德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
碳纤维增强塑料与金属组成的抗腐蚀混合结构新概念

CFK金属组件

​问题

不同材料相结合是创新产品的最佳解决方案。碳纤维增强塑料(CFK)与轻金属的结合目前在轻质建筑中特别流行。然而,CFK组件可能引发金属连接件的电化学腐蚀,因为它们具有导电性,并且具有特别高的电化学电位。使金属失去稳定性,急剧增加腐蚀率,继而导致致命后果。

 

挑战

潜在危险来自于CFK组件上裸露的碳纤维,这些几乎都发生在制造和加工中。在与金属连接体进行电和电解接触时,自由纤维的腐蚀行为不仅会大大加快,而且还从根本上发生改变。例如,有效的抑制剂(如磷酸盐甚至铬酸盐)不再起保护作用。金属的腐蚀速度与CFK、腐蚀金属的表面积比成正比(所谓的 "面积规则")。有小缺陷的金属上的保护性涂层就会有特别高的腐蚀率。

 

解决方案

在所有避免电化学腐蚀的策略中,都必须考虑到技术边界条件和可能性。中断电接触、避免电解质桥等策略在理论上有效,但在技术上往往不可行,而其他措施可能会增加腐蚀的风险(金属连接件上的涂层)。对于每个新建造的混合结构,都必须考虑到腐蚀兼容设计的规则。我们将很高兴为您提供这方面的建议。

 

一个以目标为导向的策略是抑制CFK组件的电化学活性。例如,可以通过在CFK上涂抹适当的隔离层。在此电泳涂层特别具有创新性,因为腐蚀触发效应被用于涂层上,自由碳纤维就被非常有选择性地覆盖。


有铬酸盐颜料涂层的铝板经过1000小时的盐雾测试

阴极电镀的部件,加入了涂有Cr6+的铝板,

经过1000小时的盐雾测试

组合


以铜沉积标记,裸露的碳纤维的例子:

a) 切割边缘

b) 拆除剥离层后

c) 润湿性差

在弗劳恩霍夫制造工程与应用材料研究所(IFAM),就上述主题可以为您提供以下服务:

  1. 关于混合结构具体危险性的建议

    a. 确定反应区域

    b. 分析和评估真实的裸露情况

    c. 确定关键区域

  2. 评估和测试设计执行情况

  3. 根据具体情况量身制定补救和保护措施

  4. 评估和验证保护措施的有效性

  5. 开发新的保护措施,如基于涂层的保护措施