Untersuchungen zur Erzeugung von partiellen Plattierungen aus Ni-Basislegierungen mit dem Cold-Metal-Transfer-Prozess (CMT)

Der Einsatz von Nickelbasiswerkstoffen aus der Gruppe der NiCrMo-Legierungen ist für viele Anwendungsbereiche im Apparate- und Anlagenbau für die chemische Industrie, aber auch in der Umwelt-, Verfahrens- und Offshoretechnik notwendig, um den Anforderungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und somit Bauteil- und Anlagensicherheit gerecht zu werden. Aufgrund gestiegener Rohstoffpreise für die Hauptlegierungselemente tritt dabei die Verarbeitung der NiCrMo-Legierungen in Form von Plattierungen auf einem niedriglegiertem Substratwerkstoff zunehmend in den Vordergrund.Mit dem Ziel, einlagige, dünne Schweißplattierungen zu erzeugen, die dennoch den Anforderungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit gerecht werden, wird im Rahmen des Forschungsprojektes der CMT-Prozess optimiert. Neben den schweißtechnischen Untersuchungen, die vom Kooperationspartner an der TU Clausthal durchgeführt werden, stellt die Anpassung und Weiterentwicklung bestehender Prüfmethoden zur Untersuchung des Korrosionsverhaltens der erzeugten Plattierungen einen Schwerpunkt der Arbeiten am IWF dar.Dabei bietet die Anwendung geeigneter elektrochemischer Methoden hinsichtlich Prüfaufwand und Aussagekraft gegenüber konventionellen Prüfmethoden, die zumeist als mehrtägige Auslagerungsversuche erfolgen, deutliche Vorteile. Für die Prüfung des Lochkorrosionsverhaltens erwies sich die Kombination eines potentiostatischen Halteversuchs in 4,5 M CaCl2-Lösung mit der zeitgleichen Erfassung des Stromrauschens als geeignet. Diese Versuchsführung ermöglicht eine dynamische Temperierung, so dass kritische Lochkorrosionstemperaturen in einem einzelnen Versuch bestimmt werden können und die zeit- und materialaufwendige iterative Vorgehensweise nach Norm ASTM G48 entfällt. Derart bestimmte Lochkorrosionstemperaturen weisen für mittels CMT-Prozess erzeugten Plattierungen bei niedrigen Streckenenergien eine dem Walzmaterial vergleichbare Lochkorrosionsbeständigkeit aus. Die sehr gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse ermöglicht darüber hinaus, eine Aussage über den Zusammenhang zwischen den Schweißprozessparametern und dem Lochkorrosionsverhalten zu treffen. Neben der Streckenenergie und der daraus resultierenden Aufmischung haben auch die Wahl des Schutzgases sowie die Nachbearbeitung der Schweißplattierung einen entscheidenden Einfluss auf die Lochkorrosionsbeständigkeit.Einen weiteren Schwerpunkt stellte die Untersuchung des selektiven Auflösungsverhaltens infolge der Seigerung von Legierungselementen während des Erstarrungsvorgangs dar.Die Prüfung erfolgte in einem schwefelsauren, HCl-haltigen Elektrolyten. Dabei erwies sich die Bestimmung der Passivierungsstromdichte an zuvor frisch angeschliffenen und vom Ruhepotential aus in anodische Richtung polarisierten Proben als aussagekräftiges Kriterium. Es zeigt sich, dass neben dem integralen Elementgehalt auch die lokale Verteilung der Legierungselemente für die Korrosionsbeständigkeit der Plattierungen von entscheidender Bedeutung ist.