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Nachbericht 2018

ZVO-Oberflächentage 2018: Rekordverdächtige Fülle an Fachwissen

Nach drei erfolgreichen Veranstaltungstagen mit insgesamt 640 Teilnehmern endeten am 21. September die ZVO-Oberflächentage 2018 in Leipzig. Damit schloss der Branchentreff an die hohen Besucherzahlen der Vorjahre an, in punkto Aussteller und Vorträge übertraf er sie sogar.

Die Teilnehmer der ZVO-Oberflächentage 2018 in Leipzig, der Wiege der Galvanotechnik, erlebten ein erstmals sechszügiges Vortragsprogramm mit über 90 hochkarätigen Fachvorträge zu den Themen, die die Branche bewegen. Die Industrieausstellung mit rund 80 Ausstellern sowie eine Sonderausstellung des Deutschen Museums für Galvanotechnik rundeten das umfassende Programm ab.

Traditionell eröffnete ZVO-Präsident Walter Zeschky die Veranstaltung am Abend des 19. Septembers in der KONGRESSHALLE am Zoo. In seinem Grußwort ging er auf den Mittelstand und seine drängendsten Themen wie die Energie- und EU-Chemikalienpolitik ein, aber auch auf aktuelle politische Entwicklungen, wie sie zuletzt in Chemnitz und Köthen augenscheinlich wurden. Er verurteilte Fremdenfeindlichkeit und forderte dazu auf, sich ihr entgegenzustellen.

Unterhaltsamer Auftakt

Im Anschluss stand ein lebendiges Plädoyer für „Humor im Business“ des Top-100-Keynotespeakers Dr. med. Roman Szeliga auf dem Programm. Als Arzt und Mitbegründer der CliniClowns erkannte er bereits Anfang der 1990er Jahre die positive, sogar heilende Wirkung des Humors. Heute setzt er sich dafür ein, dass auch Unternehmen das große Potenzial des Humors erkennen und nutzen. In seinem Vortrag berichtet er, was dieses legale Doping im Berufs- und Privatleben alles bewirken kann. Schließlich verbindet nichts mehr als gemeinsames Lachen.

Fortgesetzt wurde der humoristische Auftakt der Oberflächentage mit einer kabarettistischen Darbietung sowie dem ersten Surface Science Slam des ZVO. Den Abschluss bildete ein hochwertiges „Come together“, bei dem die Teilnehmer bis in den Abend hinein fachsimpelten und ihr Netzwerk ausbauten.

Am Folgetag startet das Vortragsprogramm, das alle Facetten der Oberflächentechnik bot, mit folgenden Themen:

Wirkung von Elektrolytzusätzen

Das breite Programm an Fachvorträgen wurde mit einer Vorstellung der Arbeiten des diesjährigen Jacobi-Preisträgers, Dr.-Ing. Jürgen Schulz-Harder eingeleitet. Bis etwa 1970 war nach den Worten von Dr.-Ing. Schulze-Hader über die Wirkungen von Zusätzen zu galvanischen Elektrolyten, wie beispielsweise Einebner, bekannt, dass sie vor allem von der Diffusion abhängen. Dies lässt sich durch Untersuchungen mittels Scheibenelektroden leicht erkennen; zudem können aus bestimmten Elektrolyten, leicht zu zeigen im Falle der Kupferabscheidung, hochglänzende Oberflächen hergestellt werden. Allerdings lag keine Theorie vor, welche diese Erscheinung eindeutig erklären konnte.

Um die Erkenntnisse über die Wirkung von Zusätzen zu erweitern, ging Dr. Schulz-Harder davon aus, dass in den Tälern die Mikrostruktur erhöht wird, im Vergleich zu den Spitzen. Daraus folgerte er unter anderem, dass die Konzentration der Hilfstoffe (Acceleratoren) in den Vertiefungen steigt und so die beobachtbare Metallverteilung auf Substraten entstehen kann. Die Untersuchungen dazu wurden an Pressmatrizen aus der Schallplattenindustrie durchgeführt, die eine definierte Struktur gewährleisten. Als Zusätze wurden Stoffe eingesetzt, welche die Abscheidung inhibieren, und weitere Stoffe, welche die Wirkung aufheben.

Die Ergebnisse solcher unterschiedlichen Zugaben (zum Beispiel mit Diethyldithiocarbamat als wirksame Molekülgruppe) zeigen sich an Stromdichte-Potenzialkurven, die entweder steigen oder fallen. Die Wirkung lässt sich aber auch an einem Gedächtniseffekt zeigen, da die wirksamen Stoffe nach Unterbrechung der Abscheidung auf der Oberfläche verbleiben und bei erneutem Beginn der Abscheidung denselben Effekt zeigen. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang natürlich, dass die Konzentration der Zusätze eine sehr wichtige Größe darstellt.

Wirtschaftliche Bedeutung erhielten die Untersuchungen insbesondere im Bereich der Mikroelektronik, bei der die geätzten Strukturen für Chips mit Kupfer gefüllt werden müssen. Bekannt ist dieser Effekt dort beispielsweise unter dem Begriff Superfilling. Zur Anwendung kommt hierfür beispielsweise der Stoff Polyethylenglykol.

Eine wichtige Frage für den Anwender, die in weiteren Untersuchungen zu klären ist, richtet sich auf den Verbleib sowie das Verhalten der Zusätze an der Kathode. Dies kann wiederum im Bereich der Mikroelektronik sehr wichtig werden, da ein Einbau von Zusätzen selbstverständlich die physikalischen Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit stark beeinflussen kann.

Kathodischer Korrosionsschutz

Die Herstellung von Korrosionsschutzschichten auf Eisenwerkstoffen ist einer der Schwerpunkte der Galvanotechnik. Hierfür kommen Zink- und Zinklegierungsschichten in Betracht. Darüber hinaus spielen Zinkschichten, hergestellt durch Tauchschmelzbeschichtungen (auch Feuerverzinken), eine große Rolle zur Erfüllung des sogenannten kathodischen Korrosionsschutzes.

Direkte einstufige Verzinkung von Gusseisen

Für die Beschichtung von Teilen aus Gusseisen werden üblicherweise im ersten Schritt saure Elektrolyte zur Metallabscheidung eingesetzt, wie Tobias Urban einleitend erläuterte. Dies ist erforderlich, da die Elektrolyte mit niedrigem pH-Wert zu einer sehr guten Metallbedeckung des Stahls führen. Allerdings ist die Streufähigkeit dieser Elektrolyte ungünstig; um trotzdem auch bei komplexer Teilegeometrie eine gleichmäßige Metallverteilung zu erzielen, wird nach der Abscheidung einer dünnen Metallschicht, zum Beispiel aus Zink oder Zink-Nickel, im zweiten Schritt diese Schicht unter Einsatz eines alkalischen Elektrolyten verstärkt. Ohne diese erste Schicht wird mit alkalischen Elektrolyten in der Regel auf Gusseisen keine geschlossene Schicht erzielt. Dies äußert sich unter anderem auch durch entstehende Korrosionsangriffe aufgrund von verbliebenen Elektrolytresten in Gussporen, die zu lokaler Korrosion (sogenannten Ausblühungen) führen.

Mit einem neuen System an Additiven wird es möglich, auch mit alkalischen Elektrolytsystemen eine sehr gute Deckung von Gusseisen zu erzielen, ohne den Einsatz einer Vorbeschichtung aus einem sauren Elektrolyten. Besonderer Vorteil ist hierbei, dass die Additive in bestehende alkalische Systeme eingearbeitet werden können. Die Wirkung des Additivsystems wird auf eine Verbesserung der Benetzung des Elektrolyten an dem zu beschichtenden Grundwerkstoff Stahl zurückgeführt. Das neue Additivsystem zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es keine nennenswerte Schaumbildung verursacht und einen guten Glanz bei der Zinkabscheidung aus ­alkalischen Elektrolyten ergibt. Die erforderlichen Mengen der Zusätze entsprechen denen anderer Zusätze, ebenso die Vorgehensweise zur Anpassung der jeweils optimalen Konzentrationen.

Stahl kann sehr wirkungsvoll durch das Beschichten mit Zink gegen Korrosion geschützt werden. In diesem Fall opfert sich die aufgebrachte Zinkschicht durch ihre Auflösung und verhindert so den Korrosionsangriff auf Stahl. Wie Andreas Blumenberg in seinem Vortrag einleitend betonte, wird die Zinkschicht aufgrund einer hohen Potenzialdifferenz zu Stahl allerdings relativ schnell aufgelöst und somit geht der Mechanismus des kathodischen Korrosionsschutzes verloren. Zinklegierungen – insbesondere Zink-Nickel – sind hier merklich beständiger und stellen somit einen besseren Korrosionsschutz als reines Zink dar.

Die derzeit weit verbreitete, galvanisch abgeschiedene Zink-Nickel-Legierung zeichnet sich neben der guten elektrochemischen Beständigkeit durch eine hohe Temperaturbeständigkeit sowie einem guten Verhalten gegen Kontaktkorrosion beim Verbauen mit Aluminiumteilen aus. Nachteilig ist jedoch aufgrund des verwendeten Nickels die bestehende Problematik im Hinblick auf die Toxizität von Nickel. So steht Nickel im Verdacht, Allergien auszulösen und nickelhaltige Stäube gelten als krebserregend.

Als Alternative zu Zink-Nickel ist Zink-Eisen zunehmend interessant. Verfügbare Elektrolyte erlauben die Herstellung einer Legierung mit einem optimalen Eisengehalt von 13 Prozent. Der Elektrolyt wird mit weichen Komplexen betrieben und bietet daher eine wesentlich einfachere Art der Abwasserbehandlung, erfordert allerdings eine aufwändigere Betreuung. Erste Einsatzfälle mit auf die Beschichtung optimierten Passivierungen bestätigen der Beschichtung eine gute Korrosionsbeständigkeit von mehr als 600 Stunden im NSS-Test.

Korrosionsschutz ist ein zentraler Bereich der Oberflächen- und ­Beschichtungstechnik. Einen hohen Schutz gegen Korrosion bei ­Eisenwerkstoffen bieten unter anderem galvanisch abgeschiedene Zink- oder Zinklegierungsschichten, mit denen sich Christian Mock befasst. Neben reinen Zinkschichten werden in den letzten Jahren zunehmend auch Zink-Nickel-Schichten eingesetzt. Diese Legierungsschichten mit einem Nickelanteil von 12 Gew.% bis 16 Gew.% besitzen gegenüber reinen Zinkschichten eine deutlich höhere Korrosionsbeständigkeit, Härte und Verschleißbeständigkeit.

Mock zeigte am Beispiel von Zink-Nickel-Schichten aus derartigen Untersuchungen gewonnene Erkenntnisse. Dazu wurden unter Variation der Stromdichte mit einem sauren Elektrolytsystem Schichten mit unterschiedlichen Nickelgehalten hergestellt und charakterisiert.

Wie Dr. Peter Hülser einführend betonte, werden galvanische und Zinklamellenprozesse in steigendem Maße je nach Anforderung zur Erzielung eines kathodischen Korrosionsschutzes sowie dekorativer und tribologischer Eigenschaften (Härte, Reibungszahlen, Verschleißbeständigkeit) herangezogen. Der Beschichtungsprozess unterscheidet sich hierbei deutlich. Der galvanische Beschichtungsvorgang mittels Trommeln oder Gestellen beruht auf einer elektrochemischen Reaktion unter Einsatz von wässrigen Elektrolyten und Stromfluss. Die Lamellensysteme werden in Zentrifugen und Spritzanlagen stromlos aufgebracht.

Galvanisch aufgebrachte Metalle, wie beispielsweise Zink-Nickelschichten, sind deutlich härter und abriebbeständiger als die Zinklamellenbasecoats. Dabei erhalten die Metallschichten heute in der Regel zusätzlich Topcoats, die in entsprechenden Zentrifugen appliziert werden und zum Teil hohe Schichtdicken (3 µm bis 4 µm) erreichen.

Neuste Anforderungen aus der Automobilindustrie, beispielsweise das Erzielen von 240 Stunden EN ISO 9227 Salzsprühtest ohne Oberflächenveränderung besonders bei schwarzen Bauteilen oder Schraubverbindungen, die auch nach 20-fachem Anzug Reibungszahlen und optische Aspekte erfüllen, lassen sich nach Aussage von Dr. Hülser mit diesen Kombinationen erreichen. Die Zentrifugentechnologie erlaubt die Herstellung von Deckschichten mit geringer Schichtdickenabweichung und hohem Bedeckungsgrad auch bei komplexen Geometrien. Neue Topcoats lassen sich mit Einrichtungen, die für die Beschichtung mit Zinklamellensystemen konzipiert sind, aufbringen. So wird durch die mögliche Wärmebehandlung bei etwa 200 °C die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtungssysteme erkennbar verbessert. Erste Praxistests bestätigen die in Korrosionsversuchen gefundenen, guten Korrosionseigenschaften der Schichten.

Die Topcoats sind beständig gegenüber sauren und alkalischen Reinigungsmitteln. Ein entsprechendes Schichtsystem besteht zum Beispiel aus 10 µm Zink-Nickel (12 bis15 Prozent Ni), Schwarzpassivierung und schwarzem Topcoat. Im Korrosionstest gemäß DIN EN ISO 9227 zeigen die Oberflächen nach 240 Stunden keine Veränderungen. Bei Verwendung von Dickschichtpassivierungen werden nach Aussage des Vortragenden über 1.000 Stunden ohne Beeinträchtigungen erreicht.

Alkalische Zink-Nickel-Verfahren sind weltweit in großen Mengen im Einsatz, vor allem aufgrund der hohen Produktivität und effizienten Ressourcennutzung. Die Nachteile der Technologie sind nach den Worten von Christian Kaiser die im Verlaufe der Nutzung sinkende Stromausbeute, die aufgrund des steigenden Elektrolytwiderstands auftretende Temperaturerhöhung sowie die stetig steigenden Konzentrationen an den Abbauprodukten Cyanid und Carbonat im Elektrolyten. Letztere führen zu einem relativ hohen Wartungsaufwand und Aufwand für die Abwasserbehandlung.

Um eine hohe Produktivität zu gewährleisten, sind Verfahren üblich, bei denen eine kontinuierliche Ausarbeitung mittels Ionentauscher, eine stetige Entnahme von gebrauchtem Elektrolyt und Ersatz durch neue Elektrolyte (bleed+feed) erfolgen oder Anoden- und Kathodenraum mit Hilfe von Ionenaustauschmembranen getrennt werden.

Eine neue Technologie ist der Einsatz von ummantelten Anoden zur Trennung von Anoden- und Kathodenraum. Hierbei kommt zur Trennung ein spezielles poröses Material zur Anwendung. Durch diese Technik wird die Stromausbeute erhöht, die Erwärmung des Elektrolyten gebremst, der Carbonatgehalt im Elektrolyten konstant gehalten und dadurch bei hoher Konstanz der Abscheidung die Abscheiderate auf 9 µm/h bis 11 µm/h erhöht. Im Gesamtergebnis führt dies zu einer deutlichen Kostenreduzierung des Abscheideprozesses.

Ralph Krauß befasst sich ebenfalls mit der Verbesserung der Ausstattung von alkalischen Zink-Nickel-Systemen, bei der insbesondere der schrittweise Abbau der organischen Additive bis zur Entstehung von Cyaniden nachteilig ist. Dies resultiert in einem kostenintensiven gesteigerten Bedarf an organischen Zusätzen. Das entstandene Cyanid bindet das enthaltene Nickel und reduziert die Wirtschaftlichkeit der Abscheidung; gleichzeitig steigen die Kosten für die Abwasserbehandlung.

Abhilfe kann ein neues Verfahren für alkalische Zink-Nickel-Elektrolyte mit speziellen Anoden und optimiertem organischen Zusatzsystem schaffen. Damit können nachweislich der organische Abbau von einzelnen Additiven und die Cyanidbildung deutlich verringert werden. Das neue System zeichnet sich zudem durch eine gleichbleibend hohe Stromausbeute und Prozessstabilität aus.

Aufgrund der drohenden REACH-Registrierung von Kobalt wird seit einiger Zeit an der Entwicklung von kobaltfreien Alternativsystemen gearbeitet. Seit kurzem kommt nun der extrem gestiegene Preis für verarbeitetes Kobalt als weitere Motivation bei der Suche nach Alternativen hinzu, wie Patrick Rio einleitend betonte. Die Überlegungen hierzu basieren auf dem Ansatz, durch den Einbau von neuen Silikatformen und Reduzierung des Wassergehalts der Passivschicht die Beständigkeit der Passivierung zu verbessern. Dabei wird zugleich auf die Verwendung des bisher gebräuchlichen Kobalts verzichtet. Einer der Kernpunkte der neuartigen Passivierung ist die Bildung eines kettenförmigen, kolloidalen Siliziumoxids mit einer Länge zwischen 60 nm und 80 nm. Darüber hinaus kann durch die angewandte Trocknungstemperatur von bis zu 200 °C ein geringerer Wasseranteil in der Schicht und eine deutlich rissärmere Schicht erzeugt werden.

Neben den guten Korrosionseigenschaften zeichnet sich der Deckfilm durch ein edelstahlähnliches Aussehen aus, während die Schicht ohne Silikat eine leichte Gelbfärbung aufweist. Als einen der besonderen Vorteile des neuen Systems bezeichnete Rio die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit einer reinen Zinkschicht dahingehend, dass sie durchaus konkurrenzfähig zu Zink-Nickel wird.

Dr. Michael Krumm ging in seinen Ausführungen zunächst auf die Unterschiede zwischen Versiegelung und Topcoat ein, die insbesondere bei Zink- und Zinklegierungsschichten als abschließende Schicht zu den guten und vielseitigen Eigenschaften der Oberflächen beitragen. Dabei wies er darauf hin, dass diese letzte Schicht in unmittelbarem Kontakt mit der Umgebung sowohl die mechanischen als auch die chemischen Eigenschaften des gesamten beschichteten Bauteils beeinflusst. Dies tritt ganz besonders bei Schrauben zutage. Nach Ansicht von Dr. Krumm kann sich eine Unterscheidung auf den Schichtaufbau beziehen:

  • Eine Versiegelung (Sealer/Sealant) verschließt die Poren der Oberfläche und bietet einen inerten Schutz.
  • Ein Topcoat (Deckschicht) ist ein organischer oder anorganischer, multifunktionaler Beschichtungsstoff, der mehrere Komponenten enthalten kann, um die Eigenschaften einer Beschichtung einzustellen.

Eine weitere Unterscheidung kann sich auf die Trocknungsart beziehen, die physikalisch trocknend oder chemisch härtend sein kann. Die Multifunktionalität dieser unterschiedlichen Arten der Deckfilme umfasst eine ganze Reihe von Eigenschaften im Hinblick auf den Korrosionsschutz, den Reibwert oder auch das Einsatzgebiet.

Die Eigenschaften von Versiegelungen und Topcoats hängen stark vom eingesetzten Ausgangsmedium Wasser beziehungsweise organischem Lösemittel ab. Diese zeigen je nach Substrat eine unterschiedliche Benetzung und damit Bedeckung, führen aber auch zu verschiedenen Mechanismen der Verfestigung der Inhaltsstoffe und der daraus entstehenden Schicht. Zukünftig werden verstärkt Systeme auf Basis von Wasser zum Einsatz kommen, während organische Lösemittel in den Hintergrund treten.

Im Bereich der Automobilindustrie stehen heute hohe Korrosions- und Temperaturbeständigkeiten der Beschichtungen im Vordergrund. Darüber hinaus sind vor allem schwarze Schichten gefragt, die sich durch eine hohe Farbkonstanz über die Nutzungsdauer auszeichnen sollten.

Versiegelungen/Sealer dienen zur Nachbehandlung chromatierter beziehungsweise passivierter Zink- und Zinklegierungsoberflächen sowie für Zinklammellenbeschichtungen und feuerverzinkte Oberflächen. Die Versiegelungen werden mit verschiedenen Versiegelungsinhaltsstoffen für extreme Funktionsanforderungen betrieben und weisen dadurch bei zahlreichen Beanspruchungen eine sehr hohe Beständigkeit auf.

Allerdings müssen die für die Beschichtung eingesetzten Gestelle und Anlagenteile von diesen Beschichtungen gereinigt werden, um ihre Funktionalität aufrechtzuerhalten. Mit diesem Thema setzt sich Björn Haupt auseinander. Dafür werden in der Regel chemische Stripper eingesetzt. Zum Einsatz kommen unterschiedliche Formulierungen unter anderem auf Basis von Acrylat-, Polymer-, Titan-, Epoxidsystemen, um geringe Einwirkzeiten und rückstandsloses Auflösen zu garantieren. Die chemischen Strippersysteme müssen sich auf die Versiegelungen von verschiedenen Herstellern abstimmen lassen.

Salzsprühtest und Alternativen

Der Salzsprühtest und seine zahlreichen Modifikationen sind in der Galvanotechnik für Korrosionsprüfungen fest etabliert. Obwohl dieser Test seit seinem Ursprung um 1940 kontrovers bewertet wird, hat er sich als Standard-Testmethode bis heute gehalten, und der Vortragende Joachim Ramisch ist einer der Fachleute, der sich seit vielen Jahren kritisch mit der Prüfung auseinandersetzt.

Seit seiner ersten Erwähnung in der Literatur wurde der Test weiterentwickelt und beispielsweise an die Anforderungen der unterschiedlichen Produkte, Klimate oder Trends bei den Herstellern von beschichteten Objekten angepasst. Heute wird zunehmend deutlich, dass der Salzsprühtest an Grenzen stößt, vor allem weil die Ergebnisse des Tests schwierig zu übertragen sind beziehungsweise in vieler Hinsicht falsche Aussagen getroffen werden.

Als Alternative bietet sich nach Ansicht von Ramisch die Beobachtung von Korrosion unter realen Bedingungen an. Nur die wirkliche Beanspruchung eines kompletten Produkts während seines bestimmungsgemäßen Gebrauches kann verlässliche Aussagen zum Korrosionsverhalten machen und hat den zusätzlichen Vorteil, alle Bauteile aus den unterschiedlichen Werkstoffen parallel bewerten zu können. Als ein optimales Testobjekt nutzte der Vortragende ein Fahrzeug von 1984, das seit über 30 Jahren intensiv beobachtet wird und ein überraschendes Korrosionsverhalten zeigt. In diesem Zusammenhang muss natürlich berücksichtigt werden, dass der Realfall Korrosionsverhalten kaum dafür genutzt werden kann, die Qualität einer laufenden Produktion zu bewerten und daraus ein Freigabekriterium zur Auslieferung von beschichteten Teilen zu erhalten.

Prof. Ulf Nürnberger befasste sich mit den Unterschieden im Korrosionsverhalten unterschiedlicher Systeme aus Eisengrundwerkstoff und Überzügen auf Basis von Zink. Einleitend wies er darauf hin, dass die Aussagen zum Verhalten der Schichten in den relevanten Normschriften unterschiedlich und zum Teil widersprüchlich sind. Anhand von Beispielen verglich er das Korrosionsverhalten von Befestigungsmittel im Salzsprühtest und bei mehrjähriger Auslagerung in Stadt und Meeresatmosphäre. Bei den Schichten handelte es sich um im Trommelverfahren aufgebrachtes galvanisches Zink und Zink-Nickel sowie Zink-Lamellen-Überzüge. Die Dicken der untersuchten Schichten lagen im Bereich von etwa 10 µm und wiesen neben den üblichen Passivierungen im Falle der Lamellenbeschichtung teilweise einen zusätzlichen Haftgrund zwischen Substrat und Beschichtung auf. Die Auslagerung der Teile in Meeresatmosphäre erfolgte über einen Zeitraum von zehn Jahren.

Bei Zinklamellenbeschichtungen sollte nach Ansicht des Vortragenden auf das Vorhandensein eines Haftgrunds geachtet werden, durch den die Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht wird. Bei galvanischen Zink-Nickel-Schichten erweisen sich zu geringe lokale Schichtdicken sowie Risse beziehungsweise schlecht haftende Schichten als sehr nachteilig. Prinzipiell muss nach Ansicht von Prof. Dr. Nürnberger die Aussagefähigkeit des gebräuchlichen Salzsprühtests auf das tatsächlich Langzeitverhalten unter maritimen Bedingungen hinterfragt werden.

Die Korrosionsbeständigkeit von beschichteten Bauteilen wird mit verschiedenen Verfahrensvarianten geprüft, die Michael Stähler vorstellte und einer vergleichenden Betrachtung unterzog. Hierbei wies er darauf hin, dass insbesondere im Bereich des Automobilbaus zunehmend komplexere Abläufe aus Temperatur und Befeuchtung zum Einsatz kommen. Darüber hinaus werden die Salzbelastungen neben dem bisher gebräuchlichen Natriumchlorid mit Calciumchlorid erweitert.

Der Vortragende zeigte an zahlreichen Beispielen für die unterschiedlichen Arten der Zinklamellenbeschichtung sowie an galvanischen Zink- und Zink-Nickel-Schichten, dass die Beständigkeiten bei den unterschiedlichen Prüfverfahren erheblich voneinander abweichen können. Dies Abweichungen sind so hoch, dass die Ergebnisse der Versuche eine Vergleichbarkeit der Korrosionsschutzsysteme unmöglich macht. Deutliche Einflüsse sind beispielsweise auf die Temperatur sowie die Temperaturwechsel zurückzuführen, während der Einfluss der Salzkonzentration eher gering ist.

Aus dem Blickwinkel der Automobilindustrie gab Sascha Große von Volkswagen einen Einblick in die Bewertung von Schichtsystemen für Fahrzeuge. Bei VW wurden in den letzten Jahren zahlreiche Untersuchungen zur Optimierung von Korrosionsprüfungen für Zink-Nickel-Beschichtungen durchgeführt. Im letzten Jahr wurden zwei Varianten vorgestellt, die sehr schnell und preiswert die Korrosionsbeständigkeit für Zink-Nickel darstellen.

Für die Untersuchung ist eine Korrosionswechselkammer ausreichend, die den Ansprüchen der üblichen Standardprüfung nach PV 1210 beziehungsweise VDA621-415 genügt, und ein Klimaschrank zur Konstanthaltung des Temperatur- und Feuchtewerts. Auf dieser Basis wurden bei VW und Prüflaboren außerhalb des Konzerns umfangreiche Untersuchungen mit unterschiedlichen Bauteilen durchgeführt.

Einerseits hat sich hierbei gezeigt, dass eine aussagekräftige Beurteilung schneller und mit geringerem Aufwand erfolgen kann. Die Ergebnisse zeigen aber auch, wie Beschädigungen das Resultat beeinflussen und Fehler die Ergebnisse signifikant verändern können. Hauptsächlich werden die Testergebnisse in falsche Richtungen gelenkt, wenn Variationen bei der Besprühung der Teile sowie Temperaturschwankungen auftreten und die Beurteilung der Teile durch unterschiedliche Personen vorgenommen wird. Bei modifizierten Test PV 1210 macht es sich zudem bemerkbar, wenn nach der Salzsprühphase ein Abspülen des Elektrolyten erfolgt. Inzwischen ist die Testentwicklung soweit fortgeschritten, dass die Prüfung in die Anforderungen für Zink-Nickel-Überzüge einfließen und auf teure zusätzliche Prüfungen verzichtet werden kann.

Im letzten Beitrag des Themenblocks zu den Prüfmethoden ging Dr. Birgitt Bendiek auf die Bestimmung der Korrosionsschutzeigenschaften von Zink- und Zink-Aluminium-Schichten ein, die durch Tauchschmelzverfahren aufgebracht werden. Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut IPA in Stuttgart. Ziel der durchgeführten Untersuchungen war es, die Abläufe der Reaktionen und die Reaktionsprodukte unter korrosiven Bedingungen aufzuklären. Bei der klassischen Feuerverzinkung bilden sich Übergangsphasen durch die Reaktion zwischen dem Grundwerkstoff und der Zinkschmelze. Bei diesen nimmt von außen nach innen der Eisenanteil von etwa 6 Prozent auf bis zu etwa 25 Prozent zu. Wird für das Verzinken eine Schmelze mit etwa 5 Prozent Aluminium eingesetzt, entfällt der sonst übliche mehrschichtige Aufbau. Es bilden sich intermetallische, aluminiumreiche Eisen-Aluminium-Phasen und die Schichtdicke ist mit 5 µm bis 15 µm wesentlich dünner als bei der klassischen Feuerverzinkung mit 50 µm bis 150 µm. Auf Zink-Aluminium-Überzügen bilden sich chemisch und mechanisch sehr beständige Verbindungen, die eine deutlich bessere Schutzwirkung ausüben als die Deckschichten von Zink ohne Aluminium.

An den unterschiedlichen Arten von Beschichtungen wurde elektrochemische Messungen zur Bestimmung von Korrosionsspannungen und Korrosionsströmen durchgeführt. Diese Messtechnologien erlauben eine schnelle Einordnung der Beständigkeiten von Oberflächen. Die Polarisationskurven des Zink-Aluminium-Schichten lassen stets einen deutlichen Passivbereich erkennen, während dies bei Zink-Eisen nicht der Fall ist. Die Korrosionsgeschwindigkeit auf Zink-Aluminium-Oberflächen verlangsamt sich bei höheren Potenzialen (ab -0,85 V) aufgrund der gebildeten Korrosionsprodukte (Passivbereich). Da der Korrosionsprozess bei Zink-Aluminium-Schichten schneller als bei Zink-Eisen einsetzt, wird die Bildung von sehr stabilen Deckschichten ermöglicht, so dass sich die Korrosionsgeschwindigkeit mit zunehmender Auslagerungszeit verlangsamt. Die daraus resultierenden Mechanismen konnten in Abhängigkeit der atmosphärischen Bedingungen und der unterschiedlichen Überzugssysteme nachvollzogen werden. 

Teil 2 folgt.