Schmelzflusselektrolytische Abscheidung von Titan auf Verstärkungsfasern zur Herstellung von Titanmatrixverbundwerkstoffen

Titanmatrixverbundwerkstoffe sind aufgrund der hohen Herstellungskosten, trotz herausragender mechanischer Eigenschaften, derzeit nur für Nischenanwendungen denkbar. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines elektrolytischen Faserbeschichtungsverfahrens, mit dem Ziel, die Kosten des Beschichtungsprozesses deutlich zu reduzieren. Für die experimentellen Arbeiten wurde eine Anlage konzipiert und kontinuierlich weiterentwickelt, die es ermöglichte, Versuche vollständig unter hochreiner Schutzgasatmosphäre durchzuführen. Mit Hilfe elektrochemischer Messungen wurde der Einfluss des Elektrolyten und der Substrate untersucht. Die Beschichtungsversuche wurden in eutektischen Mischungen aus LiCl und KCl durchgeführt, die mit K2TiF6 oder TiCl2 angereichert waren. Entgegen der häufig in der Fachliteratur zu findenden Behauptung, Fluoridionen seien für die Abscheidung kohärenter Schichten erforderlich, konnten geschlossene, gut haftende Schichten in dem rein chloridischen System erreicht werden. Chloridische Elektrolyte sind aus ökologischen und toxikologischen Gründen fluorhaltigen Systemen vorzuziehen. Unter den gewählten Bedingungen erscheint der elektrolytische Titanabscheideprozess geeignet für die Entwicklung eines Faserbeschichtungsverfahrens. Die Eigenschaften der SiC-Faser, z. B. ihre relativ schlechte elektrische Leitfähigkeit, welche sich bei den elektrochemischen Messungen deutlich bemerkbar machte, hat, den Versuchsergebnissen zufolge, auf den Beschichtungsprozess keine kritischen Auswirkungen. Genauer betrachtet werden müssen allerdings mikroskopische und makroskopische Wachstumsfehler. Während makroskopische Fehler (Oberflächenfolien und Auswüchse) durch „Einfahren der Elektrolyse“ mit der Zeit abnahmen, sind Ursache und Auswirkungen der mikroskopischen Fehler nicht bekannt.