Empowering PVD for corrosion protection : TiMgGdN coatings with game‐changing corrosion performance: A genuine competitor to electroplated chromium

Hoche, Holger ; Ulrich, Thomas ; Kaestner, Peter ; Oechsner, Matthias (2024)
Empowering PVD for corrosion protection : TiMgGdN coatings with game‐changing corrosion performance: A genuine competitor to electroplated chromium.
In: Vakuum in Forschung und Praxis, 36 (2)
doi: 10.1002/vipr.202400813
Artikel, Bibliographie

Dies ist die neueste Version dieses Eintrags.

Kurzbeschreibung (Abstract)

A novel, monolithic DC‐magnetron sputtered TiN+MgGd coating, only 3 to 5 μm thick, effectively protects steel substrates from corrosion. This achievement is due to alloying of TiN with MgGd, which not only maintains the renowned wear resistance of TiN coatings, but potentially improves it through optimized deposition parameters.

The key to the enhanced corrosion resistance lies in the addition of magnesium (Mg) and gadolinium (Gd). It reduces the coating's free corrosion potential, thereby mitigating the driving force for galvanic corrosion between coating and substrate. Moreover, at specific Mg to Gd ratios, a cathodic protection effect can be observed. Crucially, the presence of Gd is essential for this performance. It imparts hydrophobicity to the coating surface, reinforces a passivating layer and significantly enhances defect tolerance.

This discovery paves the way for a sustainable alternative to electroplated chromium or combined electroplating and PVD, offering superior corrosion protection with minimal coating thickness.

Typ des Eintrags:

Artikel

Erschienen:

2024

Autor(en):

Hoche, Holger ; Ulrich, Thomas ; Kaestner, Peter ; Oechsner, Matthias

Art des Eintrags:

Bibliographie

Titel:

Empowering PVD for corrosion protection : TiMgGdN coatings with game‐changing corrosion performance: A genuine competitor to electroplated chromium

Sprache:

Englisch

Publikationsjahr:

April 2024

Ort:

Weinheim

Verlag:

Wiley-VCH

Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe:

Vakuum in Forschung und Praxis

Jahrgang/Volume einer Zeitschrift:

(Heft-)Nummer:

DOI:

10.1002/vipr.202400813

Zugehörige Links:

TUprints Zweitveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract):

This discovery paves the way for a sustainable alternative to electroplated chromium or combined electroplating and PVD, offering superior corrosion protection with minimal coating thickness.

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

PVD für den Korrosionsschutz ‐ TiMgGdN‐Beschichtungen mit bahnbrechender Korrosionsleistung: Ein echter Konkurrent für galvanisch abgeschiedenes Chrom

Die an der TU Darmstadt entwickelte TiN+MgGd‐Schicht ermöglicht einen für PVD‐Schichten einzigartigen Korrosionsschutz. Die Schutzwirkung wird bereits in dem für PVD‐üblichen Schichtdickenbereich zwischen 3 μm und 5 μm erzielt. Gleichzeitig wurde die für PVD‐TiN bekannte Verschleiβbeständigkeit aufrechterhalten, bzw. durch Anpassung der Beschichtungsparameter verbessert. Die Legierung von Magnesium (Mg) und Gadolinium (Gd) zu TiN verringert das freie Korrosionspotential der Beschichtung und reduziert damit die Triebkraft für die galvanische Korrosion zwischen Beschichtung und Substrat an Fehlstellen. Bei einem bestimmten Verhältnis von Mg zu Gd wurde ein kathodischer Schutzeffekt beobachtet. Gd ist für die Korrosionsbeständigkeit unerlässlich, da es die Oberfläche der Beschichtung hydrophob macht, eine stabile Passivschicht bildet und die Fehlstellentoleranz deutlich erhöht. Damit existiert erstmals ein PVDSchichtsystem als konkurrenzfähige und nachhaltige Alternative zu galvanischen und chemischen Beschichtungen.

Deutsch

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde - Zentrum für Konstruktionswerkstoffe - Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt (IfW-MPA)

Hinterlegungsdatum:

12 Jun 2024 14:27

Letzte Änderung:

12 Jun 2024 14:27

PPN:

Export: