Korrosionsverhalten von Zn-Al-Mg-beschichtetem Stahlband

Susanne Schürz-Peschka

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Schmelztauchüberzüge auf Stahlband hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit in chloridhältiger und chloridfreier Atmosphäre bzw. in der Freibewitterung untersucht. Dabei handelte es sich um den klassischen Schmelztauchüberzug (ZnAl 0.2), die unter den Markennamen Galvalume (ZnAlSi 55-1.6) und Galfan (ZnAl 5) kommerziell erhältlichen Zn-Al-Legierungen, und fünf Zn-Al-Mg-Varianten (ZnAlMg 0.3-0.5, ZnAlMg 2-1, ZnAlMg 2-2, ZnAlMg 3-3, ZnAlMg 4.5-3), wobei die Variante ZnAlMg 2-2 bereits großtechnisch von der voestalpine Stahl GmbH in Linz produziert wird. Daher wurde der Fokus der Untersuchungen auch auf dieses Beschichtungssystem gelegt. Alle Zn-Al-Mg-Varianten zeigen ein deutlich verbessertes Korrosionsverhalten im neutralen Salzsprühtest als schmelztauchverzinktes Stahlband und ZnAl 5. Die Korrosionsbeständigkeit von ZnAlSi 55-1.6 ist vergleichbar mit jener der Zn-Al-Mg-Varianten. Die genaue Charakterisierung des ZnAlMg 2-2-beschichteten Stahlbandes zeigte, dass sich aus dem metallischen Überzug innerhalb kurzer Auslagerungszeiten in eine dichte, kompakte Schutzschicht aus Zink-Aluminiumhydroxycarbonat, Zn6Al2(OH)16CO3 · 4 H2O, bildet, die das Stahlsubstrat bedeckt und es so vor einem korrosiven Angriff schützt. Der größte Teil des in der metallischen ZnAlMg 2-2-Schicht enthaltenen Magnesiums geht während der korrosiven Belastung im neutralen Salzsprühtest in Form von löslichem Magnesiumchlorid, von der Probenoberfläche verloren. Wird die ZnAlMg 2-2-Beschichtung einer mechanischen Verformung unterzogen, zeigt die Schicht zwar deutliche Risse. Während der Auslagerung im Salzsprühtest bildet sich aber eine deckende Zink-Aluminiumhydroxycarbonat-Schicht und ein ausreichender Korrosionsschutz ist weiterhin gegeben. Wird die mechanische Beanspruchung an korrodierten ZnAlMg 2-2-Proben durchgeführt und diese anschließend erneut im Salzsprühtest ausgelagert, können auch die Risse in der Zink-Aluminiumhydroxycarbonat-Schicht wieder geschlossen und so ein verfrühter korrosiver Angriff des Stahlsubstrats verhindert werden. Im Salzsprühtest bei pH 3 zeigen ZnAl 0.2 und ZnAlMg 2-2-beschichtetes Stahlband ein ähnliches Korrosionsverhalten wie im neutralen Salzsprühtest. Auch in dieser Atmosphäre kann die Bildung einer schützenden Zink-Aluminiumhydroxycarbonat-Schicht auf ZnAlMg 2-2-beschichtetem Stahlband beobachtet werden. Magnesium reichert sich während der korrosiven Belastung von der Probe ab. Im Salzsprühtest bei pH 12 zeigen sowohl ZnAl 0.2 als auch ZnAlMg 2-2 ein deutlich schlechteres Korrosionsverhalten als unter neutralen oder sauren Bedingungen. Man kann zwar die Bildung von Zink-Aluminiumhydroxycarbonat auf ZnAlMg 2-2-beschichtetem Stahlband nachweisen, diese verfügt aber unter diesen Bedingungen nicht über die gewohnte Schutzwirkung. Die Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit in einem Salzsprühtest mit einem Gemisch aus Natriumchlorid und Ammoniumchlorid brachte für ZnAl 0.2-beschichtetes Stahlband eine Verbesserung, für ZnAlMg 2-2 jedoch eine Verschlechterung im Vergleich zum neutralen Salzsprühtest. Beide Beschichtungen zeigen nach 300 h Rotrost. Auf ZnAlMg 2-2-beschichtetem Stahlband kommt es neben einer Abreicherung von Magnesium auch zu einer deutlichen Verringerung der Zinkkonzentration. Es kommt nicht zur Bildung einer schützenden Zink-Aluminiumhydroxycarbonat-Schicht. Dadurch ist die Korrosionsbeständigkeit von ZnAlMg 2-2 in diesem Medium deutlich schlechter als im neutralen Salzsprühtest. Sowohl im KK-Test als auch im KFW-Test zeigt die ZnAlMg 2-2-Beschichtung ein klar verbessertes Korrosionsverhalten im Vergleich zum ZnAl 0.2-Überzug. In beiden Tests kommt es auf ZnAlMg 2-2-beschichtetem Stahlband zur Bildung der Zink-Aluminiumhydroxycarbonat-Schutzschicht. Lackiertes, ZnAlMg 2-2-beschichtetes Stahlband zeigt nach einjähriger Freibewitterung eine Unterwanderung von weniger als 1.1 mm mit Bildung der Al-hältigen Schutzschicht.
Titel in ÜbersetzungCorrosion behaviour of Zn-Al-Mg alloy coated steel
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mori, Gregor Karl, Beurteiler A (intern)
  • Kneißl, Albert, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2010

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Schmelztauchverzinkung
  • Zn-Al-Mg-Überzug
  • Korrosionsschutz

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