Korrosionsschutz durch Auftragschweißen mit den reaktiven Metallen Titan, Tantal und Zirkonium

An Bauteile, Apparate und Anlagen der chemischen Industrie, sowie des Apparate‐ und Maschinenbaus werden sehr hohe Anforderungen in Hinsicht auf die Korrosionsschutzeigenschaften gestellt. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen werden Schichtverbundwerkstoffe eingesetzt, die den mechanischen und den korrosiven Bedingungen genügen. Die Sondermetalle Titan, Tantal und Zirkonium weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber vielen aggressiven Medien auch bei hohen Drücken und Temperaturen auf, die unter gleichen Bedingungen von keinem der konventionellen Korrosionsschutzwerkstoffe erreicht wird. Die Forschungsarbeiten verfolgten das Ziel, die Grundlagen zu erarbeiten, um unter Nutzung des PH‐Auftragschweißverfahrens Plattierungen aus Titan, Tantal und Zirkonium schmelzschweißtechnisch auf nichtartgleichem Grundwerkstoff zu erzeugen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden einlagige PH‐ Auftragschweißungen mit den Beschichtungswerkstoffen Titan, Tantal und Zirkonium hoher Reinheit auf Zwischenschichten aus Nickel und Kupfer, bzw. Legierungen dieser Elemente durchgeführt. Grundwerkstoff der Dreischichtverbunde war Kesselblech HII. Die aufgebrachten Titanschichten wurden eingehend mit metallographischen, schichtanalytischen und korrosionschemischen Methoden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß es möglich ist, mit dem PHA‐Verfahren Korrosionsschutzschichten aus Titan zu erzeugen, wenn der Schweißprozeß vor der Kontamination durch atmosphärische Gase geschützt ist und die Bildung von unerwünschten Reaktionsprodukten in der Bindezone zwischen Grund‐ und Zusatzwerkstoff durch Einsatz einer Zwischenschicht minimiert wird. Die Korrosionsbeständigkeit der Titan‐Auftragschweißungen auf Nickelzwischenschicht stimmt weitgehend mit der des Referenzmaterials überein. Anhand der Korrosionsuntersuchungen ist die Auftragschweißung Titan auf Kupferzwischenschicht als nicht beständig anzusehen. Die gewonnenen Ergebnisse beim Auftragschweißen von Titan wurden auf das nichtartgleiche PH‐Auftragschweißen der Sondermetalle Tantal und Zirkonium übertragen. Metallographische Untersuchungen belegen, daß es prinzipiell möglich ist, eine fehlerfreie Verbindung der Deckschicht aus Zirkonium und einer Nickelzwischenschicht herzustellen. Die PH‐auftraggeschweißten Zirkoniumschichten haben jedoch im Vergleich zum Zusatzwerkstoff Zr 702 eine erheblich höhere Härte und nur geringe Duktilität. Aufgrund der hohen Differenz der Schmelzpunkte zwischen Tantal und dem Substratwerkstoff können derartige Schichten mit dem PHA‐Verfahren, da die notwendigen Parameter hinsichtlich der Warmeführung im äußerst möglichen Grenzbereich liegen, nicht mit hinreichender Qualität reproduzierbar erzeugt werden.