Optimierung der Passivierungsparameter für ausgewählte Aluminiumlegierungen

Umfangreiche Forschungen zur Einführung sogenannter „grüner Treibstoffe“ in der Raumfahrtindustrie machen es notwendig, geeignete und kompatible Baumaterialien zu finden. Hochkonzentriertes Wasserstoffperoxid ist ein Beispiel für einen grünen Brennstoff, dessen Zersetzung nur zur Bildung von Wasserdampf und Sauerstoff führt. Aus diesem Grund ist es ein ausgezeichneter Kandidat, um das derzeit verwendete toxische und krebserregende Hydrazin zu ersetzen. Bevor dies geschehen kann, müssen jedoch die Auswirkungen von Wasserstoffperoxid auf die Materialien, aus denen Treibstofflagertanks, Betankungstanks und Transfersysteme gebaut werden, sowie auf andere Komponenten, die mit dem Treibstoff in Kontakt kommen, überprüft werden. Die Verunreinigung von Wasserstoffperoxid durch das Auslaugen von Metallen in die Lösung verursacht eine beschleunigte Zersetzung. Die Folge davon ist ein Anstieg von Druck und Temperatur, was zu einem Verlust der Systemintegrität führen kann. Darüber hinaus besteht auch die Gefahr einer Vergiftung des Katalysators im Raketentriebwerk oder einer Beeinträchtigung seiner Integrität. Da die Haltbarkeit von Wasserstoffperoxid von seiner Reinheit abhängt, ist eine vorherige Passivierung der Tanks erforderlich, um eine übermäßige Korrosion von Metallen zu verhindern, die zu einer Flüssigkeitskontamination führt.

Ein für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) durchgeführtes Forschungsprojekt widmet sich der Optimierung von Passivierungsparametern für ausgewählte Aluminiumlegierungen. Ziel des Projektes ist es, mit chemischen Verfahren Schutzbeschichtungen herzustellen und deren Dauerhaftigkeit im Kontakt mit Wasserstoffperoxid zu überprüfen. Forschungsgegenstand sind vor allem leichte Aluminium- und Lithiumlegierungen mit potenziellem Einsatz in der Raumfahrtindustrie. Die Materialproben werden Tauch- und Korrosionstests sowie elektronenmikroskopischen (REM) Aufnahmen der Oberfläche unterzogen. Außerdem wird der Einfluss des passivierten Materials auf Wasserstoffperoxid untersucht, seine Stabilität bestimmt und sein Metallgehalt durch induktiv gekoppelte Plasma-Atomemissionsspektrometrie bestimmt.