Beschreibung
P 832 – Vollstanznietbeschichtungen für den Einsatz bei hochfesten Stahlwerkstoffen
Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer Nietelementbeschichtung, die als Korrosionsschutz
und gleichzeitig als Wasserstoffbarriere dient. Basis hierfür war das galvanische Zink-Nickel-System. Problematisch ist jedoch die Tatsache, dass die Stromausbeute in diesem Elektrolyten nur ca. 50% beträgt, denn dies bedeutet, dass nur 50% der eingesetzten elektrischen Energie zur Bildung von Wasserstoff beitragen.
In diesem Forschungsvorhaben wurden zwei Nietwerkstoffe betrachtet. Es handelt sich um den Kaltstauchstahl 1.5515 und den Chromstahl 1.4035, der einen Chromanteil von 13 Gew-% hat. Dieser hohe Chromanteil führt zu einer Passivierung des Werkstoffes, wodurch eine galvanische Beschichtung erschwert wird. Durch eine modifizierte Vorbehandlung der Nietelemente, konnte eine deutliche Verbesserung der Schichthaftung erzielt werden. Nach einer Beladung mit Wasserstoff zeigte der Chromstahlniet unter quasistatischer Scherzugbelastung allerdings ein Sprödbruchverhalten und auch in den Korrosionsuntersuchungen wurde die Porosität der Beschichtung nachgewiesen. Daher sind für ein galvanisches Beschichtungsverfahren in einem wässrigen Elektrolyten weitere Optimierungen erforderlich. Denkbar wären auch PVD-Beschichtungssysteme, welche eine gute Haftfähigkeit gezeigt haben.
Darüber hinaus wurde eine modifizierte Nietgeometrie für den Chromstahlniet entwickelt, die sich hinsichtlich der Standfestigkeit im Setzprozess sowie der Affinität zur Wasserstoffversprödung gut bewährt hat.
Die Beschichtung des Niets aus Kaltstauchstahl zeigte keine Probleme. Auch hier kann die modifizierte Vorbehandlung der Nietelemente angewandt werden. Es stehen neben der Zink-Nickel-Beschichtung, das Almac ®-, sowie das Zink-Lamelle- Beschichtungssystem zur Verfügung. Sämtliche Beschichtungen sind problemlos applizierbar. Zudem zeigt der Niet aus 1.5515 keinerlei Versagensauffälligkeiten in Kombination mit Wasserstoff, daher ist er bei der Gefahr von Wasserstoffdiffusion ins Hilfsfügeteil dem Chromstahlniet vorzuziehen. Auch hinsichtlich ihrer korrosionshemmenden
Wirkung zeigten die Beschichtungen auf dem Kaltstauchstahlniet keine Auffälligkeiten und sind als gut geeignet zur Verhinderung von Korrosion am Nietelement zu bewerten.
Das IGF-Vorhaben 16495 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. – FOSTA, Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Forschungsvorhaben wurde am Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Paderborn und am Institut für Werkstoffkunde der Leibniz Universität Hannover durchgeführt.
Autoren:
G. Meschut, O. Hahn, M. Bergau, H. J. Maier, M. Nicolaus
Veröffentlichung:
2015
