Hochleistungswerkstoffe bekämpfen Korrosion in der Fertigung

In der heutigen wettbewerbsorientierten Fertigungslandschaft dient die Materialauswahl als Grundlage für Produktleistung und Langlebigkeit. Die Folgen einer schlechten Materialauswahl können katastrophal sein – von Produktfehlern und Kundenbeschwerden bis hin zu erheblichen finanziellen Verlusten und Reputationsschäden. Angesichts rauer Umgebungen und korrosiver Elemente ist die Bedeutung korrosionsbeständiger Materialien von größter Bedeutung.

Die Materialauswahl wirkt sich direkt auf die chemischen und mechanischen Eigenschaften, die Betriebszuverlässigkeit und die Lebensdauer eines Produkts aus. Korrosionsbeständige Materialien spielen in verschiedenen Branchen eine wichtige Rolle, indem sie der Zersetzung durch Säuren, Laugen, Salze und andere korrosive Stoffe widerstehen.

In der Luft- und Raumfahrt müssen Materialien wie Titan und Kohlefaser extremen Bedingungen standhalten und gleichzeitig der galvanischen Korrosion widerstehen – einem Phänomen, bei dem ungleiche Metalle Ionen austauschen, was möglicherweise zu strukturellem Versagen führt. Ebenso erfordert die Infrastruktur für erneuerbare Energien Materialien, die in der Lage sind, jahrzehntelanger Umwelteinwirkung standzuhalten, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Für Ingenieure stattet die Auswahl geeigneter korrosionsbeständiger Materialien Produkte mit dauerhaftem Schutz vor chemischen Angriffen und Umwelteinflüssen aus, was letztendlich die Zuverlässigkeit erhöht und gleichzeitig die Wartungskosten senkt.

Edelstahl ist bekannt für seine Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Formbarkeit und bleibt ein Grundnahrungsmittel in der Fertigung. Seine schützende Chromoxidschicht (mit mindestens 18 % Chrom) bietet einen selbstheilenden Oberflächenschutz.

• Anwendungen: Küchenutensilien, Automobilkomponenten, medizinische Implantate, Bauwesen und chemische Verarbeitungsanlagen
• Gängige Sorten: 304 (Allzweck), 430 (Hochtemperatur), 316 (Meeresumgebungen)
• Vorteile: Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, gute Bearbeitbarkeit
• Einschränkungen: Höhere Kosten, anspruchsvolle Schweißanforderungen

Aluminiumlegierungen bieten natürlichen Korrosionsschutz durch Selbstpassivierung – sie bilden eine schützende Aluminiumoxidschicht, wenn sie Sauerstoff ausgesetzt werden. Die Legierung 5052-H32 weist eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit auf.

• Anwendungen: Luft- und Raumfahrtkomponenten, Karosserieteile für Kraftfahrzeuge, Marinehardware
• Oberflächenbehandlung: Eloxieren erhöht die Korrosionsbeständigkeit und ermöglicht gleichzeitig eine individuelle Farbgestaltung
• Vorteile: Leichtgewicht, ausgezeichnete Leitfähigkeit, recycelbar, gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
• Einschränkungen: Geringere Verschleißfestigkeit als Stahl, komplexe Herstellungsprozesse

Kupfer, Messing und Bronze bilden schützende Patinaschichten, die weitere Korrosion verhindern und gleichzeitig eine außergewöhnliche elektrische und thermische Leitfähigkeit aufrechterhalten.

• Anwendungen: Elektrische Leitungen, Leiterplatten, Wärmetauscher, erneuerbare Energiesysteme
• Vorteile: Überlegene Leitfähigkeit, natürlicher Korrosionsschutz, gute Bearbeitbarkeit
• Einschränkungen: Geringere mechanische Festigkeit, höhere Materialkosten

Dieser Thermoplast weist eine bemerkenswerte chemische Beständigkeit gegenüber Ölen, Lösungsmitteln und wässrigen Lösungen auf und hat sich den Ruf als „Iron Man“ der Kunststoffe erworben.

• Anwendungen: Automobilkomponenten, Laborausrüstung, Industriebehälter
• Vorteile: Ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Schlagfestigkeit, Wirtschaftlichkeit
• Einschränkungen: Entflammbarkeit, Wärmeausdehnung, Anfälligkeit für UV-Abbau

Polytetrafluorethylen (PTFE) bietet unübertroffene chemische Inertheit und den niedrigsten Reibungskoeffizienten unter festen Materialien.

• Anwendungen: Antihaftbeschichtungen, medizinische Geräte, reibungsarme Lager und Dichtungen
• Vorteile: Außergewöhnliche chemische Beständigkeit, hydrophobe Eigenschaften, elektrische Isolierung
• Einschränkungen: Geringe Verschleißfestigkeit, anspruchsvolle Bindungseigenschaften

Die Auswahl geeigneter korrosionsbeständiger Materialien erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, der mechanischen Anforderungen und der Betriebsparameter. Jedes Material bietet einzigartige Vorteile, die es für bestimmte Anwendungen geeignet machen – von der Haltbarkeit von Edelstahl in Meeresumgebungen bis hin zur Gewichtseinsparung von Aluminium in Luft- und Raumfahrtkonstruktionen.

Hersteller müssen Leistungsanforderungen und wirtschaftliche Faktoren abwägen, wenn sie Materialien für ihre Produkte auswählen. Die richtige Materialauswahl gewährleistet nicht nur die Produktzuverlässigkeit, sondern trägt auch zu nachhaltigen Herstellungspraktiken durch eine längere Lebensdauer und einen geringeren Wartungsbedarf bei.