Ziel der Entwicklung

Das Beizen von höherfesten Stählen dient in erster Linie der Entfernung vorhandener Oxidschichten. Im Anschluss daran folgt die Applikation organischer Beschichtungen in Verbindung mit Konversionsverfahren. Die Notwendigkeit der Beizprozesse ergibt sich aus dem stetig steigenden Anwendungsumfang des Laserschneidens und dem Einsatz des Schweißens von höherfesten Stählen im Automobil- und Leichtbau sowie in der mechanischen Fertigung. Durch das vorliegende Forschungsvorhaben sollten geeignete Beizverfahren für die Behandlung von Laserschnittkanten und Schweißnähten von höherfesten Stählen vor dem Beschichten entwickelt werden. Für Stähle normaler Festigkeit ist der Beizprozess eher unkritisch. Im Gegensatz dazu sind höherfeste Stähle (z. B. Mehrphasen-Stähle, mikrolegierte Stähle, TRIP-Stähle) mehr oder weniger anfällig gegen die Aufnahme von Wasserstoff sowie eine Wasserstoffversprödung während des Beizvorgangs. Die Untersuchungen waren dabei vor allem auf die Evaluierung von geeigneten Stoffen zum Beizen mit niedrigem Wasserstoffaufnahmevermögen gerichtet. Damit sollte die Gefahr einer Schädigung höherfester Stähle in Form von Wasserstoffversprödung oder wasserstoffinduzierter Sprödbrüche weitestgehend unterbunden werden. Außer der Vermeidung von Korrosionsschäden bei besonders anfälligen Werkstoffen sollte durch die Anwendung und Kombination von bestehenden Beizprodukten mit neuartigen Additiven eine neue Gruppe von Beizlösungen ermöglicht werden und somit auch der Anwendungsumfang des Beizens für innovative Fertigungsverfahren im Automobil- bzw. Leichtbau erhöht werden.

Vorteile und Lösungen

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens bestätigten, dass bei der Anwendung von nicht inhibierten Mineralsäurebeizen, in diesem Fall der Mischsäure-Beize aus Schwefel- und Phosphorsäure, ein nicht unerhebliches Gefährdungspotenzial durch die Wasserstoffaufnahme in höherfesten Stählen besteht. In diesem Zusammenhang wurden insbesondere für den sprödbruchanfälligen, höherfesten Dualphasen-Stahl HCT500X gezielte Verfahrenslösungen entwickelt, um die Gefahr der Wasserstoffversprödung zu minimieren. Dabei wurden geeignete Beizadditive in Form von Inhibitoren evaluiert und für den späteren Einsatz in der technischen Beize angepasst. Für den qualitätsgerechten und sicheren Umgang der Beizlösungen in der Praxis konnte mithilfe dieser Forschungsarbeit auch gezeigt werden, dass es durchaus Lösungen oder Verfahren gibt, die eher unempfindlich auf die untersuchten Stähle wirken. Für den Einsatz von Mineralsäurebeizen bei sprödbruchanfälligen Werkstoffen empfiehlt es sich, die Wirkung der anzuwendenden Beize zuvor zu untersuchen, um bei Gefahr der Wasserstoffversprödung z. B. mit einem für die Beize geeigneten Inhibitor gegenzusteuern.

Zielgruppe und Zielmarkt

Für die spätere Entwicklungsarbeit im Bereich höherfester Stähle sollten die im Projekt gesammelten Erkenntnisse auch zur Evaluierung neuer Versuchswerkstoffe genutzt werden. Neue höherfeste Stähle sollten, genauso wie im Projekt bereits dargestellt, hinsichtlich ihrer Sprödbruchanfälligkeit untersucht werden. Dazu werden die bestehenden Beizlösungen oder Beizverfahren auf die zu untersuchenden neuen Werkstoffe angewendet. Zeigen sich hierbei Probleme im Hinblick auf eine mögliche Wasserstoffversprödung, müssen die verwendeten Lösungen angepasst werden (z. B. durch Zusatz geeigneter Inhibitoren). Dadurch ergeben sich wiederum neue Beizlösungen, die dem Markt zur Verfügung stehen und den qualitätsgerechten Einsatz gebeizter Materialien ermöglichen (z. B. zur Vorbeugung späterer Werkstoffschäden).