Korrosion eine der häufigsten Ursachen für das Versagen von Konstruktionen. Der Kontakt mit Chemikalien, Witterungseinflüssen, Salzwasser oder sogar unterschiedlichen Metallen kann dazu führen, dass ein Bauteil schnell zerfällt und seine strukturelle Integrität verliert. Daher ist es entscheidend, den Korrosionsschutz in jeder Konstruktion zu berücksichtigen, die nicht unter idealen Bedingungen eingesetzt wird. Viele Konstrukteure gehen davon aus, dass Edelstahl immun gegen Korrosion ist – quasi die „nukleare Option“, die allen Belastungen für immer standhält. Leider entspricht das nicht der Realität; auch Edelstahl kann unter bestimmten Bedingungen korrodieren. Die Passivierung ist eine ausgezeichnete Methode, um die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl zu erhöhen, und wird im Folgenden näher erläutert.
Die Passivierung von Edelstahl ist ein Verfahren, bei dem Verunreinigungen und reaktive Elemente von der Oberfläche der Legierung entfernt und eine passive Schicht gebildet wird, die das darunterliegende Metall vor Korrosion schützt. Diese Schutzschicht besteht aus Chromoxid, das – im Gegensatz zu Eisenoxid (Rost) – den Edelstahl effektiv schützt. Das Passivierungsverfahren ähnelt der Anodisierung, da auch hierbei Verunreinigungen entfernt und eine schützende Oxidschicht aufgebaut werden. Im Folgenden finden Sie die einzelnen Schritte zur Passivierung von Edelstahl.
Im ersten Schritt des Passivierungsprozesses müssen alle Verschmutzungen gründlich von den Teilen entfernt werden – dazu zählen Staub, Metallspäne, Schneidöle und ähnliches. Ein Entfetter wie Simple Green eignet sich hervorragend, um diese Rückstände zu beseitigen.
Verwenden Sie hochwertiges, chloridfreies Wasser. Chloride können chemische Reaktionen auslösen, die den Edelstahl angreifen. Während das Leitungswasser in den USA meistens einen ausreichend niedrigen Chloridgehalt aufweist, kann zur Sicherheit auch destilliertes Wasser verwendet werden.
Es gibt zwei Arten der Passivierung: Zitronensäure- und Salpetersäure-Passivierung (wobei der Salpetersäure manchmal Zusätze beigemischt werden). Für neue Produktionen und die Do-it-yourself-Passivierung empfiehlt sich Zitronensäure, da sie weniger gefährlich und einfacher zu entsorgen ist.
Für die gängigsten Edelstähle (304/304L und 316/316L) sollte eine 10%ige Zitronensäurelösung (nach Gewicht) verwendet werden. Die Lösung wird auf 65°C erhitzt und die Teile für 30 Minuten eingetaucht.
Nach dem Säurebad werden die Teile gründlich abgespült. Idealerweise verwendet man zwei Spülbäder: Das erste nimmt überschüssige Säure auf, während das zweite Bad eventuelle Rückstände aus dem ersten Bad vollständig entfernt.
Die Teile müssen vollständig getrocknet werden, bevor der letzte Schritt erfolgt. Nur so sind die anschließenden Tests aussagekräftig.
Es gibt verschiedene Prüfverfahren, um die Passivierung von Edelstahl zu überprüfen. Der einfachste Test für Heimwerker ist der Wassertauchtest: Das Teil wird für eine Stunde in destilliertes Wasser getaucht, dann für eine Stunde herausgenommen, und das Ganze wird über 24 Stunden wiederholt. Es ist wichtig, dass das Wasser frei von Verunreinigungen und Chemikalien ist. Der Edelstahl hat den Test bestanden, wenn nach Ablauf der Zeit keine Korrosionsspuren sichtbar sind.
Eine schnellere Methode für Oberflächen ohne Lebensmittelkontakt ist der Kupfersulfat-Test: Hierbei wird eine Lösung aus Kupfersulfat und Schwefelsäure 6 Minuten lang auf die passivierte Oberfläche aufgetragen. Der Test gilt als bestanden, wenn sich nach Ablauf der Zeit keine Kupferabscheidung zeigt.
Die Passivierung entfernt freies Eisen von der Edelstahloberfläche, während das inerte Chrom erhalten bleibt. Freies Eisen ist hochreaktiv und bietet einen Angriffspunkt für Korrosion. Dieses Eisen kann entweder schon im Edelstahl enthalten sein oder bei der Bearbeitung, etwa durch Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl oder Schleifscheiben mit hohem Eisenanteil, auf die Oberfläche gelangen. Das durch die Passivierung angereicherte Chrom reagiert mit Sauerstoff und bildet Chromoxid, das als Schutzschicht dient. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit dem Prozess, der die Anodisierung bei Aluminium so effektiv macht.
Obwohl die Passivierung auch zu Hause einfach durchzuführen ist, gibt es einige wichtige Hinweise, die den Erfolg des Verfahrens sicherstellen. Die folgende Tabelle gibt Tipps und Tricks, wie Sie Ihre Passivierungsprozesse möglichst erfolgreich gestalten.
Reinräume, etwa für Elektronik- oder Luft- und Raumfahrtkomponenten, sind Paradebeispiele. Diese kontrollierten Umgebungen erfordern höchste Sauberkeit und Korrosionsbeständigkeit, um ihren strengen Standards zu genügen.
Auch chirurgische Instrumente müssen besonders korrosionsbeständig sein und gleichzeitig eine sehr inerte, biokompatible Oberfläche haben, die viele herkömmliche Beschichtungen nicht bieten können.
Für die Herstellung von Medizinprodukten und die Lebensmittelverarbeitung gelten ähnliche Anforderungen an Sauberkeit und Korrosionsbeständigkeit wie bei chirurgischen Instrumenten, um die Produktsicherheit zu gewährleisten. Beide Branchen sind stark reguliert und in der Auswahl der Behandlungsverfahren für ihre Ausrüstung eingeschränkt.
Kugellager müssen höchsten Präzisionsansprüchen genügen. Schon geringfügige Korrosion oder ungeeignete Beschichtungen können Maßhaltigkeit und Funktion beeinträchtigen.
Auch bei Verbindungselementen ist Inertheit entscheidend. Ein oft übersehener Effekt ist die Kontaktkorrosion zwischen unterschiedlichen Metallen. So reagieren zum Beispiel Baustahl und Aluminium ungünstig mit Standard-Edelstahlverbindern. Durch die Passivierung dieser Verbindungselemente wird Korrosion der verbundenen Teile unter normalen Bedingungen verhindert, während ein nicht passiviertes Teil Aluminium oder Baustahl bei Feuchtigkeit schnell angreifen würde.
Die Passivierung ist ein äußerst nützliches Verfahren, um Edelstahlteile zuverlässig vor Korrosion zu schützen. Rost auf einem angeblich rostfreien Material zu entdecken, ist enttäuschend. Die Entfernung von Verunreinigungen und der Aufbau einer schützenden Oxidschicht gewährleisten eine lange Lebensdauer, sofern die Oxidschicht intakt bleibt. SendCutSend bietet auch alternative Verfahren an, die nicht nur die Korrosionsbeständigkeit, sondern auch die Verschleißfestigkeit und Festigkeit erhöhen. Anodisierung etwa verbessert die Oberflächenhärte von Aluminium, Galvanisieren bietet einen opferanodischen Schutz gegen Korrosion, auch wenn die Beschichtung beschädigt ist, und Pulverbeschichtung schützt Bauteile besonders effektiv vor Abrieb und Korrosion.
