IGF-Vorhaben OptiHeat – mit Wärmebehandlung gegen Wasserstoffversprödung

Im durch die DGO begleiteten IGF-Vorhaben OptiHeat werden Wärmebehandlungsverfahren zur Vermeidung einer Wasserstoffversprödung in galvanisch beschichteten Bauteilen analysiert. Frank Schweizer vom Fraunhofer IWM informiert über die erreichten und noch geplanten Aufgaben einer ökonomischen Entgasungs-Wärmebehandlung.

Im IGV-Vorhaben OptiHeat analysieren das Fraunhofer IWM und das Fraunhofer IPA Wärmebehandlungsverfahren zum Austreiben von Wasserstoff und damit zur Vermeidung einer Wasserstoffversprödung in Bauteilen mit galvanischer Beschichtung analysiert.

Ökonomische Entgasungs-Wärmebehandlung für galvanisch beschichtete Bauteile

Ziel ist die Entwicklung datenbankgestützter Softwaretools, mit denen gezielt Parameter für optimierte Entgasungs-Wärmebehandlungen galvanisch beschichteter Bauteile vorgenommen werden können. In der ersten Arbeitsphase wurden Laborbeschichtungsplattformen für unterschiedliche Probengeometrien aufgebaut, welche nach entsprechenden Vorbehandlungen mit Zink beschichtet wurden. Die Probekörper wurden mit den Wasserstoff-Analysemethoden Trägergasheißextraktion, Thermische Desorptionsspektroskopie und in Permeationsversuchen untersucht.

Gleichzeitig wurde eine einfache Lager- und Versandlogistik entwickelt, mit welcher die Proben zur Vermeidung einer Wasserstoffeffusion von Beschichtern zum Analyselabor geschickt werden können. Die Analysemethoden wurden in mehreren Versuchsreihen für die beschichteten Laborproben angepasst, um den Einfluss der Vorbehandlung, den Beschichtungsparametern und der Auslagerungen auf den Wasserstoffgehalt in den Proben messen zu können.

Aufbauend auf diesen Informationen wurden FEM-Modelle erstellt, mit denen die temperatur- und zeitabhängige Wasserstoffdiffusion in Bauteilen und der Beschichtung berechnet werden kann. Ein passendes Modell für die Zink-Beschichtung wurde in ein browserbasiertes Softwaretool übertragen, mit dem Anwender künftig ohne Zusatzkosten oder aufwändige Installationen Wärmebehandlungen der untersuchten Schichtsysteme anpassen können.

Nächste Arbeitsphase

Die Software soll in der nächsten Arbeitsphase ertüchtigt werden, um auf erstellte Datenbanken und passende Modelle für Zink-, Zink-Nickel- und Chrombeschichtungen zugreifen zu können. Hierfür werden derzeit von Unternehmen des projektbegleitenden Ausschusses entsprechende Proben beschichtet und tiefgekühlt an das Wasserstofflabor geschickt. Neben der Erweiterung der Datenbank sollen hierdurch die Unterschiede zwischen Beschichtungen im Labor und dem industriellen Umfeld analysiert werden.