Beschichtungen für den Einsatz in Flüssigmetallen

Die gezielte Veränderung von Eigenschaften an der Oberfläche eines Strukturmateriales kann dessen Standzeit bei von außen auf das Material einwirkenden Beanspruchungen verlängern. Die durch Erzeugung einer Schicht eines zweiten Materials erreichbare Veränderung ist dabei am markantesten. Neben der Funktion, muss insbesondere die Haftung der Beschichtung auf dem Substrat gewährleistet sein und unter der Beanspruchung des Verbundes im Einsatzfall dauerhaft erhalten bleiben.

Für metallische Werkstoffe in Gegenwart von Flüssigmetallen ist in der Regel der Korrosionsschutz von übergeordneter Bedeutung. Sofern ein Minimum an im Flüssigmetall gelöstem Sauerstoff vorliegt, bieten sich insbesondere Korund (a–Al2O3) oder dieses Oxid bildende Beschichtungen an.

Derzeit entwickelte Beschichtungen für Stahl beruhen auf galvanischer Abscheidung von Aluminium aus einer ionischen Flüssigkeit und einer dreistufigen Wärmebehandlung, während der sich das Aluminium in der oberflächennahen Zone des Stahles löst und Aluminiumoxid auf der Oberfläche aufwächst. Der dazu erforderliche Sauerstoff stammt aus der Gasatmosphäre im Glühofen.

Die Arbeiten stehen im Zusammenhang mit der Entwicklung des Fusionsreaktors, für den bestimmte Bauteile vor Korrosion durch eine flüssige Lithium–Blei-Legierung geschützt sein müssen. Gleichzeitig soll die Oberfläche elektrisch nichtleitend sein und insbesondere der Durchtritt von Tritium durch die Bauteilwand reduziert werden. Aluminiumoxid kann alle drei Funktionen erfüllen.