Klärung des spezifischen Korrosionsmechanismus an galvanischen CuNiCr-Überzugssystemen

Dekorative Chromzierleisten unterliegen seit einigen Jahren einer besonderen Korrosionsbeanspruchung im Prüffeld Russland („Russlandkorrosion“ bzw. „Russian-Mud Korrosion“), welche zu einer deutlich beschleunigten Zerstörung der optischen Eigenschaften des Überzugssystems führt. Ziel dieser Arbeit war daher die detaillierte Aufklärung des Korrosionsmechanismus der unterschiedlichen CuNiCr-Überzugssysteme, als Grundlage für die Entwicklung eines beschleunigten Korrosionsprüfverfahrens für die Qualitätssicherung und Produktentwicklung. Im ersten Schritt wurden dazu die im Prüffeld beanspruchten, schadhaften Überzugssysteme mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) untersucht. Anders als bisher publiziert, konnte bei mikroporigen Chrom(VI)-Überzugssystemen die Auflösung sowie die Unterwanderung des Chromüberzugs nachgewiesen werden. Ausgehend von einem Lochfraßmechanismus, erfolgt die anschließende Ausbreitung der Korrosion basierend auf dem Korrosionspotential der Einzelschichten, welches stark vom Material und den Elektrolyt-parametern beeinflusst wird. Die mikrorissigen Chrom(VI)‑Überzugssysteme aus dem Prüffeld zeigten dahingegen ausschließlich die Unterwanderung des Chromüberzugs. Basierend auf einer diffusionskontrollierten Spaltkorrosion und dem damit verbundenen niedrigem pH-Wert sowie hohem Chloridgehalt in den Mikrorissen, kommt es zur Aktivierung der Nickeloberfläche. Aufgrund der längeren Diffusionswege zum Rissgrund, bilden sich diese kritischen Korrosionsbedingungen zuerst im Bereich der Grenzfläche des mikrorissigen Nickel- und Glanznickelüberzugs aus. Es folgt die Auflösung der Nickelüberzüge in Abhängigkeit von der elektrolytspezifischen Potentialreihenfolge, die zur Unterwanderung und Destabilisierung des Chromüberzugs führt. Die mikroporigen Chrom(III)‑Überzugssysteme zeigen ein ähnliches Verhalten wie die mikroporigen Chrom(VI)‑Überzugssysteme, mit dem Unterschied, dass die untersuchten Systeme eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit gegenüber CaCl2-Elektrolyten besitzen. Daraus resultiert ein besseres Korrosionsergebnis in Korrosionsprüfverfahren auf Calciumchlorid-Basis.

For several years, decorative chromium plating system have been affected by a specific corrosive stress in Russia ("Russian mud corrosion"), which leads to a significantly accelerated destruction of the optical properties of the plating system. The aim of this thesis was therefore the detailed clarification of the corrosion mechanism of the different chromium plating systems, as a fundamental requirement for the development of an accelerated corrosion test method for quality assurance and product development. Therefore, defective coating systems from Russia were examined by scanning electron microscopy (SEM). In contradiction to current publications, dissolution as well as infiltration of the chromium plating could be demonstrated for microporous chromium(VI) plating systems. Starting from a pitting mechanism, the subsequent propagation of corrosion occurs based on the corrosion potential of the individual layers, which is strongly influenced by the material and electrolyte parameters. In contrast, the corrosive stressed microcracked chromium(VI) plating systems from Russia showed only an infiltration of the chromium coating. Based on the diffusion-controlled crevice corrosion and the associated low pH and high chloride content in the microcracks, the activation of the nickel surface occurs. Due to the longer diffusion paths towards the bottom of the crack, these critical corrosion conditions initially occur at the interface of the microcracked nickel and bright nickel coatings. This is followed by the dissolution of the nickel plating as a function of the electrolyte-specific electrochemical potential order, which leads to the infiltration and destabilization of the chromium layer. The microporous chromium(III) plating systems show a similar behaviour to the microporous chromium(VI) plating systems, with the difference that the investigated systems have an increased corrosion resistance to CaCl2-electrolytes. In principle, this leads to a better corrosion performance in corrosion test methods based on calcium chloride.

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