Wasserstoffversprödung

Unter der Wasserstoffversprödung wird in der Oberflächentechnik ein wasserstoffinduzierter Sprödbruch verstanden. Im allgemeinen versteht man darunter die Änderung der Duktilität (Dehnbarkeit) von Metallen, genauer ihrer Sprödigkeit, die durch das Eindringen und die Einlagerung von Wasserstoff in ihr Metallgitter verursacht wird. Diese Korrosion ähnelt einer Materialermüdung – in der Folge kommt es zu wasserstoffinduzierter Rissbildung, womit insbesondere der Einsatz anfälliger Materialien zur Wasserstoffspeicherung begrenzt wird.

Die Wasserstoffversprödung ist hauptsächlich von der Verzinkung gehärteter Stähle bekannt. Durch Beizprozess und Elektrolyse kommt es zu einer Wasserstoffaufnahme des Materials, wobei es sich hierbei um den diffusionsfähigen atomaren Wasserstoff Hat handelt.

H^+\,+\,e^-\,\rightarrow\,H

Ein Teil des Wasserstoffs wird dabei in das Metallgitter eingelagert. Im Fall von Titan kann es zur Bildung von Metallhydrid kommen, bei Stahl lagert sich der Wasserstoff bevorzugt an Fehlstellen oder Korngrenzen ab. Treffen zwei Wasserstoffatome an solchen Stellen zusammen, bildet sich das nicht diffusionsfähige H2-Molekül. Durch mechanische Belastung oder Temperaturerhöhung führt dies zum Sprödbruch.

Um dem entgegen zu wirken, werden verschiedene Maßnahmen eingesetzt, wobei nicht alle Maßnahmen zur Vermeidung einer Wasserstoffversprödung umgesetzt werden müssen.

  • Elektrolytische Entfettung ausschließlich Anodisch betreiben.
  • Beizzeiten unter 5 Minuten halten.
  • Generell stärkere Säure verwenden, dafür kürzer beizen.
  • Beizinhibitoren einsetzen.
  • Vor der Verzinkung kurz vernickeln, da Nickel die Aufnahme von Wasserstoff verhindert oder zumindest inhibiert.
  • Nach der Beschichtung bei ca. 210°C mindestens 8h tempern. Je nach Härte kann die Temperdauer auch 24h und mehr betragen.

Für den Test einer Wasserstoffversprödung wird meist eine Verspannungsprüfung durchgeführt. Da der Belastungstest meist eine zerstörende Wirkung auf das Material hat, kann sie nur als Stichprobe erfolgen.

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