Anwendung von Zink-Nickel-Legierungen als Kadmiumersatz zum Korrosionsschutz hochfester Stähle
Loading...
Date
2000-07-13
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universität Dortmund
Alternative Title(s)
Abstract
Das elektrolytische Beschichten mit grobkörnigen, für den Wasserstoff permeablen Kadmiumabscheidungen hat sich als Korrosionsschutz (Kathodenschutz) besonders auf ultrahochfesten Stählen seit 1960 in der Luft und Raumfahrt bewährt. Verschärfte ökologische Anforderungen zwingen nun auch zum dringenden Ersatz des umweltgiftigen Kadmiums in diesen Industriezweigen. Untersuchungen zeigen, daß elektrolytisch erzeugte ZinkNickelLegierungsschichten geeignet sind, Kadmium als verbesserten Kathodenschutz auch von ultrahochfesten Stählen zu ersetzen aufgrund ihres unedleren Elektrodenpotentials. Ihre höhere korrosive Belastbarkeit zeigt der Vergleich im Salzsprühtest, wobei solche aus dem alkalischen Elektrolyt einen besseren Korrosionsschutz bieten. Zeitstandversuche belegen, daß auch die bei der elektrolytischen ZinkNickelBeschichtung gefürchtete Wasserstoffversprödung von ultrahochfesten Stählen sowohl aus dem sauren als auch alkalischen Elektrolyt grundsätzlich durch eine Warmbehandlung (190°C,23h) bzw. durch Anwendung von Nickelzwischenschichten (1 bis 3 µm) einschließlich einer Warmbehandlung beherrschbar ist. Folgende Vorteile der Zn/NiLegierung des alkalischen Elektrolyts (Reflektalloy 200 NiJ) konnten identifiziert werden:
feinkörnige rißarme Struktur
Verringerung der Härte HV 0,002 246 (Abscheidungszustand bei 5 A/dm 2 ) auf HV 0,002 120 nach der Warmbehandlung
Aufbau von Druckeigenspannungen
konstante NiAnteile (7 bis 9 %), stromdichteunabhängig
nickelarme Phasen (Ni 3 Zn 22 bzw. NiZn 8 )
Umwandlung der nickelarmen Phasen während der Warmbehandlung in eine nickelreichere (Ni 5X Zn 21X ) und Reinzinkanteile
Als Vorteil der Zn/NiSchichten des sauren Elektrolyts (CorroBan) bleibt die grobkörnige Struktur mit ihren durchgehenden Effusionskanälen für Wasserstoff sowie gute Korrosionsbeständigkeit nennenswert.
Ihre eindeutigen Nachteile sind:
hohe Härte HV 0,005 364 nach der Warmbehandlung (190°C.23h), Zugeigenspannungen,
durchgehende Risse durch die Körner nach der Warmbehandlung (190°C, 23h)
stark schwankender Nickelanteil (17 bis 7 %), stromdichteabhängig.
Die Bewertung der Ergebnisse insgesamt legt als Ersatz für Kadmium die Anwendung der Zn/Ni Beschichtung des alkalischen Elektrolyts zum Korrosionsschutz von hochfesten Stählen nahe. Mit der elektrolytischen Zn/NiBeschichtung aus dem alkalischen Bad wurde ein adäquater Kadmiumersatz gefunden, der bei geeigneter Anpassung die Weiterverwendung bestehender elektrolytischer Beschichtungseinrichtungen ermöglicht.
Description
Table of contents
Keywords
Cadmium, Galvanisches Beschichten, Korrosionsschutz, Zink-Legierung, Nickel-Legierung, Hochfester Stahl