de.wedoany.com-Bericht: Eine Studie der Technischen Universität Dänemark (Technical University of Denmark) verglich den Einfluss verschiedener Zinkpartikelmorphologien auf die Korrosionsschutzeigenschaften von zinkreichen Epoxidbeschichtungen. Es wurde festgestellt, dass durch Wärmebehandlung gebildete mehrkantige Zinkpartikel die kathodische Schutzzeit signifikant verlängern und die Rostausbreitung reduzieren können. Zinkreiche Beschichtungen werden häufig für den Schwerkorrosionsschutz von Stahl eingesetzt. Ihre Leistung hängt entscheidend von der elektrischen Verbindung zwischen den Zinkpartikeln und dem Substrat sowie der elektrochemischen Aktivität des Zinks selbst ab. Die Forscher verglichen Beschichtungen, die mit kommerziellem kugelförmigem Zink (ZRC-CB) und wärmebehandeltem Zink (T-ZRC-CB) hergestellt wurden. Letzteres wurde durch kontrolliertes Schmelzrekristallisieren bei 450 °C und anschließendes langsames Abkühlen mit 2 °C/min synthetisiert.
Beide Formulierungen enthielten die gleichen Zink- und Rußgehalte. Die wärmebehandelten Zinkpartikel wiesen polygonale und hexagonale Geometrien mit ausgeprägteren Kanten und Ecken auf, im Gegensatz zu den glatten kugelförmigen Partikeln der kommerziellen Referenz. Die XRD-Analyse zeigte, dass das behandelte Zink einen höheren Anteil an elektrochemisch aktiven Kristallflächen freilegte, insbesondere die Flächen (100), (101), (110) und (102), die eine höhere Oberflächenenergie und eine niedrigere Auflösungsenergie als die stabilere Fläche (002) aufweisen.
Messungen des Ruhepotentials (OCP) zeigten, dass die T-ZRC-CB-Beschichtung unmittelbar nach dem Eintauchen die kathodische Schutzschwelle erreichte und den kathodischen Schutz fast 70 Tage lang aufrechterhielt, deutlich länger als die 10 Tage der Referenzbeschichtung ZRC-CB. Die Bewertung der Rostausbreitung nach 30-tägiger Salzsprühexposition gemäß ISO 9227:2022 bestätigte die verbesserte Schutzwirkung: Die T-ZRC-CB-Beschichtung wies eine Rostausbreitung von nur 1,3 mm auf, während die Referenz 2,6 mm betrug. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) untermauerte diese Ergebnisse und zeigte einen früheren Anstieg der Impedanz der T-ZRC-CB-Beschichtung, was auf eine schnellere Zinkauflösung und die rasche Bildung isolierender Korrosionsprodukte zurückgeführt wird, die Poren abdichten und die Barriereeigenschaften verbessern. Haftungstests gemäß ASTM D3359 und EN ISO 4624:2023 bestätigten, dass beide Beschichtungen eine hervorragende Haftung auf sandgestrahltem Stahlsubstrat aufwiesen, wobei die Abreißfestigkeit von T-ZRC-CB etwa 10,2 MPa erreichte.
Die Leistungsverbesserung wird auf zwei komplementäre Mechanismen zurückgeführt. Erstens fördert die stärkere Freilegung elektrochemisch aktiver Kristallflächen eine schnellere und effizientere anodische Auflösung des Zinks. Zweitens erzeugt die kantige Geometrie der behandelten Partikel mehrere Kontaktpunkte zwischen den Zinkpartikeln sowie mit dem Rußnetzwerk, was die elektrische Verbindung im Vergleich zu den typischen Einzelpunktkontakten kugelförmiger Partikel verbessert. Bemerkenswerterweise verhinderte die Zugabe von Ruß vor der Wärmebehandlung eine übermäßige Partikelagglomeration, sodass die Partikelgrößenverteilung für Beschichtungsformulierungen geeignet blieb (D50 = 6 μm). Diese Erkenntnisse bieten einen praktischen Weg, um den langfristigen Korrosionsschutz von zinkreichen Epoxidbeschichtungen zu verbessern, ohne die Pigmentzusammensetzung zu ändern.
Quelle: Aminian, A. et al., Einfluss der Zinkpartikelmorphologie auf die Korrosionsschutzeigenschaften von zinkreichen Epoxidbeschichtungen. Progress in Organic Coatings (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110194
