P 906 – Einfluss von Zinkphosphatier-Ersatztechnologien auf neuen und klassischen Stahl-Substratoberflächen im Automobilbau auf den Korrosionsschutz im MultiMetall-Verbund

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P906

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Beschreibung

P 906 – Einfluss von Zinkphosphatier-Ersatztechnologien auf neuen und klassischen Stahl-Substratoberflächen im Automobilbau auf den Korrosionsschutz im MultiMetall-Verbund

Im Automobilbau gewinnen Multimetall-Substratmaterialien immer mehr an Bedeutung. Neben den herkömmlichen Werkstoffen Stahl und verzinkter Stahl werden vermehrt Aluminium und andere neue Werkstoffe wie Stahl mit Zink-Magnesium-Überzügen eingesetzt. Dieser neue Materialmix stellt die etablierte Zinkphosphatierung vor eine Herausforderung. Der für den Korrosionsschutz von Stahl und verzinktem Stahl bewährte Trikation-Zinkphosphatierprozess erzielt bei neuen Werkstoffen zum Teil einen unzureichenden Korrosionsschutz. Ein weiteres Argument für die Entwicklung von Ersatztechnologien ist die Toxizität der eingesetzten Nickelsalze, daher rücken alternative Dünnschicht-Vorbehandlungen (Dünnschicht-VBH) zunehmend in den Fokus.
Die Korrosionsschutzwirkung dieser neuen Technologien ist bisher noch nicht ausreichend untersucht. In phänomenologischen Studien und mit wissenschaftlichen Methoden wurden die relevanten Einflussfaktoren auf den Korrosionsschutz untersucht. Dazu wurden die Korrosionsprozesse auf
Standard- und neuen Substratmaterialien (u.a. Stahl, verzinkter Stahl, Stahl mit ZinkMagnesium-Überzügen, Aluminium) in Kombination mit neuen Dünnschicht-VBH im Vergleich zum Zinkphosphatier-Prozess geprüft und bewertet. Die mit verschiedenen Vorbehandlungen präparierten Substrate wurden mit einer automobiltypischen KTL beschichtet. Die Systeme wurden bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit miteinander verglichen, um einen Einblick in die relevanten Korrosionsprozesse zu erhalten.
Ein Ziel der Untersuchungen war es herauszufinden, welche Parameter den Korrosionsschutz der verschiedenen Systeme hauptsächlich beeinflussen. Es hat sich gezeigt, dass hierbei ein sehr komplexes Zusammenspiel zwischen allen drei Komponenten Substrat-VBH-KTL auftritt.
Der Vorbehandlungsprozess ist robust, daher können verschiedene Substrate im Multi-MetallVBH-Prozess problemlos vorbehandelt und mit KTL beschichtet werden. Die Korrosionsschutzwirkung ist stark von den ausgewählten Materialkombinationen abhängig. Alkalibelastung und
Chlorid-Ionen scheinen die kritischen korrosiven Beanspruchungen für Dünnschicht-VBHen zu sein. Die höhere Alkaliempfindlichkeit macht sich durch stärkere kathodische Delamination der KTL-Beschichtung bei Korrosionsschutzprüfungen bemerkbar. Grenzflächenuntersuchungen
zeigen dass sich eindringende Medien oder Korrosionsprodukte in den Grenzflächen einlagern.
Die Ergebnisse zeigen, dass manche etablierte Labor-Korrosionstests anscheinend speziell auf den Benchmark (Zinkphosphatierung) entwickelt wurden, die Korrosionserscheinungen bei anderen Systemen mit neuen Vorbehandlungen aber nicht reproduzierbar abbilden können. Im
„neuen“ Wechseltest VDA 233-102 – der sich in Ringversuchen als gut reproduzierbar gezeigt hat – kann bei Substraten mit intrinsischer Korrosionsbeständigkeit wie Aluminium oder verzinktem Stahl – auch bei verlängerter Testdauer – nicht zwischen verschiedenen Vorbehandlungen
unterschieden werden. Ein möglicher Ansatzpunkt zur verlässlichen Prüfung und Evaluierung zur Eignung von neuen Substrat-VBH-Systemen könnten elektrochemische Untersuchungen mittels Polarisation und Cyclovoltammetrie sein.
Aus den Untersuchungen geht hervor, dass die Systeme mit Dünnschicht-VBHen bei milder korrosiver Belastung auf verzinkten, ZM und Aluminiumsubstraten eine ebenso gute Performance aufweisen wie die Zinkphosphatierung. Daher sind sie für Anwendungen mit milder korrosiver Belastung durchaus geeignet. Bei hoher korrosiver Belastung zeigen vereinzelt Systeme mit Dünnschicht-VBH eine ebenso gute Korrosionsschutzwirkung wie entsprechende Systeme mit Zinkphosphatierung. Die Ergebnisse der geprüften Systeme (Substrat-VBH-KTL) können nur bedingt auf andere Systeme übertragen werden. Der Anwender muss daher jedes System vor Einsatz auf seine Anforderungen prüfen und entscheiden, ob der Einsatz von Dünnschicht-VBH in seinem Fall in Frage kommt.

FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V.
Dezember 2016

Autoren:
C. Bauder, U. Christ, R. Nothhelfer-Richter

Veröffentlichung:
2016