Abbildung 51: Entwicklung der Tafelsteigung in Abhängigkeit der Auslagerungsdauer im Salzsprühnebeltest bei Verwendung des Mischelektrolyten bei einer Temperatur von 50 °C.
5.2 Korrosive Ritzunterwanderung im Salzsprühnebeltest
Die geschädigten und im Salzsprühnebeltest ausgelagerten Prüfbleche werden in regelmäßigem Abstand über einen Zeitraum von zwei Wochen bezüglich der Weite der Lackunterwanderung und der korrosiven Angriffstiefe begutachtet um sie abschließend zur Validierung der Simulationsergebnisse zu nutzen. Im Folgenden wird der Einfluss der verschiedenen Umgebungsparameter auf die beiden Arten von Prüfblechen beschrieben. Da es sich bei den Messmethoden um zerstörende Prüfungen handelt, sind die einzelnen Ergebnisse nicht am selben Blech, sondern an einem aus der gleichen Serie stammenden und unter identischen Bedingungen vorbereiteten Blech aufgenommen worden. Trotz größtmöglicher Sorgfalt kann daher nicht endgültig ausgeschlossen werden, dass leichte Abweichungen in der Materialgüte vorliegen. Aus diesem Grund werden für jeden Messpunkt mindestens fünf Bleche ausgewertet, deren Ergebnisse mit einer Standardabweichung von maximal 20 % behaftet sind. Die hier bestimmten Angriffstiefen und Unterwanderungsweiten dienen zum Vergleich mit den Simulationsergebnissen und damit zur Validierung des neuen Modellierungsansatzes.
5 Experimentelle Korrosionsuntersuchungen 5.2.1 Delaminationsweite
Die Weite der Lackunterwanderung ist im Folgenden als der Wert der Lackenthaftung auf einer Seite des Schadens ausgehend von der Beschädigungskante angegeben. Für eine bessere Vergleichbarkeit der Ergebnisse sind die Messpunkte jeweils mit einem linearen Fit versehen. Dass dies berechtigt ist, beweist die Unterwanderungsmessung über acht Wochen an drei feuerverzinkten Blechen bei 35 °C im Mischelektrolyt. Die Unterwanderung verlangsamt sich demnach erst ab etwa vier bis fünf Wochen Auslagerung im Salzsprühnebeltest durch die große Menge an abgelagerten Korrosionsprodukten (Abbildung 52).
Abbildung 52: Unterwanderung im Salzsprühnebeltest über acht Wochen.
In Abbildung 53 sind die Ergebnisse für den Standardschaden im elektrolytisch verzinkten Stahlblech dargestellt.
Abbildung 53: Unterwanderungsweite ausgehend vom Standardschaden im elektrolytisch verzinkten Stahlblech bei 22 °C (blau), 35 °C (grün) und 50 °C (rot) für beide Elektrolyte (hell ≙ NaCl – dunkel ≙ Mischelektrolyt).
5.2 Korrosive Ritzunterwanderung im Salzsprühnebeltest
Die maximale durchschnittliche Unterwanderung beträgt nach zwei Wochen im Salzsprühnebeltest 3,7 mm und tritt bei 50 °C bei Verwendung des Mischsalzes auf.
Generell wird die Lackschicht mit steigender Temperatur deutlich stärker unterwandert, wie es gemäß der Arrhenius Gleichung ( 87 ) auch erwartet wird.
Dieses Verhalten stimmt zusätzlich mit den Ergebnissen der Messung der anodischen Polarisationskurven überein. Außerdem weisen die Unterwanderungen im Vergleich der Elektrolyte größere Werte auf, wenn der Mischelektrolyt verwendet wird.
Verglichen mit der Unterwanderung, die vom Standardschaden im feuerverzinkten Stahl ausgeht (Abbildung 54), haben die elektrolytisch verzinkten Bleche jeweils die kürzeren Unterwanderungsweiten. Bei der Verwendung des Mischelektrolyten bei 50 °C liegt allerdings eine Abweichung vor, da eine um etwa 1 mm größere Unterwanderung erwartet wird.
Abbildung 54: Unterwanderungsweite ausgehend vom Standardschaden im feuerverzinkten Stahlblech bei 22 °C (blau), 35 °C (grün) und 50 °C (rot) für beide Elektrolyte (hell ≙ NaCl – dunkel ≙ Mischelektrolyt).
Die Verkleinerung der Schadensbreite zu den Abmessungen des Mikroschadens führt für beide Substrate zu einer deutlichen Reduktion der Unterwanderungsweite.
In Abbildung 55 sind die Daten für den elektrolytisch verzinkten Stahl für alle drei Temperaturen und beide Elektrolyte zusammengestellt.
5 Experimentelle Korrosionsuntersuchungen
Abbildung 55: Unterwanderungsweite ausgehend vom Mikroschaden im elektrolytisch verzinkten Stahlblech bei 22 °C (blau), 35 °C (grün) und 50 °C (rot) für beide Elektrolyte (hell ≙ NaCl – dunkel ≙ Mischelektrolyt).
Bei einer Umgebungstemperatur von 35 °C ergibt sich auch bei dem Mikroschaden der erwartete Zusammenhang zwischen der Elektrolytzusammensetzung und der Unterwanderungsweite. Bei 22 °C liegt wiederum der zuvor geschilderte Kammerfehler vor, wodurch die Unterwanderung zu kurz ausfällt. Übergreifend sind die Unterschiede durch die Temperaturerhöhung und den Elektrolytwechsel nicht so groß wie bei dem Standardschaden. Dadurch kann auch die scheinbar kürzere Unterwanderung des Mischsalzes bei 50 °C im Vergleich zur Unterwanderung bei Einsatz des NaCl-Elektrolyten relativiert werden, da beide Kurven innerhalb der Standardabweichung beider Kurven liegen.
Die in Abbildung 56 dargestellten Unterwanderungsweiten betreffen alle Parameter-kombinationen am Mikroschaden im feuerverzinkten Stahl.
Analog zu den Beobachtungen bei dem Standardschaden liegt die Unter-wanderungsweite auch beim Mikroschaden im feuerverzinkten Stahl über der des Mikroschadens in der elektrolytisch verzinkten Variante. In dieser Situation fällt auch der Elektrolyteinfluss in Form einer stärkeren Unterwanderung im Mischelektrolyt den Erwartungen entsprechend aus. Allerdings wirkt sich die Temperaturerhöhung nur von 22 °C auf 35 °C korrosionsfördernd aus. Die weitere Erwärmung auf 50 °C führt zu keiner verstärkten Unterwanderung im Rahmen der Standardabweichung der Messungen.
5.2 Korrosive Ritzunterwanderung im Salzsprühnebeltest
Abbildung 56: Unterwanderungsweite ausgehend vom Mikroschaden im feuerverzinkten Stahlblech bei 22 °C (blau), 35 °C (grün) und 50 °C (rot) für beide Elektrolyte (hell ≙ NaCl – dunkel ≙ Mischelektrolyt).
5.2.2 Angriffstiefe
Als korrosive Angriffstiefe wird die maximale Tiefenzunahme im Bereich der ursprünglich eingebrachten Schädigung mittels optischer Mikroskopie bestimmt. Da allerdings unvermeidbare Schwankungen im manuellen Schädigungsprozess auftreten, ist die Aussagekraft der Messung der Korrosionstiefen nicht sehr groß. Wie in Abbildung 57 beispielhaft anhand des Standardschadens im feuerverzinkten Blech veranschaulicht wird, liegt die Angriffstiefe nach zwei Wochen nur maximal 10 µm unter der ursprünglichen Ritztiefe.
Abbildung 57: Angriffstiefe im Bereich des Standardschadens im feuerverzinkten Stahlblech bei 22 °C (blau), 35 °C (grün) und 50 °C (rot) für beide Elektrolyte
5 Experimentelle Korrosionsuntersuchungen Dadurch sind quantitative Aussagen kaum möglich, vor allem weil die Standardabweichung ebenfalls im Mikrometerbereich liegt. Qualitativ lässt sich aus den Messungen jedoch folgern, dass bei einer Umgebungstemperatur von 50 °C der größte Korrosionsangriff analog zur Unterwanderungsweite auftritt. Außerdem scheint auch bei der Angriffstiefe der Mischelektrolyt etwas aggressiver zu reagieren, als der NaCl-Elektrolyt. Dieses Verhalten wird sowohl für 50 °C als auch für 22 °C Umgebungstemperatur beobachtet. Das entgegengesetzte Verhalten bei 35 °C widerspricht dem zwar, allerdings liegen bei der NaCl-Sole hierbei auch die größten Schwankungen vor. Generell wird die Angriffstiefe wegen des manuellen Schädigungsprozesses nur als Größenordnung in die weiteren Betrachtungen einbezogen. Für eine zukünftige exakte Aussage zu den Korrosionstiefen ist eine größere statistische Absicherung notwendig.