Passivierungsverfahren neu interpretieren mit deconex MT 41

Dabei ist die Sicherstellung der Korrosionsbeständigkeit auf metallischen Werkstoffen Voraussetzung für die Vermeidung unerwünschter Oxidation. Eine dauerhafte Lesbarkeit von Produktmarkierungen zur eindeutigen Rückverfolgbarkeit und permanenten Korrosionsbeständigkeit wird mit diesem Passivierungsverfahren garantiert. Zusätzlich stellen komplexe Formen, anspruchsvolle Materialien sowie neue Technologien wie die Additive Fertigung eine besondere Herausforderung dar.

Aber was genau ist das Passivieren? Oft wird der Vorgang mit einem Oberflächenschutz wie Beschichten (Anodisieren, Eloxieren, Brünieren, usw.), einer Ölschicht auf der Metalloberfläche oder ähnlichen Anwendungen in Verbindung gebracht. Diese Anwendung hat jedoch nichts mit der eigentlichen Passivierung gemeinsam. Passivieren ist eine Konditionierung. Darunter wird in der Oberflächentechnik verstanden, dass sich auf einem metallischen Werkstoff durch den Einsatz des richtigen Mediums (z. B. deconex MT 41) spontan eine Schutzschicht bildet oder diese gezielt erzeugt wird. Diese Schutzschicht verhindert die Korrosion des Grundwerkstoffs oder verlangsamt diese stark.

Erfolgreich Passivierung mit der richtigen Vorbereitung

Metallische Produkte, welche für den zukünftigen Verwendungszweck einen langanhaltenden Schutz gewährleisten müssen, werden chemisch passiviert. Vor der Passivierung ist es jedoch unerlässlich, eine saubere und rückstandsfreie Oberfläche zu schaffen. Eine hochwertige Vorreinigung ist deshalb so wichtig, weil die Passivierungsmedien nur an den Stellen eine Reaktion erzwingen können, an denen ein direkter Kontakt zur metallischen Oberfläche sichergestellt ist. Ein anhaltender Schutz kann selbst durch Passivierung nicht sichergestellt werden, wenn die Oberfläche vor der Passivierung nicht sauber ist.

Die Borer Chemie AG hat für die hohen Anforderungen des Produktionsprozesses ein eigenes deconex-Reinigungskonzept samt Passivierung entwickelt. Dieses lässt sich auf unterschiedlichen Anlagentechnologien wie Tauch-, Spritz- und Vakuumverfahren einsetzen. Das Reinigungskonzept basiert auf einem strukturierten 7-Schritte-Vorgehen, mit welchem die Anforderungen der Kunden erfasst werden und auf dieser Basis ein auf die individuellen Kundenbedürfnisse optimiertes Reinigungs- und Passivierungsverfahren entwickelt wird (Abb. 1). Die Materialverträglichkeitsprüfungen zeigten gute Verträglichkeit mit zahlreichen Edelstahlsorten sowie Kupfer, Bronze, Aluminium und Titan. Auch Kunststoffe, wie z. B. das in Kunststoffgalvaniken überwiegend eingesetzte ABS, sind gut mit deconex MT 41 kompatibel.

Abb. 1: 7-Schritte-Vorgehen zur strukturierten Prozessentwicklung

Die deconex-Reinigungsmittel berücksichtigen die hohen Anforderungsstandards der Hersteller und werden kundenspezifisch entwickelt und beim Kunden vor Ort implementiert. Bei diesen Reinigungsmitteln wird je nach Branche vollständig auf schwer abspülbare sowie unerwünschte Inhaltsstoffe verzichtet. Dadurch wird einerseits das Kontaminationsrisiko durch die Prozessmedien stark reduziert, andererseits wird eine Prozesssicherheit hergestellt, da Rückstände (Prozesschemie und Produktionsrückstände) optimal entfernt werden. Schließlich führt der Prozess zu reproduzierbaren Resultaten.

Die Passivierlösung deconex MT 41

Das innovative Passivierungsverfahren unterscheidet sich deutlich von den herkömmlichen und im Markt bekannten Nitric- (Salpetersäure) und Citric-Verfahren (Zitronensäure). Deconex MT 41 ist ein stark saures Passivierungsmittel mit einem pH-Wert von 2,2, welches aus einem Phosphor- und Salpetersäureanteil sowie nichtionischen Tensiden besteht. Der Vorteil dieser Passivierungslösung besteht darin, dass sie im Vergleich zur Tauchpassivierung nach Nitric (HNO₃) in weitaus geringeren Konzentrationen verwendet werden kann. Dank der niedrigeren Konzentration von 0,02 bis 0,12 % Vol. kann die Passivierungslösung sowohl für die herkömmliche Tauchpassivierung als auch für die neue, ökonomischere Spritzpassivierung und besonders auch für die Passivierung im Vakuumverfahren eingesetzt werden. Der Temperaturbereich erstreckt sich dabei von 20 bis 85 °C. Hohe Temperaturen sind grundsätzlich interessant für die Effizienz des Passivierungsvorgangs, da die chemische Wirksamkeit bei höheren Temperaturen zunimmt. Herkömmliche Passivierungsverfahren, welche auf Salpetersäure basieren, können aufgrund der Temperaturvariablen, der Gasbildung und dem Schaumverhalten nicht im Vakuum- oder Spritzverfahren angewendet werden – eine sichere Anwendung wäre unwahrscheinlich.

Abb. 2: Passivieren – Vergleich mit herkömmlichen Methoden

Das neue Verfahren ist im Vergleich zur herkömmlichen Tauchpassivierung mit Salpetersäure sowohl wirtschaftlicher, als auch umwelt- und anwenderfreundlicher. Die Lösung ist biologisch gut abbaubar und kann dank der geringen Konzentration – je nach die örtlicher Abwasservorschrift – über das normale Abwassersystem neutralisiert und entsorgt werden.

Anwendungsbeispiele

Für das Spritzverfahren zeigt Tabelle 1 die Anwendungsparameter, für das Tauchverfahren Tabelle 2. Das von Borer Chemie entwickelte Passivierungsverfahren wurde aus ökonomischer und ökologischer Sicht sowie hinsichtlich Materialverträglichkeit mit anderen Passivierungsmedien verglichen und weist einen messbaren Mehrwert auf. Zusätzlich wurde die Passivierung mit deconex MT 41 hinsichtlich Ausbildung und Ausprägung der Oxidschicht mit den herkömmlichen Passivierungsverfahren verglichen. Daraus resultierten die Erkenntnisse in Abbildung 2, die zeigen, dass sich auf der Oberfläche ein hervorragendes Verhältnis von Cr – Fe sowie Cr-Oxid – Fe-Oxid im Vergleich zur Anwendung mit Nitric/Citric gebildet hat. Die erzielten Resultate mit deconex MT 41 können auch für Schweißnähte, welche vom Prinzip her mit der additiven Fertigung vergleichbar sind, als Referenz genutzt werden.

Vorteile gegenüber Salpetersäure

Salpetersäure ist bei der Passivierung ein bewährtes Prozessmedium, welches die Passivierung der Metalloberfläche sicherstellt. Ihre Vor- und Nachteile sind bekannt: Beispielsweise ist anerkannt, dass bei einer guten Ausbildung der Oxidschicht das Verfahren z. B. in der Medizintechnik nach der Norm ASTM A967 qualifiziert ist. Zu den bekannten Nachteilen von Salpetersäure gehören unter anderen der Kontrastverlust bei Beschriftungen und als Folge eine verminderte Lesbarkeit, die Bildung von Nitrose Gasen, eine hohe Konzentration der Chemikalien sowie eine aufwändige Abwasser- und Abluftbehandlung. In all diesen Fällen bringt der Einsatz von deconex MT 41 einen Mehrwert im Passivierungsprozess.

Die Gegenüberstellung der Passivierungsmedien Salpetersäure und deconex MT 41 in Tabelle 3 zeigen die Vorteile eines Einsatzes von deconex MT 41 auf. Dies bringt neue Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile im Passivierungsverfahren mit sich, die durch das Passivieren mit Salpetersäure nicht erfüllt werden:

• deconex MT 41 ist das einzige Passiviermedium, welches eine Anwendung im Vakuumverfahren erlaub.
• Anwendung im Spritzverfahren
• Hohe/breite Materialverträglichkeit
• Anwendung bei niedriger Konzentration
• Sehr geringe Nitrose Gasbildung
• Reinigen und Passivieren in derselben Arbeitskammer möglich (Spritzanwendung)
• Kann in einer Schleusenfunktion angewendet werden.