Vanwege de gezondheidsrisico’s verbonden aan gebruik van chroom-6 (Cr6+) voor (onder andere) oppervlaktebehandeling tegen corrosie van aluminium wordt er hard gezocht naar alternatieven. Tot nog toe is het lastig gebleken alternatieven te vinden die een vergelijkbare goede bescherming bieden, met name voor toepassingen in zwaar corrosieve omstandigheden. Onderzoekers van onder andere de TU Delft hebben nu ontdekt dat een alternatief hechtingsmechanisme een ingewikkeld samenspel is tussen de ruwheid van het oppervlak (oppervlaktemorfologie) en de gebruikte oxide (oppervlaktechemie). Daarmee komen alternatieven voor Cr6+-oppervlaktebehandeling een stap dichterbij, ook voor lijmverbindingen in de vliegtuigbouw. Zij publiceren hierover in Nature's partner journal Materials Degradation.

Corrosiebescherming

Chroomzuuranodiseren (CAA) is al meer dan zestig jaar het traditionele elektrochemische proces om een dunne oxidelaag op aluminiumlegeringen te vormen als basislaag voor coating- of lijmapplicaties. Deze dunne oxidelagen zijn van essentieel belang voor de corrosiebescherming en duurzaamheid van (gelijmde) vliegtuigconstructies. De milieu- en gezondheidsrisico's bij gebruik van Cr6+ hebben echter geleid tot nieuwe Europese regelgeving (REACH, EC nr 1907/2006), die het gebruik ervan binnenkort (21 september is de zogenaamde 'sunset date') beperkt en in de nabije toekomst zal verbieden voor een breed scala aan toepassingen.

Samenspel van factoren

En alternatief met eenzelfde goede hechtingseigenschappen en duurzame bescherming is lastig te vinden, zo is gebleken. De onderzoekers onderzochten het fundamentele hechtings- en degradatiemechanisme aan het grensvlak tussen het oxide op aluminium en de hierop aangebrachte organische lijm. Door middel van zowel microscopische als spectroscopische karakterisering levert deze studie nieuwe inzichten in het wisselwerking tussen de anodiseerprocescondities en de vorming en duurzaamheid van de hechting. Hieruit blijkt dat de oppervlaktemorfologie en -chemie van het oppervlakteoxide de twee cruciale factoren zijn die bij de selectie van Cr6+-vrije oppervlaktebehandelingen in acht moeten worden genomen.

Gezondheidsrisico’s

De gezondheidsrisico’s van Cr6+ kwamen in Nederland in het nieuws nadat defensie- en NS-medewerkers die hadden gewerkt met Cr6+-gebaseerde producten, hun gezondheidsproblemen hieraan toeschreven. Een van de beroemdste rechtszaken was die van Erin Brockovich tegen olie- en gasbedrijf PG&E voor het vervuilen van grondwater met deze stof, in 2000 verfilmd met Julia Roberts.

Hoewel tegenwoordig werknemers in het algemeen beschermd zijn met maskers, handschoenen en verdere beschermende werkuitrusting, is nog altijd grote aandacht voor gezondheids- en milieurisico’s noodzakelijk tijdens applicatieprocessen en afvalwateropslag en –behandelingen.

Meer informatie

Interface Strength and Degradation of Adhesively Bonded Porous Aluminum Oxides, npj Materials Degradation, DOI: 10.1038/s41529-017-0007-0, http://rdcu.be/u9S8 (open access)

Auteurs: Shoshan Abrahami, Arjan Mol (TU Delft), Herman Terryn (Vrije Universiteit Brussel/TU Delft), John de Kok (Fokker Aerostructures), Visweswara Gudla en Rajan Ambat (Technical University of Denmark)

Contact Arjan Mol, Onderzoeksgroep Corrosietechnologie en Elektrochemie, TU Delft, J.M.C.Mol@tudelft.nl

In het blad Oppervlaktetechnieken van juli/augustus 2016 werd uitgebreid stilgestaan bij de samenwerking van Fokker met de TU Delft op dit vlak (Fokker introduceert alternatief voor chroomzuur anodiseren, p. 14-16).