KORROSIONSNACHRICHTEN

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Korrosionsnachrichten

First published: 01 December 2020

https://doi.org/10.1002/maco.202070126

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Neues aus Verbänden und Firmen

Initiative "Science goes Copper"

Das Deutsche Kupferinstitut sieht als eine seiner Kernaufgaben, Informationen zu allen Anwendungsgebieten von Kupfer und Kupferlegierungen zur Verfügung zu stellen. Zu diesem Zweck arbeiten wir mit zahlreichen wissenschaftlichen Einrichtungen zusa-mmen und haben ein Hochschulnetzwerk aufgebaut, das die Forschung zu Kupfer in Abstimmung mit den Markterfordernissen vorantreibt.

Unter dem Motto “Science goes Copper” hat das Kupferinstitut zusammen mit seinen Mitgliedern eine Initiative ins Leben gerufen, die Vertreter der Industrie und von Forschungsinstituten oder auch relevanten Verbänden zusammenbringt, um innovative Projekte und Fördermittel rund um das Thema Kupfer zu generieren und die Forschung zu technischen Kupferthemen zu fördern.

Im Netzwerk engagieren sich neben den Mitgliedsfirmen des Ausschusses Forschung des Kupferinstituts renommierte Forschungs-einrichtungen und Wissenschaftler, die sich zur Unterstützung der Ini-tiative zu einem unabhängigen Expertenkreis zusammengeschlossen haben.

Für weitere Information wenden Sie sich bitte an: Deutsches Kupferinstitut, Berufsverband e.V., Heinrichstraße 24, 40239 Düsseldorf, Tel.: + 49 211 239469-0, Fax: -10, [email protected], www.kupferinstitut.de –CND2520

CO₂-Emissionen bei der Stahlproduktion: Von 100 auf 5 Prozent!

Wie kann die Stahlindustrie dazu beitragen, den CO₂-Ausstoß zu verringern? Genauer gefragt: Wie lassen sich die CO₂-Emissionen bei der Produktion von Rohstahl um bis zu 95 Prozent möglichst effizient reduzieren? Antworten dazu liefert das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt MACOR der Fraunhofer-Institute IKTS, ISI und UMSICHT sowie der Salzgitter AG. Das Fraunhofer IKTS in Dresden brachte hierbei seine Expertise zur Prozesssimulation und der Hochtemperaturelektrolyse ein und koordinierte das Vorhaben.

Bis 2050 will die Salzgitter AG im Rahmen des SALCOS-Vorhabens (Salzgitter Low CO₂ Steelmaking) eine Umstellung hin zur nahezu CO₂-freien Rohstahlproduktion abgeschlossen haben. Bislang wird das Eisenoxid im Erz mit Kohle reduziert, was mit hohen CO₂-Emissionen einhergeht – so entfallen ca. sieben Prozent des weltweiten CO₂-Ausstoßes auf die Stahlproduktion. Erzeugt man stattdessen mittels Elektrolyse unter Einbeziehen von Strom aus erneuerbaren Energien grünen Wasserstoff und nutzt diesen statt der Kohle in einem sogenannten Direktreduktionspro-zess, lassen sich perspektivisch bis zu 95 Prozent CO₂ auf dem Weg zum Rohstahl einsparen. Natürlich gelingt dies nicht von jetzt auf gleich, denn die Umstellung ist nicht nur mit hohen Investitionskosten verbunden, sondern auch technisch anspruchsvoll.

Machbarkeitsstudie MACOR

Doch wie ist die Umstellung der Stahlherstellung auf ein klimafreundlicheres Verfahren zu bewerten? Was genau bedeutet sie konkret für das integrierte Hüttenwerk der Salzgitter Flachstahl GmbH? Wie viel erneuerbare Ener-gie ist beispielsweise nötig, um eine Tonne CO₂ einzusparen? Diese und andere Fragen klärte die »Machbarkeitsstudie zur Reduzierung der CO₂-Emissionen im Hüttenwerk unter Nutzung Regenerativer Energien«, kurz MACOR. Angefertigt wurde die vom BMBF geförderte Studie von den drei Fraunhofer-Instituten IKTS, ISI und UMSICHT sowie den Salzgitter-Gesellschaften Salzgitter Flachstahl und Salzgitter Mannesmann Forschung. Während sich das Fraunhofer IKTS vor allem der Prozesssimulation widmete, analysierte das Fraunhofer ISI die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Ver-fahrensvarianten. Die Mitarbeitenden des Fraunhofer UMSICHT untersuchten die Prozesse bei der Direktreduktion sowie die Eigenschaften des reduzierten Eisens. Bei den Salzgitter-Gesellschaften lag der Fokus auf der Erstellung eines Umsetzungsplans für SALCOS, technischen Untersuchungen des direktreduzierten Eisens sowie der ökologischen Bilanzierung.

Eine wichtige Kenngröße ist der Energiebedarf pro Tonne eingespartem CO₂. Denn Energie aus erneuerbaren Quellen ist begrenzt – ihr Anteil am gesamten Ener-giemarkt in Deutschland beträgt derzeit gerade einmal 15 Prozent. Deshalb stellt sich die Frage: Wo bringt ihr Einsatz den größten Nutzen? Das Ergebnis der Studie: CO₂ bei der Rohstahlherstellung zu vermeiden, ist viermal effizienter, als das CO₂ aufzufangen und anderen Nutzungen zuzuführen, etwa zur Herstellung von Chemikalien. Die Wasserstoff-basierte Stahlherstel-lung bietet dabei das größte CO₂-Einsparpotenzial von fast 100 Pro-zent im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, wie beispielsweise die Wasserstoffeinblasung im Hoch-ofen. Simulationsrechnungen des IKTS zeigen zudem, dass die Hochtemperaturelektrolyse ein sehr effizientes und wirtschaftliches Verfah-ren ist, um den benötigten Wasserstoff für die Direktreduktion im integrierten Hüttenwerk bereitzu-stellen. Im Folgeprojekt »Begleit-forschung Wasserstoff in der Stahlerzeugung«, kurz BeWiSe – ebenfalls vom BMBF gefördert – widmet sich das bewährte Konsortium nun weiteren Forschungs-arbeiten zur Optimierung der in MACOR untersuchten was-serstoffbasierten Stahlherstellungs-route.

„Die wasserstoffbasierte Direkt-reduktion ist eine Schlüsseltechnologie zur Reduktion von CO₂-Emissionen in der Stahlproduktion. Hier in Sachsen haben wir die Kompetenz, das Thema voranzubringen, insbesondere im Bereich der Hochtemperaturelektrolyse“, ist sich Dr. Matthias Jahn, Abteilungsleiter am Fraunhofer IKTS, sicher. So arbeitet das IKTS federführend mit am Aufbau eines sächsischen Wasser-stoff-Kompetenzzentrums, das die Gewinnung von grünem Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse für die industrielle Produktion vorbereitet. Und Dr. Alexander Redenius von der Salzgitter Mannesmann Forschung ergänzt: „Im MACOR-Projekt wurde die technische Machbarkeit und Vorteilhaftigkeit unseres SALCOS-Ansatzes bestätigt. Im geplanten Nachfolgeprojekt BeWiSe wollen wir die gewählte Verfahrensroute noch effizienter und nachhaltiger gestal-ten.“

Für weitere Information wenden Sie sich bitte an: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Winterbergstraße 28, 01277 Dresden, Tel.: + 49 351 2553-7720, www.fraunhofer.de–CND2620

Bücher

Polymere - Chemie und Strukturen; Herstellung, Charakterisierung und Werkstoffe, Peter F.W. Simon, Amir Fahmi, Wiley-VCH, Weinheim, 2019, 648 Seiten, 120 Bilder, 159 Tabellen, 60 €, ISBN: 978-3-527-33462-9 (eBook: 978-3-527-67087-1)

Polymere sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Häufig haben wir mit Plexiglas, Dichtmassen, Klebestreifen und vielen Verpackungsmaterialien zu tun. Aber auch Spezial-anwendungen (z.B. in der Pharmazie) bilden Einsatzbereiche dieser Werkstoffe.

Der Vermittlung der Grundlagen polymerer Werkstoffe in den Studienfächern Chemie, Materialwissenschaften und der Ingenieur- und Lebenswissenschaften haben sich die Autoren verschrieben, wobei sie zur verständlichen Anschauung bewusst auf das Beispiel Styrol als „Versuchskaninchen“ zurückgreifen.

Nach einem Vorwort beschäftigt sich das erste Kapitel mit den Grundlagen. Dazu gibt es einen Exkurs in die Geschichte und eine Einführung in die Thematik. Anschließend werden Aufbau von Makromolekülen, Molare Massen sowie die Eigenschaften von Polymeren als Festkörper behandelt.

Im zweiten Kapitel geht es um die Synthese von Polymeren. Unterteilt in Ketten-, ionische und radikalische Polymerisation sowie Polyinsertion, -addition, -kondensation und Copolymerisation werden die verschiedenen Herstellungs-verfahren vorgestellt, gefolgt von einem Abschnitt zu Reaktionen an Polymeren.

Die Eigenschaften von Polymeren in Lösungen beinhaltet das dritte Kapitel. Zunächst werden einige Modelle zur Beschreibung der Abmessungen von Makromolekülen z. B. mittels Vektoranalyse, gezeigt. Die Thermodynamik von Polymerlösungen wird u.a. unter Zuhilfenahme der Gibbs'schen Mi-schungsenergie beschrieben. Ein ganzer Abschnitt ist der, für die Werkstoffeigenschaften essenziellen, Verteilung des Polymerisations-grades gewidmet. Das Kapitel endet mit der Vorstellung von Methoden zur Bestimmung der molaren Massen, wie Bestimmung der Endgruppen mittels NMR-Spektro-skopie, Unterschieden im osmotischen Druck oder der Lichtstreuung, dem Sedimentationsverhalten sowie der Viskosität.

Im Kapitel 4 werden die thermischen und mechanischen Eigenschaften der Polymere als Festkörper sowie die Grundlagen der Streuung diskutiert sowie mikroskopische Verfahren zur Untersuchung dieser Eigenschaften vorgestellt.

Mit der Herstellung und Verwendung von Polymerwerkstoffen, unterteilt in Thermo- und Du-roplaste (Harze) sowie Elastomere, Additive und Hilfsmittel, beschäftigt sich das 5. Kapitel.

Das letzte Kapitel liefert einen Ausblick auf ein aktuelles Gebiet der Forschung. Neben Grundlagen, Synthese und Eigenschaften wird auf die Anwendung von Dendrimeren in der Pharmazie eingegangen.

Die einzelnen Kapitel sind logisch strukturiert und enden stets mit einer Literaturzusammenstellung zum jeweiligen Thema. Die in jedem Abschnitt enthaltenen Übungsaufgaben und Lösungen tragen entscheidend zum Verständnis des Gelesenen bei.

Letztendlich kann man sagen, dass dieses Lehrbuch seinem Anspruch gerecht wird, einen leichten Einstieg in die Polymerwis-senschaften zu ermöglichen. Es liefert eine Übersicht über die Polymerklassen Thermoplaste, Duro-plaste und Elastomere mit ihren Eigenschaften und zeigt, welche Synthesestrategie zu dem Produkt mit den gewünschten Eigenschaften führt. Anhand von Beispielen aus dem Alltag werden gängige Vertre-ter verständlich vorgestellt. –CBD1620

Ralph Bäßler

Einführung in die Physikalische Chemie, Michael Springborg, Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, 2020, 2. überarb. Aufl., 322 Seiten, 165 Abbildungen, 6 Tabellen, 50 €, ISBN: 978-3-11-063691-8 (e-book: 978-3-11-063693-2)

Unabhängig vom im Chemieunterricht erworbenen Wissensstand der Studienanfänger liefert dieses, in der Reihe „De Gruyter Studium“ erschienene Lehrbuch einen Einstieg in die Physikalische Chemie. Basierend auf den Erfahrungen seiner Lehrtätigkeit für Erstsemester der Fachrichtung Chemie an der Universität des Saarlandes geht der Autor auf beinahe alle Themengebiete der Physikalischen Chemie ein, wobei die Schwerpunkte auf klassischer Thermodynamik und Grundlagen der chemischen Bindung liegen.

Im ersten Kapitel wird in die Physikalische Chemie eingeführt, indem Grundlagen und die verschiedenen Gebiete vorgestellt werden.

Die Grundbegriffe der Thermodynamik werden im zweiten Kapitel behandelt. Im Einzelnen geht es um Zustand, System Phase, Gleichgewichte, Arbeit, den Nullten Hauptsatz, Wärme, Wärmekapazität, isotherme und adiabatische Prozesse sowie intensive und extensive Größen.

„Ein bisschen praktische Mathe-matik“ wird im dritten, drei-zehnten und sechzehnten Kapitel betrieben, unterstützt durch Kapitel 5 über partielle Differenziation. Dabei diskutiert der Autor verschiedene mathematische Themen, wie Differenziale und Integrale, Funktionsanalysen, Algebra, Reihen, Wahrscheinlichkeitsrechnung, komplexe Zahlen u.v.a.m., an den ent-sprechenden Stellen im Buch gerade so tiefgehend, wie man es als Anwender in der Physikalischen Chemie braucht.

Im vierten Kapitel geht es um die Grundlagen zum idealen Gas. Kapitel 6 ergänzt dann diese Thematik mit Anwendung und Grenzen des Gesetzes des idealen Gases.

Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik mit den Schwerpunkten Innere Energie, reversible Prozesse und Enthalpie wird in Kapitel 7 mit anschaulichen Beispielen behandelt.

Nach einem Kapitel über partielle molare Größen wird anhand verschiedener Beispiel im neunten Kapitel in Chemische Reaktionen unter Berücksichtigung von Stöchiometrie, der Sätze von Kirchhoff und Hess sowie der verschiedenen Enthalpien und deren Anwendung bei der Kalorimetrie und dem Haber-Born-Kreisprozess eingeführt.

Die Grundlagen zum Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und dessen Anwendung in Kreisprozessen werden im elften Kapitel vorgestellt.

Im Kapitel 12 wird speziell auf die Gibbs- und Maxwell-Gleichungen sowie das Chemische Potenzial und Phasendiagramme bei der Be-schreibung von Gleichgewichtsbedingungen eingegangen.

Von Kinetischer Gastheorie über Statistische Thermodynamik geht es dann zur Quantentheorie, wobei die Schrödinger Gleichung nicht fehlen darf.

Das nächste Kapitel beschreibt die Theorie des freien Teilchens und die Anwendung des Tunneleffektes im Rastertunnelmikroskop.

Grundlegende physikalische Aspekte in Atomen und Molekülen, wie z.B. der Spin, werden in den nächsten beiden Kapiteln vorgestellt.

Unter der Überschrift „Kinetik“ werden die verschiedenen Reaktionsordnungen beschrieben

Zum Abschluss wird kurz in die Elektrochemie eingeführt indem u.a. auf die Faraday-Gesetze, die Leitfähigkeit sowie die Unterschiede in starken und schwachen Elektrolyten eingegangen wird.

In einigen Kapiteln wurden vom Autor zur besseren Illustration Comics aus dem „Cartoon Guide to Chemistry“ ausgewählt, was zur Auflockerung des Inhalts beiträgt. Am Ende eines jeden Kapitels zusammengestellte Aufgaben und deren Lösungen bieten eine sehr hilfreiche Überprüfung des jeweiligen Lernstoffes.

Dieses Lehrbuch ist nicht nur für Studierende im Bachelorstudium der Chemie sowohl im Haupt- als auch im Nebenfach geeignet. Es liefert zudem Interessierten anderer Fachrichtungen einen übersichtlichen und verständlichen Einstieg in die komplexe Welt der Physikalischen Chemie und sorgt für ein Grundverständnis. –CBD1720

Ralph Bäßler

Veranstaltungen

Grundlagenseminar Metallographie

24. – 26. Februar 2021, Ostfildern (Deutschland)

Die Metallographie ist ein besonderes Verfahren der Werkstoffprüfung und eine unverzicht-bare Methode für die quantitative und qualitative Gefügebeurteilung und damit zur Überprüfung der geforderten Eigenschaften von Werkstoffen und Bauteilen.

Metallographische Untersuchun-gen und die Bewertung der Befunde stellen daher bei der Herstellung, beim Betrieb von Bauteilen und im Schadens- bzw. Garantiefall ein unentbehrliches Element der Qualitätssicherung dar. Für ein erfolgreiches metallographisches Arbeiten sind besondere Kenntnisse über die Herstellung von Schliffen sowie über die werkstoffkundlichen Zusammenhänge des Gefüges mit den Werkstoffeigenschaften, der Herstellung von Bauteilen bzw. dem Schädigungsverhalten notwendig.

Es werden Kenntnisse und Fähigkeiten bei der Durchführung von metallographischen Arbeiten und Analysen erworben. Die praktische Kompetenz bei der Darstellung und Bewertung von Gefügebefunden wird vertieft.

Ziel des Seminars ist die Vermittlung von praktischen Kenntnissen für die fachgerechte und qualitätsorientierte Herstellung und Präparation von Schliffen. Eine gezielte Einführung in die Grundlagen der Werkstoffkunde zeigt den Zusammenhang des Gefüges mit dem Aufbau und der Herstellung von technischen Werkstoffen. Anhand praktischer Beispiele wird die Vorgehensweise bei der lichtoptischen Interpretation von Gefügen demonstriert und geübt.

Im Rahmen der Veranstaltung haben Sie die Möglichkeit, Ihre persönlichen Fragestellungen – auch anhand von mitgebrachten Schliffen – mit den Fachleuten aus Industrie und Wissenschaft zu diskutieren.

Interessenten wenden sich bitte an: Technische Akademie Esslingen, An der Akademie 5, 73760 Ostfildern, Tel.: + 49 711 3 40 08-0, [email protected], www.tae.de–CCD3520

Mobilität der Zukunft – Bauteilzuverlässigkeit im digitalen Zeitalter - DVM-Tag 2021

14. – 16. April 2021, Berlin (Deutschland)

Der DVM kann im Jahr 2021 sein 125-jähriges Jubiläum begehen. Dies soll im Rahmen des DVM-Tages im April 2021 gewürdigt werden. Der DVM-Tag ist in seiner neuen Form wie 2019 ein Forum für alle Mitglieder und Freunde des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung.

Das Generalthema des DVM-Tages 2021 „Mobilität der Zukunft – Bauteilzuverlässigkeit im digitalen Zeitalter“ spricht wesentliche Zukunftsthemen an, für die auch im Hinblick auf Gestaltung und Zuverlässigkeitsnachweis für Bauteile, Strukturen und Systeme Grundlagen geschaffen und Konzepte (weiter-)entwickelt werden müssen und damit für den DVM von großer Bedeutung sind.

Der DVM-Tag 2021 startet am ersten Tag nach der Mitgliederversammlung mit einer Festveranstaltung. Hier werden die Geschichte, Gegenwart und Zukunft des DVM beleuchtet und diskutiert. Ein Gastvortrag rundet diesen Teil des DVM-Tages ab.

Am zweiten Tag präsentieren verschiedene DVM-Arbeitskreise Fachvorträge zum Generalthema unter spezieller Berücksichtigung ihrer jeweiligen Themenfelder. Synergien und Gemeinsamkeiten werden untereinander erkennbar und Vernetzungen von Themen können in den Diskussionsrunden generiert werden.

Die turnusmäßige Mitgliederversammlung wird in den DVM-Tag 2021 integriert, ebenso die jährliche Beiratssitzung. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass Arbeitskreise und Gremien bei Bedarf ihre Programmausschuss-Sitzungen im Rahmen dieses DVM-Tages abhalten können.

Themen:

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Betriebsfestigkeit und Nume-rische Simulation in der Betriebsfestigkeit
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Bruchmechanik und Bauteilsi-cherheit
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Zuverlässigkeit mechatronischer und adaptronischer Systeme
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Bauteilverhalten bei thermomechanischer Ermüdung
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Zuverlässigkeit tribologischer Sys-teme
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Fahrradsicherheit
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Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen
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Strukturbauteile aus Kunststoff-verbunden
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Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen
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Brennstoffzelle, Batterien, elektrische Antriebe
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Digitalisierung
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Zuverlässigkeit und Probabilistik.

Interessenten wenden sich bitte an: Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Gutshaus Steglitz, Schloßstr. 48, Berlin 12165, Tel.: + 49 30 811-3066, Fax: -9359, [email protected], www.dvm-berlin.de –CCD3620

Kongressmesse LightCon

23. – 24. Juni 2021, Hannover (Deutschland)

Im Juni 2021 feiert die LightCon, die neue Plattform für Leichtbaulösungen in Hannover, Premiere. Thematisch rückt die LightCon 2021 drängende gesellschaftliche He-rausforderungen wie Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und CO₂-Einsparungen in den Mittelpunkt. Für deren Bewältigung spielen Leichtbautechnologien eine Schlüsselrolle.

Vom 23. bis 24. Juni 2021 bietet die LightCon in Hannover zwei volle Tage Konferenzprogramm mit hochkarätigen Keynotes, Panels und Vorträgen sowie eine Messe mit spannenden Showcases und Live-Präsentationen. Die LightCon ist die erste internationale Plattform, die material- und technologieübergreifend Leichtbaulösungen ins Zentrum stellt – für alle Anwendergruppen. Dabei geht es sowohl um neue Fertigungstechnologien, Werk-stofftrends und hybride Materiallösungen als auch um Konstruktionen, Design und innovative Leichtbau-Konzepte.

Für die fachlich-konzeptionelle Beratung wurde ein Fachbeirat gegründet. Der Vorsitzende Dr. Gunnar Merz, Geschäftsführer des LightCon Gründungspartners Composites United, lobt die breite Aufstellung des 16-köpfigen Beirats: „Ich freue mich, dass wir so hochkarätige Experten aus allen Materialbereichen und so zahlreiche bedeutende Netzwerke an Bord haben. Der Beirat bildet dadurch den interdisziplinären, material- und technologieoffenen Ansatz der LightCon in idealer Weise ab.“

Interessenten wenden sich bitte an: Deutsche Messe, Messegelände, 30521 Hannover, Tel.: + 49511/89 310 24, [email protected], www.messe.de –CCD3720

Veranstaltungskalender

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Messe

Kurs

Januar 2021

11. – 16.1.

München (Deutschland)

BAU 2021

Messe München GmbH

München