein möglichst breites Anwendungsgebiet hin zu überprüfen, wurde nicht nur die Methode als solche optimiert, sondern auch umfangreiche Versuche mit Variation verschiedener Parameter durchgeführt. Auf vier praxisüblichen Substraten wurden vier unterschiedliche Beschichtungsstoffe eingesetzt (drei Korrosionsschutzgrundierungen und ein Klarlacksystem). Die zu detektierenden Korrosionsstellen wurden auch künstlich erzeugt (chemisch, mechanisch elektrochemisch), um auf diese Art definierte Fehlstellen zu erhalten. Die auf diese Weise geschädigten Proben wurden vor der Lackierung lichtmikroskopisch vermessen und nach der Lackierung mit der PPT zunächst der Anfangszustand charakterisiert. Anschließend wurden die Proben nach sukzessiver Schädigung (Labor-Kurzzeitbewitterung oder Langzeitbewitterung) in unterschiedlichen Zeitschritten erneut untersucht. Die PPT erwies sich als praktikabel für die Analyse von verdeckten Schadstellen und deren zeitlichen Veränderungen. Mit PPT ließen sich auch Unterschiede in Abhängigkeit der Substrate bzw. der Art der Beschädigungen unterhalb einer Beschichtung feststellen. Auch im Zweischichtaufbau (mit Klarlacküberzug) konnten gute Ergebnisse ohne Einschränkung  verzeichnet werden. Die Art der korrosiven Prozesse ist mit der PPT nicht festzustellen. Das Vorhandensein korrosiver Stellen im Frühstadium ist jedoch nachweisbar.

Dieses Forschungsvorhaben (AiF-FV-Nr. 13057N ) wurde aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) gefördert. Der Abschlussbericht ist bei der Deutschen Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung e.V. (DFO) zu beziehen.

Publikationen:
G. Riegert, G. Kunz, R. Nothhelfer-Richter, G. Busse Früherkennung von Korrosionsschäden unter Lackschichten mit zerstörungsfreien lockin-thermografischen Methoden, in "2. KKF-Kolloquium 2004", Gesellschaft für Korrosionsschutze.V. (GfKORR), ISBN 3-935406-12-6, p. 129-136, Frankfurt 2004.
G. Riegert, G. Kunz, R. Nothhelfer-Richter, G. Busse, Früherkennung von Korrosionsschäden unter Lackschichten mit lockin-thermografischen Methoden, in DGZfP Berichtsband 86-CD, Vortrag 8, p. 75-82, Thermografie-Kolloquium 2003, Stuttgart
G. Riegert, G. Kunz, R. Nothhelfer-Richter, G. Busse, Early detection of corrosion damage under coatings with thermographic methods. in: Proc. 13th International Conference on Thermal Engineering and Thermogrammetry (THERMO), Budapest 18. - 20. Juni 2003, pp. 93 - 98
R. Nothhelfer-Richter, G. Kunz, E. Klinke, C.D. Eisenbach, G. Riegert, G. Busse, Früherkennung von Korrosionsschäden bei Freibewitterung mit Hilfe thermographischer Prüfverfahren, in "Neue Entwicklungen zur Qualitätsprüfung in der Lackiertechnik", (DFO Technologietage, Band 50, p. 127-129, Münster 2002.