Use of complementary testing technology for the evaluation of the characteristics of different systems

Abstract

Corrosion is a major concern in various industries, and protective coatings play a crucial role in mitigating this challenge by creating a barrier against corrosion-causing agents. Given the myriad of parameters involved, all of which influence the properties and performance of the coatings in different ways, an extensive range of tests exist to assess these individual influences.However, since it is not feasible to carry out all tests for every coating due to time and budget limitations, it is crucial to decide which tests should be carried out in each case.The overarching aim of this thesis was to establish standardized methods using as few lab tests as possible while at the same time maximizing the yield of data concerning the specimens under investigation. For this goal, an array of laboratory tests using various methods such as electrochemical impedance spectroscopy and salt spray testing was used to undertake a comprehensive examination of coating performance and attributes. A specific emphasis was laid on thermoset thin film primers with variations of the contained pigments, aiming to enhance corrosion resistance within industrial milieus. Furthermore, it was tried to examine the influence of substrate, layer thickness, and particle size on the performance, and to investigate how to reduce delamination, especially cathodic delamination.The thesis presents a thorough literature review on the performance of primers under different conditions as well as information on the occurrence and prevention of damage to coatings. The first chapter undertook an extensive characterization of several anti-corrosion pigments,resulting in the selection of two for further investigations. The second chapter optimized thin-film primer parameters, identifying a dry film thickness of 3 μm as effective corrosion protection under specific conditions. The third chapter investigated graphene nanoparticle additives' potential, highlighting both their promise and practical limitations. The fourth chapter assessed the influence of grinding time on particle size distribution and performance, suggesting implications for coating development. The fifth chapter delves into cathodic delamination,revealing intricate electrochemical and mechanical factors driving this phenomenon. The results of selected experiments were also published in the form of two papers.In conclusion, this thesis's multifaceted research enhances corrosion protection strategies for galvanized steel sheets. The insights gained from each chapter contribute to the development of more effective and durable corrosion protection solutions, with potential applications across various industries. Continued research in these areas promises to improve the understanding in the field and application of corrosion-resistant coatings.

Korrosion stellt in verschiedenen Branchen eine ernsthafte Herausforderung dar, und Schutzbeschichtungen sind von entscheidender Bedeutung, um diese Herausforderung zu bewältigen, indem sie eine Barriere gegen korrosionsverursachende Stoffe bieten. Aufgrund der Vielzahl an Parametern, die alle auf unterschiedliche Weise die Eigenschaften und Leistungsfähigkeit von Beschichtungen beeinflussen, gibt es eine umfangreiche Anzahl anTests zur Beurteilung dieser einzelnen Einflüsse. Da es jedoch aus Zeit- und Kostengründen nicht möglich ist, alle Prüfungen für jede Beschichtung durchzuführen, ist es essenziell zu entscheiden, welche Prüfungen im Einzelfall durchgeführt werden sollen.Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, standardisierte Methoden zu etablieren, um mit möglichst wenigen Labortests die Datenausbeute der untersuchten Proben zu maximieren. Zu diesem Zweck wurde eine Reihe von unterschiedlichen Methoden wie elektrochemische Impedanzspektroskopie oder Salzsprühtests durchgeführt, um eine umfassende Untersuchung der Beschichtungsleistung und Beschichtungseigenschaften durchzuführen. Ein besonderer Schwerpunkt wurde auf duroplastische Dünnschichtprimer mit Variationen der enthaltenen Pigmente gelegt, um die Korrosionsbeständigkeit in industriellen Umgebungen zu verbessern.Darüber hinaus wurde versucht, den Einfluss von Substrat, Schichtdicke und Partikelgröße auf die Leistung zu untersuchen und festzustellen, wie Enthaftung, insbesondere kathodische Delamination, reduziert werden kann.Die Arbeit enthält eine umfassende Literaturübersicht über die Fähigkeit von Primern unterverschiedenen Bedingungen sowie Informationen über das Auftreten und die Vermeidung von Schäden an Beschichtungen. Im ersten Kapitel wurde eine ausführliche Charakterisierung mehrerer Korrosionsschutzpigmente vorgenommen, die zur Auswahl von zwei für weitere Untersuchungen führte. Im zweiten Kapitel wurden die Parameter von Dünnschichtprimern optimiert und eine Trockenschichtdicke von 3 μm als wirksamer Korrosionsschutz unter bestimmten Bedingungen identifiziert. Das dritte Kapitel untersuchte das Potenzial von Graphen-Nanopartikel-Additiven und hob sowohl deren Leistungsfähigkeiten als auch praktische Einschränkungen hervor. Im vierten Kapitel wurde der Einfluss der Partikelmahldauer auf die Partikelgrößenverteilung und -leistung untersucht und mögliche Auswirkungen auf die Beschichtungsentwicklung aufgezeigt. Das fünfte Kapitel befasst sich mit der kathodischen Delamination und deckt komplizierte elektrochemische und mechanische Faktoren auf, die dieses Phänomen antreiben. Die Ergebnisse ausgewählter Experimente wurden auch in Form von zwei Arbeiten veröffentlicht. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vielfältigen Forschungsergebnisse dieser Arbeit Korrosionsschutzstrategien für verzinkte Stahlbleche verbessern. Die in jedem Kapitel gewonnenen Erkenntnisse tragen zur Entwicklung effektiverer und langlebigerer Korrosionsschutzlösungen mit potenziellen Anwendungen in verschiedenen Branchen bei.