Electrochemical deposition of high-purity magnesium layers from Grignard-reagents

Grignard-Verbindungen in Tetrahydrofuran bieten die Möglichkeit hochreine Magnesiumschichten elektrochemisch abzuscheiden. Zusätzlich verhindern sie eine Passivierung reiner Magnesiumoberflächen. In dieser Arbeit werden elektrochemische Verfahren zur Magnesiumbeschichtung von Folienmaterial und Werkstoffen komplexer Geometrie erarbeitet. Für die Umsetzung wird eine experimenteller Aufbau unter Schutzgasatmosphäre realisiert, der Wasser- und Sauerstoffkontakt mit der reaktiven Magnesiumoberfläche minimiert. Ein guter Haftverbund bei der Beschichtung wird über Schleifprozesse und einen in situ Ätzschritt in der jeweiligen Grignard-Verbindung unmittelbar vor der Beschichtung ermöglicht. Für komplexe Geometrien wird dies um einen weiteren Ätzschritt in triflathaltigen Ionischen Flüssigkeiten erweitert, der einen homogenen Abtrag der Oberflächenhydroxide und -Oxide gewährleistet. Für die Magnesiumabscheidung werden magnesiumorganische Verbindungen mit verschiedenen organischen Resten untersucht. Es erfolgt eine Charakterisierung des elektrochemischen Verhaltens und der abgeschiedenen Magnesiumschichten. Betrachtet werden Morphologie, Schichthaftung, mechanische Belastbarkeit und die Korrosionsbeständigkeit. Letztere wird über Auslagerung in körperähnlichen Flüssigkeiten verwirklicht. Es zeigen sich Grignard-Reagenzien, aus denen homogene, deckende und hochreine Magnesiumschichten abgeschieden werden. Diese weisen in Verbindung mit den Ätzverfahren und einer thermischen Behandlung eine gute Schichthaftung auf. Die mechanische Belastbarkeit unter Verformung bleibt hinter den gestellten Erwartungen zurück, was an mehreren Untersuchungen verdeutlicht wird. Ebenfalls lässt sich die Korrosionsrate durch eine Beschichtung mit hochreinem Magnesium nicht merklich reduzieren. Diese Ergebnisse werden beim komplexen Werkstück reproduziert, welches mit einem speziell gestalteten Beschichtungsaufbau homogen und gut haftend beschichtet wird.Grignard reagents in Tetrahydrofuran allow the electrochemical deposition of Magnesium layers. Furthermore they prevent the passivation of pure Magnesium surfaces. In this work electrochemical procedures for the deposition of Magnesium on foil materials and materials of complex geometry are developed. For this purpose an experimental setup in an inert gas atmosphere is established, where water and oxygen contact with the reactive magnesium surface are minimized. Grinding and an in situ etching step directly prior to coating lead to good adhesion. For complex geometries an extra etching step in triflate ionic liquids is introduced that ensures homogeneous removal of surface oxides and hydroxides. Magnesium organic reagents with different organic groups are investigated for magnesium deposition. Their electrochemical behavior is characterized and the deposited layers evaluated. Therefore their morphology, adhesion, mechanical integrity and corrosion properties are investigated. Corrosion experiments are conducted in simulated body fluids. Grignard reagents are found from which homogeneous and completely covering high purity magnesium layers are deposited. They show good adhesion in combination with the used etching procedures and a thermal treatment. The mechanical integrity under deformation cannot fulfill earlier placed expectations. Moreover, it is shown that the corrosion rate cannot be reduced significantly through the application of a high purity magnesium coating process. These results are reproduced on the materials of complex geometry. The coating process leads to homogeneous and good adherent layers on complex geometries using a specially designed coating setup