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– Teil 2 – Ergebnisse und Schlussfolgerungen/ Fortsetzung aus Galvanotechnik 2/2024

Die Erdwärme ist eine Energiequelle, mit der fossile Brennstoffe ersetzt und CO₂-Emissionen gesenkt werden können. Es gibt Technologien zur Nutzung geothermischer Energie, jedoch sind die Betriebsbedingungen in geothermischen Anlagen aufgrund der chemischen Zusammensetzung der hydrothermalen Flüssigkeiten und der hohen Temperaturen in vielen Fällen extrem korrosiv. Daher ist die Werkstoffauswahl auf der Grundlage einer vorausgehenden Werkstoffqualifizierung mittels Korrosionsuntersuchungen unerlässlich.

Aber wer würde denn schon sowas machen – außer natürlich im übertragenden Sinn? Wobei diese Redewendung wohl kaum auf ihren Ursprung zurückgeführt werden kann, obgleich die Essgewohnheiten des Mittelalters ab und an dafür herbeizitiert werden. In der elektronischen Industrie gibt es natürlich viele Verunreinigungen, aber eher wenige Teppiche. Zwar könnte man den Lötstopplack als solchen bezeichnen, aber Versuche mit gewissen Lacken die Chemikalien, die man als potentiell gefährliche Verunreinigungen sieht, einzukesseln, sind weitgehend erfolglos abgebrochen worden.

Korrosionsschäden sind eine bedeutende Schwachstelle der maritimen Wirtschaft, besonders für die Offshore-Windenergie. Ein Whitepaper analysiert die Potenziale von KI bei der Eindämmung maritimer Korrosion. Es stammt von einem Konsortium aus Industrie und Forschung unter Federführung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), dem Helmholtz-Zentrum Hereon und dem Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung und identifiziert Handlungsfelder, um Forschung in Deutschland zielgerichtet zu bündeln und eine optimale Wirkung durch KI-Methoden zu erzielen.

Zum Werterhalt historischer Fahrzeuge und Oldtimer gehört eine geregelte Luftfeuchte am Stellplatz. Gleich, ob VW Käfer oder BMW Baureihe 02, Tin Lizzie oder Pontiac Firebird – Oldtimer sind ein eindrucksvolles Zeugnis der historischen Entwicklung der Mobilität. Dabei spielt die korrekte Lagerung des Oldtimers eine entscheidende Rolle, denn eine der größten Gefahren für den Werterhalt ist die Korrosion.

Kondensat bildet den Nährboden für Rost

Dazu ein wenig Theorie: Trifft wärmere und feuchte Raumluft auf eine kühlere Oberfläche, bildet sich Kondensat. Durch die rasche Abkühlung der Luft in unmittelbarer Nähe der Oberfläche erreicht diese sehr schnell ihren Taupunkt, das heißt denjenigen Zustand, in dem die Luft bereits zu 100 Prozent mit Wasserdampf gesättigt ist und entsprechend keine weiteren Wassermoleküle mehr aufnehmen kann. In der Folge kondensiert der überschüssige Wasserdampf zu feinen Wassertropfen, die sich dann sichtbar auf der kühleren Oberfläche niederschlagen.

Trifft wärmere und feuchte Raumluft auf eine kühlere Oberfläche, bildet sich Kondensat

Wie stark die Luft gesättigt ist, und wie nah sich ihr Zustand an der Sättigungslinie befindet, beschreibt die relative Luftfeuchte. Bei unterschiedlichen Temperaturwerten kann die Luft unterschiedliche Mengen an Feuchtigkeit aufnehmen. Dabei gilt grundsätzlich, je höher die Temperatur ist, desto mehr Wasser kann aufgenommen werden. Zudem gibt es bei jeder Temperatur einen bestimmten Punkt, an dem es der Luft nicht möglich ist, mehr Feuchtigkeit aufzunehmen. Diesen Punkt bezeichnet man als Sättigungs- oder Taupunkt. Ab hier beginnt sich Kondensat zu bilden.

Die Umgebungsluft unterliegt über den Tagesverlauf hinweg Schwankungen, besonders großen im Frühjahr und Herbst – tagsüber ist sie relativ mild, nachts fällt sie stark ab. Es entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen Luft und dem Metall des Fahrzeugs. Der Taupunkt wird erreicht, Kondensat lagert sich an den Bauteilen ab.

Atmosphärische Korrosion

Der aus der Luft auf den Bauteilen auskondensierende Wasserdampf führt zu einer chemischen Reaktion, der sogenannten atmosphärischen Korrosion – es bildet sich Rost. Dabei trifft Sauerstoff auf Eisen und nimmt ihm zwei Elektronen ab. Es entsteht eine dünne Schicht aus Eisen-II-Oxid. Dieser Prozess ist noch nicht schädlich, im Gegenteil, die Eisenoxidschicht schützt das Eisen vor weiterer Zerstörung. Doch wenn jetzt die Feuchtigkeit vom Kondensat mit ins Spiel kommt, verbindet sich der Sauerstoff nicht mit dem Eisen, sondern reagiert mit den Wassermolekülen. Das Eisen gleicht den Verlust an Elektronen im Wasser aus, indem es Atome abgibt. Dabei löst sich das Eisen langsam auf, das Bauteil wird langfristig zerstört.

Chemie der Korrosion

Oldtimer sind besonders empfindlich

Alte Fahrzeuge sind aufgrund der verbauten Materialien und Mechaniken häufig viel empfindlicher gegenüber Korrosion als Autos aus moderner Produktion. Sie haben oftmals Risse im Lack oder freiliegendes Metall am Fahrgestell, wodurch sie anfällig für Feuchtigkeit sind. Besonders gefährlich, weil nicht sofort zu erkennen, ist Korrosion im Innenleben des Motors. Hier sind die Teile weder durch Farbe noch durch eine besondere Oberflächenbeschichtung geschützt. Durch geöffnete Ventile dringt die Luftfeuchtigkeit in das Innere des Motors ein, auf den Zylindern und Oberflächen kann sich Kondenswasser bilden. Aber auch Leder, Kraftstoff und Öle nehmen Schaden, wenn es zu feucht wird. Polster- und Textilmaterialien können bei sehr feuchter Luft schnell von Schimmel befallen werden.

Allerdings ist ein absolut trockener Stellplatz mit minimaler Luftfeuchtigkeit auch nicht die richtige Lösung, um den Wert des Oldtimers zu erhalten, denn ist die Umgebungsluft zu trocken, wird Feuchtigkeit aus furnierten Armaturenbrettern, Vinylbauteilen wie Cabriodächern oder Innenverkleidungen und aus weichem Kunststoff herausgezogen. Das Material wird spröde und porös, es entstehen Risse.

Raumklima kontrollieren und aktiv regeln

Adsorptionstrockner halten den in der Luft enthaltenen Wasserdampf an hygroskopischen Oberflächen fest – und absorbieren ihnUm diese Risiken zu vermeiden, ist eine aktive Regelung der Luftfeuchte erforderlich. Experten des auf Oldtimer spezialisierten Versicherungsunternehmens Hagerty empfehlen eine relative Luftfeuchtigkeit von etwa 55 %. Erreicht werden kann ein konstantes Einhalten dieses Werts durch Luftentfeuchtungsgeräte. Ihre elektronische Regelung sorgt dafür, dass immer die gewünschte Luftfeuchte gehalten wird. Grundsätzlich kann dabei zwischen zwei Funktionsprinzipien unterschieden werden: Kondensations-Luftentfeuchter und Adsorptionstrockner.

Um Risiken zu vermeiden, ist eine aktive Regelung der Luftfeuchte erforderlich

Kondensations-Luftentfeuchter basieren auf einem Kälteprozess; sie enthalten eine Kältemaschine mit Verdichter, Verdampfer und Verflüssiger. Über sie wird eine Oberfläche im Gerät heruntergekühlt, an der der Wasserdampf aus der Luft kondensiert und die Luft somit entfeuchtet wird. Eingesetzt werden derartige Geräte, wenn die relative Luftfeuchte zwischen 40 bis 60 % liegen soll (bei einer Raumtemperatur von etwa +5 bis +35 °C).

Ist die Raumtemperatur allerdings eher niedrig – wie in einer unbeheizten Halle im Winter -, empfiehlt sich der Einsatz von Adsorptionstrocknern. Derartige Geräte halten den in der Luft enthaltenen Wasserdampf an hygroskopischen Oberflächen fest – sie absorbieren ihn. Als Adsorptionsmittel wird hauptsächlich Kieselgel verwendet, das in einer Trocknungstrommel regeneriert wird. Für eine möglichst hohe Energieeffizienz sollten die Adsorptionstrockner mit hocheffizienten Ventilatorantrieben ausgestattet sein – EC-Motoren (bürstenlose Gleichstrommotoren) sparen bis zu 50 % Energie gegenüber herkömmlichen AC-Motoren (Wechselstrommotoren) ein.

Um den Wert eines Oldtimers lange zu erhalten, sollte nicht nur ans Schrauben, an Ersatzteile, Öle und Pflege gedacht werden. Es geht auch um Heizung, Belüftung und die Wahl einer geeigneten Lösung für eine geregelte Luftfeuchte. Dann steht einer langjährigen Freude an dem eigenen Stück automobiler Geschichte nichts im Wege.

Fotos: Condair

Grundierungskorrosion

Grundierungskorrosion beginnt dann, wenn die Beschichtung versagt und die Ursache verborgen und bei einer Sichtprüfung meist nicht erkennbar ist. Bei mechanischer oder thermischer Beanspruchung breiten sich Mikrodefekte langsam durch die Beschichtung aus und erreichen schließlich das Substrat, setzen es der Umwelt aus und führen zu beschleunigter Korrosion und Abblättern oder Ablösen der Beschichtung. Zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Wirbelstrommessung, Radiographie, Nahfeld-Mikrowellenmessung und Thermografie werden eingesetzt, um Grundierungskorrosion zu detektieren und zu quantifizieren. Bei der Thermografie ist die Inspektion auf hochqualifiziertes Personal angewiesen, das die Bilder auf Defekte analysiert und im Falle von Korrosion deren Wachstum beurteilt (Abb. 1).

Korrosion setzt an der Oberfläche von Bauteilen an und frisst sich immer weiter ins Material hinein, bis die Komponenten ihre Einsatztauglichkeit verlieren. Häufig sind sie zu wertvoll, um sie zu verschrotten. Dank maßgeschneiderter Hochleistungsbeschichtungen lässt sich ihre Gebrauchsfähigkeit wiederherstellen und die Nutzungszeit der Anlagen so deutlich verlängern. Das Know-how wird zunehmend auch von den Originalherstellern von Maschinen und Anlagen genutzt.

Sie ist nicht auf Anhieb sichtbar, sondern schleicht sich ein und jeder Produktionsverantworliche ist froh, wenn sie sich nicht einstellt: Die Rede ist von unerwünschter Oxidation, bzw. Rost. Mit einer Kombination aus richtiger Anlagentechnologie und einem von der Borer Chemie AG aus dem schweizerischen Zuchwil entwickelten Passivierungsverfahren können Produkte im Herstellungsprozess effektiv geschützt werden.

Die Galvanotechnik ist eine Querschnittstechnologie mit großer Bedeutung für zahlreiche Industrien, die aber auch mit besonderen Risiken einhergeht. Industrieversicherungsmakler Funk mit Hauptsitz in Hamburg setzt in Kooperation mit Hardware- und Softwarespezialisten die intelligente Sensorlösung e.Guard auf Basis der Differenzstromanalyse ein. Diese kann Anomalien und Degradationen im Anlagenbetrieb frühzeitig erkennen – und hilft so, Schäden zu vermeiden, bevor sie entstehen.

Wie der gewaltige Aquadom in Berlin Ende vergangenen Jahres urplötzlich platzen konnte, bleibt weiter rätselhaft. Der Autor eines Korrosionsschutz-Buchs aus dem Leuze Verlag hat sich mit einer spannenden Theorie an die Galvanotechnik-Redaktion gewendet. Er macht einen Effekt für die Havarie verantwortlich, der auch bei galvanisierten Oberflächen auftritt.

Metal Dusting ist eine aggressive Form der Hochtemperaturkorrosion, die in Zeiten des stetig wachsenden H₂-Bedarfs immer mehr an Relevanz gewinnt. Sie tritt in kohlenstoffreichen und sauerstoffarmen Atmosphären, wie sie typischerweise bei der Synthesegasherstellung (H₂ + CO) vorzufinden sind, im Temperaturbereich zwischen 400 und 800 Grad auf. Alle herkömmlich verwendeten Strukturmaterialien (Ni- und Fe-Legierungen) sind von diesem Angriff betroffen und katalysieren diesen. In der Regel geht Metal Dusting mit einer bisher schwer vorhersagbaren Inkubationszeit einher und führt dann zu einer sehr schnellen Degradation der metallischen Werkstoffe. Dadurch kommt es zu spontanen Ausfällen und Stillständen der Anlagen, was hohe Kosten verursacht.