Institut »Jožef Stefan«
Projektni partnerji:
Univerza na Primorskem, Fakulteta za vede o zdravju
Nanotesla institut, Ljubljana
Vodja projekta:
Prof. dr. Ingrid Milošev (SICRIS)
Koordinator projekta na UP FVZ:
Prof. dr. Andrej Cör (SICRIS, ResearchGate)
Povezava:
V zadnjih desetih letih so je v evropskih avtomobilih več kot podvojila povprečna raba aluminija in njegovih zlitin, trend pa se še povečuje. Teža vozila direktno vpliva na porabo goriva, zato je zmanjšanje teže ena izmed prioritetnih nalog avtomobilske industrije. Evropska unija je določila ambiciozne podnebne cilje za leto 2020 in tudi ukrepe, ki so namenjeni zmanjšanju emisij toplogrednih plinov. Cestni promet prispeva približno petino vseh emisij ogljikovega dioksida v EU. Tehnološke inovacije, ki z novimi materiali omogočajo varčnejšo porabo goriva, lahko olajšajo prehod na učinkovitejši in bolj trajnosten evropski prometni sistem. To lahko dosežemo tudi skozi zmanjšanje teže avtomobilov s preferenčno rabo lahkih materialov in posledično manjšo porabo goriva. Lahki materiali, med njimi kot najbolj pomembne aluminijeve zlitine, se odlikujejo z nizko gostoto, visokim razmerjem trdnost/teža, relativno visoko natezno trdnostjo, visoko prevodnostjo in so enostavni za obdelovanje. Uporabljajo se v različnih inženirskih aplikacijah, zlasti pa v transportni industriji, t.j. letalski, avtomobilski, železniški in pomorski. S povečanjem globalne mobilnosti bo naraščala tudi potreba po zaščiti lahkih zlitin, še posebej zaradi omejitve uporabe toksičnih kromatnih prevlek, ki so se desetletja uporabljale kot najbolj učinkovita zaščita aluminijevih zlitin. Zaščita je potrebna v širokem spektru pogojev: od nizkih do povišanih temperatur, visoki vsebnosti klorida in žvepla in ob prisotnosti bakterij. V predlaganem projektu bomo razvili primerne zaščite, ki bodo odporne pri večini, če ne pri vseh, navedenih pogojih.
Korozijska zaščita aluminijevih zlitin je usmerjena na zaščito kovinskih vključkov, saj leti predstavljajo mesta na katerih se korozija prične. Najbolje relevantne za transportno industrijo so aluminjeve zlitine iz serij 2xxx, 5xxx, 6xxx in 7xxx, ki vsebujejo vključke na osnovi Cu, Mg, Si in Zn. Odprli bomo dve raziskovalne poti: zaščito s solgel prevlekami in zaščito s konverzijskimi prevlekami. V obeh postopkih bomo uporabili nestrupene kemikalije in torej delovali “zeleno”. Sinteza prevlek bo ključno raziskovalno področje projekta. Učinkovitost korozijske zaščite bomo preiskovali z elektrokemijskimi meritvami v raztopinah, ki simulirajo realno okolje. Ugotovitve elektrokemijskih študij na vzorcih bomo dodatno nadgradili z različnimi metodami karakterizacije. Prevleke, ki bodo dosegle dobro učinkovitost, bomo nadalje testirali glede na korozijo zaradi bakterij. V transportni industriji so najbolj pogoste bakterije, ki reducirajo sulfate, oksidirajo žveplo in železo, itd., in tudi bakterije, ki izločajo organske kisline in mulj. Nenazadnje bomo na izbranih prevlekah izvedli tudi standardno laboratorijsko testiranje pri pogojih relevantih za realne aplikacije kot tudi testiranje na terenu. Slednje bomo izvedli v sodelovanju s slovenskim podjetjem Pipistrel, svetovno priznanim proizvajalcem lahkih letal. Obe vrsti testiranje bosta pomembno nadgradili rezultate elektrokemijskih raziskav novih prevlek in dodale izvedbi projekta dodatno dimenzijo, ki je relevantna za njihove nadaljnje aplikacije. Kljub temu, da gre za temeljni raziskovalni projekt, je zaradi teh aktivnosti projekt lahko visoko postavljen na lestvici tehnološke pripravljenosti, saj bo demonstriral delovanje v relevantnem okolju.
Projekt predstavlja celostno obravnavo zastavljenega cilja – razvoja protikorozijskih zaščit, ki bi bile obstojne v zahtevnih delovnih pogojih, katerim so izpostavljene aluminijeve zlitine v transportni industriji. Projekt združuje partnerje, ki z visoko strokovno in znanstveno usposobljenostjo zagotavljajo uspešno izvedbo projekta. Instrumentalno ozadje projekta obsega številne metode, ki segajo v sintezo materialov, fizikalno-kemijsko karakterizacijo in mikrobiološke tehnike. Zato lahko pričakujemo, da bo projekt pomembno prispeval k poglobljenem reševanju pereče problematike, ki je povezana z aplikacijo lahkih materialov v industriji.
Projekt J1-6734 »Zaščita lahkih zlitin na osnovi aluminija kot materialov prihodnosti za transportno industrijo« sofinancira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije iz državnega proračuna.
