Edelstahl wird überwiegend wegen seinerKorrosionsbeständigkeit eingesetzt. Legierung und Gefüge und damit der Preis rechtfertigen sich daraus. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ausschließlich über Legierung und Gefüge zu definieren übersieht jedoch einen wesentlichen Faktor mit hohem Potenzial für Qualitätsverbesserung und Kosteneinsparung:DIE OBERFLÄCHE
Neuste Entwicklungen von POLIGRAT unter der Bezeichnung „POLINOX-Protect“ ermöglichen eine kontrollierte Optimierung der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl unabhängig von Legierung und Gefüge bei vergleichsweise geringen Kosten und einfacher Anwendung.
Korrosion von Edelstahl
Jede Korrosion beginnt an der Oberfläche.Der darunter liegende Werkstoff wird erst mit fortschreitender Korrosion zunehmend in Mitleidenschaft gezogen. Dies ist bei Edelstahl nicht anders. Jedoch wird der Einfluss der Oberfläche auf die Korrosion von Edelstahl meist sträflich unterschätzt mit der Folge, dass plötzlich und unerwartet Korrosion auftritt. Korrosion auf Edelstahl ist vergleichbar mit Zahnkaries: Sobald der schützende Zahnschmelz einen Defekt aufweist entsteht ein Loch. Dieses vergrößert sich nicht flächig, sondern schreitet rasch und unaufhaltsam in die Tiefe fort und zerstört das Zahnbein, aus dem sich der Zahnschmelz gebildet hat und das ihn trägt. Der Zahnschmelz des Edelstahls ist die Passivschicht aus Chromoxid und das Zahnbein die darunter liegende metalische Legierung. Die Passivschicht bildet sich durch die Reaktion des an der Oberfläche des Edelstahls befindlichen metalischen Chroms mit Sauerstoff aus der Umgebung. Die Passivschicht bedeckt idealerweise lückenlos und mit homogener Struktur die gesamte Oberfläche und schützt den darunter liegenden Stahl vor Korrosion. Ohne Passivschicht korrodiert Edelstahl wie jeder andere Stahl. Bisher beschränkt man sich darauf, zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl höherwertige Legierungen mit mehr Chrom, Nickel und Molybdän zu entwickeln in der Erwartung, dass sich darauf bessere und beständigere Passivschichten bilden. Die Bildung der Passivschichten und ihre Qualität erfolgen dabei weitgehend unbeeinflusst. Das Potenzial zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit durch eine gezielte direkte Optimierung der Passivschichten, unabhängig vom Basiswerkstoff, bleibt dabei ungenutzt.
Passivschichten
Passivschichten auf Edelstahl sind deutlich komplexer in Struktur und Wirkung als gemeinhin angenommen. Sie sind kristalline Halbleiter und unterliegen daher in ihrer Funktion der Halbleiterphysik. Passivschichten bestehen aus einem Gemisch von Chrom- und Eisenoxiden sowie metallischem Chrom und Eisen. Während
Chromoxid die Korrosionsbeständigkeit fördert, bewirken Eisen und Eisenoxid das Gegenteil. Struktur und chemische Zusammensetzung von Passivschichten sind nicht stabil und können nachträglich verändert und optimiert werden. Die damit erzielbare Korrosionsbeständigkeit entspricht der von höher legierten Edel-
stählen, jedoch verbunden mit deutlich geringeren Kosten.
Karosserie Rolls Royce Cabrio, teilweise gefertigt aus Edelstahl Wst.Nr. 1.4301 mit gebürsteter Oberfläche und passiviert mit POLINOX Protect
Seit 8 Jahren ist weder an Außen- noch Rückseite Korrosion aufgetreten
POLINOX Protect
Die Anwendung von POLINOX Protect erfolgt auf bestehenden Passivschichten. Die Behandlung der Edelstahloberflächen erfolgt in einer wässrigen Mischung mit organischen Komplex- und Chelatbildnern. Diese haben eine höhere Affinität zu Eisen als Sauerstoff. Sie brechen die Eisenoxide auf und extrahieren das freigesetzte Eisen aus den bestehenden Passivschichten, ohne diese zu zerstören. Das Ergebnis sind Passivschichten mit deutlich höherer Konzentration von Chromoxid im Verhältnis zu Eisenoxid, als dies über die Legierung erzielbar ist. Entsprechend höher ist die Korrosionsbeständigkeit der so behandelten Oberflächen. Die Chemikalien in POLINOX Protect sind, biologisch abbaubar, nicht giftig und keine Gefahrstoffe. Sie verursachen bei ihrer Anwendung keine Gase oder störenden Gerüche und unterliegen keinen behördlichen Beschränkungen. Die Anwendung erfolgt für die Dauer von 3 bis 4 Stunden durch Tauchen, Sprühen oder Wischen. Anschließend werden die Oberflächen mit Wasser gespült.
Die Anwendung von POLINOX Protect trägt kein Metall ab, weshalb die Bäder auch bei längerem Gebrauch keine Schwermetalle anreichern. Sie verändert den Oberflächenfinish nicht. POLINOX Protect ist auf alle Edelstähle mit einem Chromgehalt von mindestens 15% anwendbar. Bei Chromgehalten unter 15% muss das Verfahren angepasst werden. In angepasster Form können dann auch Legierungen bis 12% Chromgehalt erfolgreich behandelt und beispielsweise chromathaltige Passivierungen ersetzt werden.
POLINOX Protect TC
Werden mit POLINOX Protect behandelte Oberflächen nachträglich für die Dauer von einigen Minuten auf Temperaturen von ca. 200°C erwärmt, bildet sich eine deutlich dickere Passivschicht mit veränderter Struktur, die die Korrosionsbeständigkeit nochmals wesentlich erhöht (POLINOX Protect TC).
„Biobeize“
POLINOX Protect entzieht bekanntlich Oxidschichten auf Edelstahl die darin enthaltenen Eisenoxide. Dies trifft auch auf thermische Oxide wie Zunder und Anlauffarben zu. Diese werden durch die Behandlung in wirksame Passivschichten umgewandelt. Die Korrosion fördernde Verunreinigungen durch Eisen werden ebenso zuverlässig entfernt wie Rost. Ein Beizen mit gefährlichen und umweltbelastenden Beizmitteln nach der Fertigung kann somit durch eine Behandlung mit POLINOX Protect ersetzt werden. Die Behandlung kann auch später und vor Ort vorgenommen werden, da für POLINOX Protect keine Einschränkungen hinsichtlich Sicherheit und Umweltschutz bestehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass unabhängig vom Oberflächenfinish durch die Behandlung mit POLINOX Protect und POLINOX Protect TC gleichermaßen gute
Ergebnisse erzielt werden. Dies bedeutet auch, dass vorheriges Elektropolieren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit keinen zusätzlichen Vorteil bringt.
Kosten
Die Kosten für die Anwendung von POLINOX Protect sind vergleichbar zu den Kosten für normales Beizen, wobei aufwändige Maßnahmen für Umweltschutz, Abwasserbehandlung und Entsorgung von Sonderabfällen entfallen.
Reparatur und Sanierung
POLINOX Protect bietet erstmals die Möglichkeit, Korrosion auf Edelstahl wirksam zu sanieren. Gleichzeitig wird die Korrosionsbeständigkeit der behandelten Oberflächen so weit verbessert, dass meist keine neuerliche Korrosion auftritt. Ein Ersatz korrodierender Bauteile durch neue Teile aus einem höher legierten Edelstahl ist somit nicht erforderlich. Zur Sanierung von Edelstahloberflächen vor Ort bietet POLIGRAT mit dem „Protect
Cleaner“ ein speziell geeignetes Produkt an. Dieses eignet sich auch zur Sanierung von Schwimmbädern, Industrieanlagen, Maschinenverkleidungen, Geländern oder Fassaden. Produktionsanlagen für Pharma-, Chemie- und Lebensmittelindustrie, die mit Chlorid haltigen Produkten betrieben werden, neigen nach einiger Zeit dazu, Lochfraßkorrosion zu entwickeln. Durch rechtzeitige Sanierung kann meist die Korrosion nachhaltig gestoppt und ein Austausch der Anlagenteile mit den damit verbundenen Kosten vermieden werden. Sanierte Anlagen werden durchwegs erfolgreich weiter betrieben. In kritischen Fällen wird in jährlichen oder halbjährlichen Abständen im Rahmen der routinemäßigen Instandhaltung eine vorbeugende Behandlung mit POLINOX Protect vorgenommen.
Anwendungen und Erfahrungen
Die Anwendung von POLINOX Protect und POLINOX Protect TC erfolgt seit ca. 10 Jahren auf breiter Basis ohne Misserfolge. Das Spektrum der Teile reicht von Kleinteilen wie Befestigungselementen bis hin zu Eisenbahnwagen und Hausfassaden. Darunter sind auch Schweißkonstruktionen aus unterschiedlichen Edelstahlqualitäten, die mit herkömmlichen Verfahren nicht erfolgreich gebeizt werden können. Fahrzeugkomponenten aus Werkstoff 1.4301, die im Straßenverkehr der Einwirkung von Streusalz ausgesetzt
sind, werden nach der Behandlung mit POLINOX Protect ohne Schadensfälle eingesetzt. Dies gilt auch für Komponenten für Schiffbau und Offshore-Einsatz sowie für Geländer, Fassaden und Dächer in Küstennähe.
Die Behandlung von Edelstahloberflächen mit POLINOX Protect erhöht die Beständigkeit gegen Gelbverfärbungen unter hohen Temperaturen um etwa 150°C,was für Küchenherde und Backöfen genutzt wird.
Zusammenfassung
Mit POLINOX Protect steht eine Technik zur Verfügung, die es ermöglicht, das Potenzial der Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl in vollem Umfang nutzbar zu machen. Gegenüber nicht behandelten Oberflächen wird eine signifi kant höhere Korrosionsbeständigkeit erzielt, die sonst nur durch den Einsatz höher legierter Werkstoffe, verbunden mit entsprechend höheren Kosten, erreichbar wäre. POLINOX Protect ermöglicht eine zuverlässige Sanierung korrodierter Edelstahloberflächen anstelle des Ersatzes durch neue
Teile. POLINOX Protect liefert eine deutlich höhere Korrosionsbeständigkeit als Beizen bei vergleichbaren Kosten und ohne die Verwendung giftiger und umweltschädlicher Gefahrstoffe wie Flusssäure, Salpetersäure oder Schwefelsäure.
