Der Sol-Gel Prozeß ermöglicht die Herstellung dünner Filme durch einfache Prozesse wie Tauch-, Sprüh- und Schleuderbeschichtung. Mikro- und Mesostruktur lassen sich dabei durch geeignete Wahl der Syntheseparameter präzise kontrollieren und die chemische Zusammensetzung kann durch Wahl der Vorläufer bestimmt werden.<br />Die vorliegende Arbeit verdeutlicht diese vielfältigen Einsatzgebiete von Sol-Gel Beschichtungsprozessen anhand von Anwendungen in drei unterschiedlichen Bereichen:<br />* Übergansmetalloxid-dotierte Filme aus amorphem SiO2 [SiO tief 2] mit geordneten Mesoporen * Beschichtung von Aluminium Pigmenten * Sol-Gel Beschichtungen für den Korrosionsschutz von Magnesium Legierungen Im ersten Teil der Arbeit wird die Herstellung und Charakterisierung von mesostrukturierten Übergangsmetalloxid-dotierten (Titan-, Eisen- und Hafniumoxid) SiO2-Filmen durch verdampfungsinduzierte Selbstanordnung beschrieben. Dazu wurden Tensid-Übergangsmetallalkoxid Komplexe hergestellt und als Template in einem Sol-Gel Tauchbeschichtungsprozeß eingesetzt. Unterschiedliche Mesostrukturen (2D-rechtwinklig zentriert, orthorhombisch flächenzentriert und lamellar) ließen sich dabei durch geeignete Wahl des Verhältnisses von Tensid: SiO2-Vorläufer einstellen. Der zweite Teil behandelt die Beschichtung von Aluminium Pigmenten. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein zweistufiges Verfahren entwickelt, bei dem das Pigment zuerst durch Sol-Gel Reaktionen von Tetraethoxysilan in eine SiO2-Schicht eingekapselt wurde, und die Oberfläche dann in einem zweiten Schritt durch Zugabe von Dimethyldimethoxysilan modifiziert wurde. Die so beschichteten Pigmente hatten die gewünschte hydrophobe Oberfläche und zeigten außerdem eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.<br /> Im dritten Teil werden Korrosionsschutzbeschichtungen für eine Magnesiumlegierung beschrieben. Unterschiedliche Sol-Gel Beschichtungen wurden in Kombination mit verschiedenen Vorbehandlungen der Mg-Oberfläche in Hinblick auf ihre Korrosionsschutzwirkung getestet. Die besten Werte ergaben sich bei einer Beschichtung mit einem Sol bestehend aus Methyltrimethoxysilan, Tetramethoxsilan und Trimethoxysilylpropylimidazol auf Substraten, die zuvor mit einer wäßrigen Mischung von Essigsäure und Natriumnitrat vorbehandelt wurden.<br />Mit diesem Verfahren wurde die Korrosionsrate um einen Faktor 2000 im Vergleich zu einem unbehandeltem Magnesiumsubstrat gesenkt.<br />
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The sol-gel process allows the preparation of thin films by such common processes as dipping, spinning and spraying. The micro- and mesostructure can be controlled by the reaction parameters and the chemical composition can be adjusted by the choice of the sol-gel precursors. This work points out the multiple properties of the sol-gel process by application in three different fields:<br />* Mesostructured transition metal oxide doped silica films * Coating of aluminum pigments * Sol-gel protective coatings for magnesium alloy The first part deals with the preparation and characterization of mesostructured transition metal oxide (titanium, iron and hafnium oxide) doped silica films by evaporation induced self-assembly (EISA).<br />Transition metal alkoxide - surfactant complexes were synthesized and used as templates in a sol-gel dip-coating process. Different mesostructures (2D-centered rectangular, face-centered orthorhombic and lamellar) were prepared by variation of the ratio surfactant: silica precursor. The second part describes coatings for aluminum pigments. In this work a two step process was developed in which the pigment was first encapsulated in a SiO2 layer by sol-gel reactions of tetraethoxysilane and modified in the second step by addition of dimethyldimethoxysilane.<br />The coated pigments had the desired hydrophobic surface and also excellent corrosion stability.<br />The third part deals with anti-corrosive coatings for a magnesium alloy.<br />Different sol-gel coatings were tested in combination with various pretreatments of the substrates with respect to corrosion protection.<br />The coating with the best performance was made from a sol consisting of methyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane and trimethoxysilylpropylimidazol on substrates that were pretreated with an aqueous solution of acetic acid and sodium nitrate. With this procedure the corrosion rate was reduced by a factor 2000 compared to the untreated magnesium alloy.
