OT

Cr wird durch Karbidbildung gebunden -> Versprödung durch hohen Karbidanteil und keine Bindung einer schützenden Deckschicht mehr möglich, da Chrom fehlt

Reduktion der Oxidationsbeständigkeit durch Binden der Oxidschichtbildner

Hohe Eigenspannung durch Nitridbildung -> Rissbildung und Abplatzen der Schicht

Deutlich höhere Reaktionsgeschwindigkeit wegen höhere Fehlordnung der Sulfide im Vergleich zu den Oxiden

PBW < 1 kommt nicht vor; PBW >>1 und damit Abplatzen der Schicht bei vielen Sulfieden wahrscheinlich

Reduzierte Oxidationsbeständigkeit, da Oxidbildner als Sulfide gebunden sind. Die Sulfide können selektiv oxidiert werden, wobei der frei werdende Schwefel weiter in den Werkstoff eindringt und ihn schädigt.

Ist eine Form der HA-Korrosion in Gegenwart von Salzschmelzen

Im Vergleich zur reinen Oxidation finder der Angriff deuthlich schneller statt --> auf dem Werkstoff bildet sich eine poröse und nicht schützende Mischoxidschicht

Im Inneren bilden sich meist Silfide, seltener Karbide

Prozessstoffe

Produkte der Verbrennung von Luft und Brennstoff --> Kondensation an Bauteil

Sauerstoff, Schwefel und Natrium

Die Salze, vor allem Na2SO4, bilden sich durch Verunreinigungen der Brennstoffe und die Schadstoffe aus der Luft während der Verbrennung

Heißgaskorrosion abhängig vom Brenstoff und Standort

Typ 1: HAT-Heißgaskorrosion zwischen 800 und 1000°C Kennzeichen: basische Aufschlussreaktion

Typ 2: NT-Heißgaskorrosion unter 800°C Kennzeichen: saure Aufschlussreaktion

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Nachdem durch einen sauren Aufschluss (Säure: Verbindung, die Elektrone aufnimmt) Metalloxide der Legierungselemte zu Sulfaten reagiert sind, können diese mit Na2SO4 niedrig schmelzende Eutektika bilden. Der Angriff erfolgt erst nur lokal und zeigt sich als grübchenförmige Auflösung

Teilreaktionen des sauren Aufschlusses: Oxid -> Me-Ionen + O2

O^2- + SO3 -> SO4 ^2-

SO4^2- + Me-Ionen -> Sulfat

Legierungselemte: Al, Co: ungüsntig; Cr, Si: günstig

Brennstoffbestandteile: Na,So3, Cl: ungünstig

Bei geringerem SO3-Partialdruck aber einer höheren O^2- konzentration ragieren metalloxide basisch zu MO2-. Nach dem fächigen Auflösen der Oxidschicht entstehen durch den Schwefel aus der Salzschmelze Sulfide im Metall

Teilreaktion des basischen Afuschlusses: M-Oxid + O^2- --> MO^2- 

Legierungselemte: Cr, Co, Hf, Ta (Al,Si): günstig

Brennstoff: Mg: günstig;

V, Na, K, SO3, Cl: ungünstig

Meist Optimierung der strukturellen Eigenschaften, um maximale Lasttragfähigkeit zu erhöhen

Teils Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit durch Bildung einer langsam wachsenden, fest haftenden Schutzschicht durch geeignete Legierungselemente

Schutz durch chemische inerte oder aktive Beschichtungen

Optimierung der Beschichtung für max Korrosionsschutz durch Legierungsentwicklung

Beschichtung muss physikalisch und chemisch mit dem Grundwerkstoff kompatibel sein sowie ausreichend auf dem Substrat haften

Auflageschichten: Thermisches Spritzen, PVD-Verfahren; Schichtverfahren: M-Cr bzw. M-Cr-Al-(Y)-Schichten mit M:Ni,Co,NiCo

Diffusionsschichten: CVD-Verfahren, Diffusionsverfahren; Schichtverfahren: (In(Chromier- bzw. Alitierschichten

Ofentest

Tiegeltest

Bruner-Rig-Test

Ofen wird auf gewünschte Temp. Vorgeheizt, Proben werden auf Probenhalter platziert (innen von Wasser gekühlt) --> Proben werden in den Ofen gefahren und gehalten

Bei terhmozyklischer Belastung werden sie z.B. nach 30 min aus dem Ofen gefahren, mit Druckluft gekühlt und wieder in den Ofen gefahren

Temperaturdifferenz und Tempänderung

Haltezeit

Thermischer Ausdehnungskoeffizient von Grundwerkstoff und Oxid

Oxidschichtdicke

Verformungsvermögen des Oxids, da Abplatzen durch plast. Verformung verhindet wird

Haftung des Oxids kann durch Legierungselemte verbessert werden

Proben und Bauteilgeometrie kann durch scharfe Kanten Abplatzen verursachen

Probe wird durch Flamme von vorne erhitzt (zw. 370 und 1370°)

Sowohl isotherm, als auch zyklisch möglich 

Oxidation und Heißgaskorrosion mit NaCl kann untersucht werden

Werkstoff wird in Elektrolyten getaucht, der Kationen des Schichtwerkstoffs enthält

Metallionen werden am zu beschichteten Werkstück (Kathode) reduziert und Schicht entsteht auf der Oberfläche

Quasi umgekehrte Korrosion

Ionentuasch- oder Tauchverfahren

Schichtwerkstoff muss deutlich edler sein als der Grundwerkstoff

Triebkraft ist die Potentialdifferenz zwischen Grundwerkstoff und Elektrolyt

Schichtdicke ist begrenzt

Kontaktverfahren:

Wird eingesetzt wenn der Grundwerkstoff im Vergleich zum Schichtwerkstoff nicht unedel genug ist, um eine anodische Reaktion einzuleiten

In den Elektrolyten wird ein unedleres konaktmetall gehängt (Anode), leitend mit edm Grundwerkstoff verbunden und liefert diesem Elektronen

Auf dem Werkstück werden deutlich höhere Schichtdicken erreicht 

Reduktionsverfahren:

Reduktionsmittel liefert Elektronen (Voraussetzung: Reduktionsmottel ist unelder, als das abzuscheidene Metall)

Red-mittel \(R^{z+}\) gibt n Elekroenn an Substratoberfläche ab

\(R^{z+}\) -> \(R^{(z+n)+}\)+n*e-

Ankommende Metallkationen (aus Elektrolyt) werden reduziert und Schicht bildet sich an Oberfläche

Wenn Nichtleiter beschictet werden sollen, dann Bekeimung mit Pb, damit Elektronen an der Oberfläche entlang können

Metallsalze -> Lieferung von Metallionen

Reduktionsmittel -> Lieferung von Elekronen

Komplexbildner -> Biden der Metallionen -> Verhinderung einer Metallabscheidung im Elektrolyten

Beschleuniger, Stabilisatoren und weitere Puffersubstanzen wie pH-Wert Regulatoren

Metallionen werden bei der Beschichtung verbraucht -> Elektrolyt reichert sich mit Salzresten, Reduktionsmittel und Koplexbildnern an

Weitere Produkte können entstehen

Folge pH-Wert Änderung -> Abscheidungsgeschwindigkeit und Schichtqualität werden beeinflusst; ungewollte Elemente können in die Schicht eingebaut werden

Verbraucht Chemikalien werden ergänzt, aber nach einiger Zeit wird Bad komplett erneuert

Korrosionsschutz: porenfreie Schichten mit viel Phosphor

Verschleißschutz: geringer Phosphoranteil mit anschließender Wärmebehandlung (Härte bis 1000HV und verbessrte Haftung)

In einer metallischen Matrix werden Feststoffpartikel, je nach Anwendungsgebiet Hartstoffe oder Trockenschmierstoffe, eingebettet

Carbide: WC, SiC, Cr2C3

Nitride: kubische Bornitrid

Oxide: Al2O3; SiO2, ZrO2

Diamant

Hartstoffe behindern Versetzungsbewegung, insbesondere wenn sie klein sind

Härte und Widerstand gegen abrasiven Verschleiß steigen, aber SChichten werden spröder

Graphit, Teflon, MoS2, hexagonales BN

Liegen im Gegensatz zu eckigen Hartstoffen eher kugelförmig vor

Lösen sich bei Beanspruchung auf und bilden einen Schmierfilm auf dem Reibpartner

Richtung der Reaktion und damit welches Metall abgeschieden wird

Schichtwachstum (Geschwindigkeit, Morphologie, Zusammensetzung)

Richtung der Reaktion und damit welches Metall abgeschieden wird

Schichtwachstum (Geschwindigkeit, Morphologie, Zusammensetzung)

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Bauteil muss elektisch leitfähig sein bzw. durch LEitlacke oder chm. abgeschiedene Schichten gemacht werden

Bauteil muss galvanisierergerecht konstruiert werden, da sonst die Beschichtungsdicke zu ungleichmäßig wird bzw. manche Stellen gar nicht beschichtet

Auf Spitzen, Ecken, Winkel und Innenkanten verzichten oder Hilfsanoden einsetzen

Reinigung

Entfettung

Beizen/Ätzen/chemisch aktivieren

Vorbeschichten

Beschichten

Spülen

Trocknen

Nachbehandlung