Physikalisch-chemische Untersuchungen von Grenzschichten auf metallischem Untergrund

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Messmethode der Impedanzspektroskopie und die der Relaxationsvoltammetrie als Untersuchungsmethode zur Entwicklung von organischen Barriereschutzbeschichtungen untersucht und deren Unterschiede dargestellt. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Analyse der Messdaten. Als Grundlage für die Auswertung der Messungen dienen physiko-chemische Modellvorstellungen, die das Verhalten des Messsystems während der Messung und die Eigenschaften der Beschichtung beschreiben sollen. Bisher wurde noch kein Modell gefunden, dass die Messungen der Impedanzspektroskopie und der Relaxationsvoltammetrie interpretieren kann. In dieser Arbeit wurde das 3-Prozessmodell und ein neu entwickeltes Modell, das Migrationsmodell, zur Beschreibung der relaxationsvoltammetrischen Messdaten dargestellt und diskutiert. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Darstellung verschiedener Anwendungsmöglichkeiten der beiden Messmethoden bei der Untersuchung von Beschichtungen. Hier wurden vor allem einfache und verlässliche Untersuchungsmethoden ausgewählt, die den Einfluss von Belastungsversuchen frühzeitig erkennen lassen. Hierzu zählt die Untersuchung der Reversibilität der Wasseraufnahme bei Temperaturwechselbelastung, Untersuchungen der Stabilität von Beschichtungen unter Chemikalienbelastung und unter Temperaturbelastung, der Einfluss von Bewitterungstests (Schwitzwasserbelastung, Salzsprühbelastung) sowie die Bestimmung der kritischen Pigmentvolumenkonzentration von organischen Beschichtungen. Ergebnis dieser Arbeit ist, dass die zur Zeit vorhandenen theoretischen Modelle zur Beschreibung der Messungen mit Hilfe der Impedanzspektroskopie und der Relaxationsvoltammetrie unzureichend sind und nur Teilaspekte der ablaufenden Prozesse während einer Messung beschreiben und erklären können. Beide Messmethoden bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in dem Bereich der Entwicklung von Korrosionsschutzbeschichtungen.

In this work it was shown the principle of the testing method of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and of relaxation voltammetrie (RV) and the differences of them as methods to analyze properties of organic barrier coatings. One aim was to analyze data of measurements. It is necessary to have a physical-chemical model to describe the behavior of the system during the measurement to get some information about the coating. Until now there exists no model with which it is possible to interpretate the measurements of EIS and RV. Even though the "3-process model" and a new model, the "migration model" were explained and discussed in this work. The second aim of the work is to show the practical use of the two methods for simple and reliable testing procedures in the examination of coatings, such as testing the reversibility of water uptake during a treatment of a temperature cycling test, testing the resistance of the coating against chemicals, testing the influence of weathering tests (e. g. salt spray test) and analyzing the critical pigment volume concentration of an organic barrier coating. The result of this work is that the existing models for interpretating the measurements of EIS and RV are insufficient and can only describe little aspects of the behavior of the system during the measurement. But both methods of analyzing have lots of special applications in the field of developing organic barrier coatings.