Abstract:

Die Korrosionsbeständigkeit des Verbundsystems EN AW-6082/Federstahldraht (1.4310) wurde mithilfe der durch Push-Out-Tests ermittelten Grenzflächenscherfestigkeiten und metallographischer Betrachtungen bei verschiedenen Auslagerungszeiten in den Umgebungsmedien destilliertes Wasser, 2 Ma-% Natriumchloridlösung, 2 Ma-% Natriumhydroxidlösung und Straßensuspension untersucht. Dabei bestimmt das Umgebungsmedium ganz entscheidend die Abnahme der Grenzflächenscherfestigkeit und des Korrosionsangriffs, wobei dieser in der Reihenfolge destilliertes Wasser, Straßensuspension, Natriumchloridlösung und Natriumhydroxidlösung zunimmt. Darüber hinaus ist in diesen Medien mit voranschreitender Auslagerungsdauer eine Abnahme der Grenzflächenscherfestigkeit zu beobachten. Eine signifikant verringerte Grenzflächenscherfestigkeit des Verbundsystems ist jedoch erst durch ein gegenüber der Aluminiumknetlegierung sehr aggressives Medium (z.B. Natriumhydroxidlösung) oder einer längeren Auslagerungszeit in Umgebungsmedien, die aggressive Ionen (z.B. Chloridionen) enthalten, zu erkennen. Makroskopische und mikroskopische Aufnahmen zeigen, dass die Oberflächenschädigungen insbesondere im unmittelbaren Umfeld des Federstahldrahts in der Aluminiumknetlegierung beginnen, wobei in keinem der untersuchten Medien der Federstahldraht angegriffen wurde. Somit ist die Grenzfläche zwischen EN AW-6082 und Federstahldraht ein kritischer Bereich mit verstärktem Korrosionsangriff der Matrix und deshalb bildet sich dort ein Spalt. Dies resultiert wahrscheinlich daraus, dass ein Lokalelement aus den Werkstoffkomponenten des Verbundsystems entsteht, indem der Federstahldraht zur Kathode wird und die Aluminiumknetlegierung die sich beschleunigt auflösende Anode ist. Des Weiteren wurden Korrosionsuntersuchungen durch Bestimmen von Stromdichte- Potenzial-Kurven vorgenommen, die durch potentiostatische Messungen in Schwefelsäure und Natriumchloridlösung ermittelt wurden. Dabei zeigen die Stähle S 235, V2A, V4A und der Federstahldraht ein annähernd identisches Korrosionsverhalten in 5 Ma-% Schwefelsäure; mit Ausnahme des Stahls S 235, der nicht wie die anderen Stähle bereits an Luft eine Passivschicht bildet, sondern erst einen aktiven und aktiv-passiven Bereich durchlaufen muss, bevor dieser ebenfalls im passiven Zustand vorliegt. Deutlich unbeständiger verhalten sich die Stähle in 2 Ma-% Natriumchloridlösung aufgrund der 7. Zusammenfassung und Ausblick 95 aggressiven Wirkung der Chloridionen, die zur Lochkorrosion der Stähle führen, wobei sich deren Korrosionsbeständigkeit in der Reihenfolge S 235, V2A-Stahl, Federstahldraht und V4A-Stahl ergibt. Demgegenüber erscheinen die Aluminiumknetlegierungen EN AW-6060 und EN AW-6082 in 5 Ma-% Schwefelsäure erheblich stabiler als die untersuchten Stähle, besitzen aber im Vergleich zu diesen eine deutlich geringere Beständigkeit in 2 Ma-% Natriumchloridlösung. Zugleich ist zwischen den beiden Aluminiumknetlegierungen hinsichtlich des Verlaufs der jeweiligen Stromdichte- Potenzial-Kurve bzw. dem Korrosionsverhalten in 5 Ma-% Schwefelsäure und in 2 Ma-% Natriumchloridlösung kein merklicher Unterschied festzustellen. Die ermittelten Stromdichte-Potenzial-Kurven der Verbundsysteme EN AW- 6060/Federstahldraht und EN AW-6082/Federstahldraht in Schwefelsäure und Natriumchloridlösung zeigen, dass deren Verlauf angenähert der Superposition der Stromdichte-Potenzial-Kurven beider Verbundkomponenten entsprechend deren Flächenanteil an der Arbeitselektrode entspricht. Dabei wird die Beständigkeit offensichtlich durch die im jeweiligen Elektrolyten unbeständigere Komponente bestimmt, was bei der 5 Ma-% Schwefelsäure der Federstahldraht ist und im Fall der 2 Ma-% Natriumchloridlösung die Aluminiumknetlegierungen sind. Allerdings lassen die ermittelten Stromdichte-Potenzial-Kurven keine merkliche Beschleunigung der Korrosion durch den Kontakt der verschiedenen Werkstoffe erkennen. Da sich der Verbundwerkstoff aus Federstahldraht verstärkter Magnesiumknetlegierung AZ 31 sowohl in 5 Ma-% Schwefelsäure als auch in 2 Ma-% Natriumchloridlösung extrem unbeständig zeigt, was durch Tropfenversuche bestätigt wurde, wären ergänzende Untersuchungen in anderen Umgebungsmedien wie z.B. der Natriumhydroxidlösung interessant, da diese mit dem pH-Wert größer 11 im pH-Bereich der stabilen Passivschicht des Magnesiums liegt. Darüber hinaus wären Untersuchungen an den Verbundsystemen hinsichtlich eventueller Auswirkungen einer Wärmebehandlung auf das Korrosionsverhalten zu überlegen. Denkbar sind auch weiterführende Kontaktkorrosionsuntersuchungen nach [DIN50919], um einen möglichen Einfluss der galvanischen Korrosion zwischen den beiden Werkstoffkomponenten der mit Federstahldraht verstärkten Verbundsysteme genauer zu bestimmen. Dabei sollte bei der Versuchsdurchführung auf ähnliche Flächenverhältnisse, wie sie auch im Verbundsystem vorlagen, beachtet werden.