Wasserstoffversprödung im Griff

Hochkritische Stahlteile widerstehen Wasserstoff-Angriff in der Beize

Stahlteile wie Schrauben und andere Verbindungselemente müssen auch höchster Beanspruchung dauerhaft standhalten. Galvanisch aufgebrachte Verzinkung und Chromatierung bzw. Feuerverzinkung schützt sie dabei zuverlässig vor Korrosionsschäden. Dem Verzinken gehen die Verfahrenschritte Entfetten und Beizen voraus. Als unerwünschte Nebenwirkung jedoch lagern sich beim Beizangriff im Säurebad Wasserstoffatome auf der frei liegenden Stahloberfläche ein. Insbesondere bei gehärteten hochfesten Stahlsorten kann dadurch die so genannte Wasserstoffversprödung eintreten. Um sie zu vermeiden, entwickelten Oberflächentechniker von SurTec eine Familie von Additiven für Beizen, die die Gefahr der Wasserstoffversprödung minimiert. Der Zusatz unterstützt und verstärkt die Reinigungswirkung, hemmt jedoch den chemischen Angriff auf das Grundmetall. Eine Testreihe über Ausfälle, die auf Wasserstoffversprödung zurückgehen, belegt eindrucksvoll die Null-Fehler-Quote.

Auch bei bestmöglicher Abstimmung von Säurekonzentration, Beizdauer und Temperatur schien eine unerwünschte Nebenwirkung beim Beizen bislang nahezu unvermeidbar: Bei der chemischen Reaktion der Säure mit dem Metall werden Wasserstoffatome frei, die teilweise in die blank liegende Oberfläche hinein diffundieren. Mit wachsender Menge bewirken sie eine Wasserstoffversprödung, die in ebenso zunehmend gefährlichem Maße die Festigkeit der Bauteile beeinträchtigt.

Speziell zum Behandeln hoch beanspruchter Stahlteile entwickelten Zwingenberger Oberflächentechniker deshalb einen Zusatz für Mineralsäurebeizen. Dieses Additiv enthält nichtionische Tenside zum Entfetten sowie Inhibitoren. Letztere hemmen die schädliche Wasserstoffentwicklung, so dass der Säureangriff die Oxidschichten voll trifft, das Grundmetall hingegen weitgehend verschont wird. Ein weiterer Vorteil ist die stark reduzierte Säuredampf-Entwicklung.

Das inzwischen in vierjähriger Anwendungspraxis vielfach bewährte Produkt SurTec 424 testete die Darmstädter Materialprüfungsanstalt MPA im Herbst 2002. Das Ergebnis: Während bei drei Viertel der geprüften Produkte mehr als 90% ausfall-relevante Schäden durch Wasserstoffversprödung auftraten, liegt SurTec 424 mit großem Abstand auf Platz 1: Bei lediglich 25% aller gebeizten Werkstücke zeigten sich in Zugversuchen durch Wasserstoff induzierte Sprödbrüche. Den Oberflächentechnikern von der Hessischen Bergstraße waren das noch 25% zu viel. Sie erweiterten die Additivfamilie um das neu entwicklelte Produkt SurTec 427. Dem Salzsäure-Beizbad zugesetzt, verhindert es die Ausfälle durch Wasserstoffversprödung nahezu vollständig.

Auf Kundenwunsch, zum Beispiel für die Anwendung in Durchlaufanlagen, ist das Produkt auch in schaumarm funktionierender Variante lieferbar.

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