Salznebel- und Korrosionsprüfungen für laminierte Bauteile: Wann sind sie erforderlich?

A Laminierstapel Es sieht trügerisch einfach aus. Dünne Bleche aus Elektroblech, die jeweils mit einer wenige Mikrometer dicken Beschichtung ummantelt sind, werden zu einem Kern gepresst oder verklebt. Diese Beschichtung leistet still und leise ganze Arbeit. Die Isolierung zwischen den einzelnen Lamellen sorgt für deren elektrische Trennung und erfüllt dabei mehrere Aufgaben gleichzeitig: Sie begrenzt die Ströme zwischen den Lamellen, hält dem Stanzen stand, übersteht gegebenenfalls das Glühen, widersteht Feuchtigkeit und Korrosion und beansprucht nicht zu viel Stapelfaktor.

Bei der Frage der Korrosionsprüfung geht es also nicht wirklich darum, ob Stahl in einem Lagerhaus rostet. Es geht darum, ob das Bauteil, das dafür sorgt, dass Ihre Anlage leise und effizient läuft, auch im achten Jahr noch seine Aufgabe erfüllt. Und genau hier kommt die Salznebelprüfung ins Spiel – meist auf Wunsch des Kunden, manchmal aber auch einfach so, ohne groß darüber nachzudenken, ob sie überhaupt sinnvoll ist.

In diesem Beitrag geht es um die wenn. Wann man Salznebel- und Korrosionsprüfungen an laminierten Bauteilen durchführen lassen sollte, wann eine weniger aufwendige Prüfung ausreicht und wann das Ganze nur Show ist.

Was Salznebelprüfungen tatsächlich aussagen (und was nicht)

Lassen Sie uns ehrlich über das Tool sprechen, bevor wir es verteilen.

Der Salzsprühtest, auch Salznebeltest genannt, ist ein standardisiertes Korrosionsprüfverfahren zur Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen und Oberflächenbeschichtungen. Der in Nordamerika am häufigsten verwendete Standard ist ASTM B117, dessen internationales Pendant die Norm ISO 9227 ist (die neutrale Variante, abgekürzt NSS). Die Bedingungen sind einfach: kontinuierlich versprühtes Salznebel, eine Kammertemperatur von etwa 35 °C, eine 5%-Natriumchloridlösung mit einem pH-Wert von 6,5–7,2 und eine Nebelaufnahmerate von etwa 1–2 ml/h.

Der Vorteil liegt in der Schnelligkeit und der Reproduzierbarkeit. Es besteht zwar kein eindeutiger Zusammenhang mit der Korrosion im Außenbereich, aber das Verfahren liefert schnelle Ergebnisse und ist reproduzierbarer als fast jedes andere Verfahren, was es für die Qualitätskontrolle nützlich macht.

Hier ist der Teil, den viele übersehen. Die Norm ASTM B117 selbst warnt davor, die Ergebnisse überzubewerten. Das Verhalten in natürlichen Umgebungen lässt sich selten allein anhand von Salznebel-Daten vorhersagen, und einer Korrelation sollte nur dann vertraut werden, wenn sie durch langfristige atmosphärische Beanspruchung untermauert ist. Lesen Sie das noch einmal. Das Dokument, das jeder als Beweis für Korrosionsbeständigkeit anführt, besagt im eigenen Text, dass es Ihnen größtenteils relativ Antworten. Die Absicht besteht darin, Proben, die auf dieselbe Weise präpariert und in derselben Kammer untersucht wurden, miteinander zu vergleichen. Es war niemals beabsichtigt, verschiedene Beschichtungen zu vergleichen, die in unterschiedlichen Kammern unter unterschiedlichen Bedingungen getestet wurden.

Allein diese Tatsache verändert die Art und Weise, wie man eine Spezifikation verfasst. Der Salznebel-Test ist ein Vergleichsinstrument. Er beantwortet die Frage: “Ist Beschichtung A unter identischen, extremen Bedingungen widerstandsfähiger als Beschichtung B?” Er beantwortet jedoch nicht die Frage: “Wird dieser Motor fünfzehn Winter in Minnesota überstehen?” Betrachten Sie den Wert als Rangfolge, nicht als Vorhersage.

Die Korrosion, der Ihr Laminatstapel tatsächlich ausgesetzt ist

Bevor Sie einen Test durchführen, stellen Sie sich den möglichen Ausfall vor. Ein Stapel fällt selten aufgrund einer auffälligen Roststelle aus. Er verschleißt auf eine Weise, die lästiger und kostspieliger ist.

Feuchtigkeit dringt in die Kanten des Stapels ein, insbesondere dort, wo Stanzgrate die Beschichtung beschädigt haben. An den Schnittkanten bildet sich Rost, der – schlimmer noch – Brücken zwischen benachbarten Lamellen bildet. Eine beeinträchtigte Isolierung zwischen den Lamellen führt zu lokalen Kurzschlüssen im Stapel, höheren lokalen Verlusten und Hotspots. Das ist der eigentliche Schaden: Wirbelstromverluste steigen, Temperaturen steigen, der Wirkungsgrad sinkt.

Hier kommt es auf die Beschichtungschemie an. Zwischenlaminar-Isolierungen werden gemäß ASTM A976 in Klassen eingeteilt – grob gesagt: C-0 für blankes oder natürliches Oxid, C-3 für organische Emaille/Lack, C-4 für eine dünne anorganische (oft phosphathaltige) Schicht, C-5 für anorganische Beschichtungen mit organischem Füllstoff und C-6 für organische Beschichtungen mit anorganischem Füllstoff. Die “EC”-Bezeichnungen nach IEC 60404-1-1 / EN 10342 lassen sich einem ähnlichen Bereich zuordnen. Diese reagieren sehr unterschiedlich auf Chlorid und Feuchtigkeit. Eine anorganische C-4-Phosphatschicht und eine selbsthaftende organische Schicht sind unter Salznebelbedingungen nicht austauschbar, sodass ein auf die eine ausgerichteter Test nur wenig über die andere aussagt.

Und die Beschichtung ist dünn. Die Dämmschichten sind in der Regel zwischen etwa 0,1 μm und einigen Mikrometern pro Seite dick. Bei zwei Mikrometern bleibt nicht viel Spielraum. Ein Kratzer durch eine Stanzform, eine Kerbe beim Stapeln, ein Grat, der nie entfernt wurde – all das wird genau zu der Stelle, an der der Salznebel zu nagen beginnt.

Es gibt noch eine zweite Fehlerquelle, die erwähnenswert ist: die Verbindung selbst. Bei „Glue-Dot“- und selbstklebenden (Bond-Lack-)Stapeln kommt eine Klebeschicht zum Einsatz, deren Haftkraft durch eindringende Feuchtigkeit nachlassen kann. Wenn Feuchtigkeit in die Klebefuge eindringt, geht nicht nur der Isolationswiderstand verloren, sondern auch die mechanische Integrität. Das ist ein anderes Thema, und manchmal spielt das Eindringen von Feuchtigkeit eine größere Rolle als Salz.

Ein Entscheidungsrahmen: Wann ist er erforderlich?

Verzichten Sie darauf, die Spezifikationen eines Mitbewerbers einfach zu kopieren. Stellen Sie stattdessen drei Fragen.

Erstens: Wo befindet sich das Bauteil? Ein Stapel, der in einem mit Harz umspritzten Gehäuse in einem klimatisierten Schrank versiegelt ist, weist ein anderes Risikoprofil auf als ein ungeschützter Statorkern in einer Küstenpumpe oder einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs, der Streusalz aufnimmt.

Zweitens: Was schützen Sie eigentlich – den Stahl, die Beschichtung oder die Verbindung? Die Antwort hängt davon ab, welcher Test und welches Akzeptanzkriterium sinnvoll sind.

Drittens: Benötigen Sie eine Pass/Fail-Prüfung, einen Lieferantenvergleich oder eine Lebensdauerprognose? Wenn es sich um den letzten Fall handelt, ist Salznebel allein das falsche Mittel, und das lässt sich auch durch noch so viele Teststunden in der Kammer nicht beheben.

Hier ist eine Karte, die funktioniert.

Ein paar Anmerkungen zu dieser Tabelle.

Der neutrale Salznebel-Test (ASTM B117 / ISO 9227 NSS) ist der allseits bekannte Referenzstandard. Er ist jedoch nicht die einzige Option und für viele laminierte Bauteile auch nicht die aussagekräftigste. Ein zyklischer Korrosionstest wechselt zwischen Salzeinwirkung, Feuchtigkeit und Trocknung ab und simuliert so den Nass-Trocken-Rhythmus, dem ein Motor in der Praxis ausgesetzt ist. In der Automobilindustrie ist dies allgemein bekannt – weshalb so viele OEM-Spezifikationen auf SAE J2334 oder ISO 11997 verweisen statt auf einen kontinuierlichen Salznebel. Wenn ein Kunde Ihnen einen Grenzwert nach Automobilstandard vorgibt, handelt es sich dabei meist eher um einen Wert für die Ritzkorrosion als um den Wunsch nach “keinem Rost”: etwa eine begrenzte Korrosion von einem Millimeter unter der Beschichtung, gemessen anhand eines Ritzes nach einer festgelegten Anzahl von Zyklen. Das ist die Art von Kriterium, die es wert ist, in Ihre Spezifikation ausgehandelt zu werden – messbar, vergleichbar und an eine festgelegte Zyklenanzahl gebunden.

Auswahl der Norm (ASTM B117 oder ISO 9227) und der Prüfdauer

Es gibt nicht den einen richtigen Test. Es gibt den richtigen Test für einen bestimmten Zweck.

ASTM B117 und ISO 9227 NSS sind nahezu identisch – gleiche Salzkonzentration, gleiche Temperatur, gleicher Nebel. Die Unterschiede liegen in den Details, auf die ein Prüfer hinweisen wird: Die Fenster für die Ausrichtung der Prüfkörper liegen bei der einen Norm zwischen 15° und 30° und bei der anderen zwischen 15° und 25°, und die Anforderungen an die Berichterstattung unterscheiden sich geringfügig. In Europa sowie in der Automobil- und Luftfahrtindustrie dominiert in der Regel die Norm ISO 9227; in Nordamerika hat sich hingegen nach wie vor die Norm ASTM B117 durchgesetzt und wird in den Spezifikationen der Erstausrüster (OEM) herangezogen. Wählen Sie eine der beiden Normen aus und geben Sie diese präzise an, einschließlich der jeweiligen Variante.

Wenn Sie für eine langlebige Beschichtung eine aggressivere Lösung benötigen, definiert ISO 9227 auch die Varianten „AASS“ (mit Essigsäure versetzt) und „CASS“ (kupferbeschleunigt), und ASTM G85 deckt in seinen Anhängen eine Reihe modifizierter Salznebelverfahren ab (versetzt, zyklisch versetzt, verdünnter Elektrolyt). Diese wirken stärker und schneller – doch „stärker“ ist nicht immer aussagekräftiger. Ein aggressiver, angesäuerter Nebel kann eine Phosphatbeschichtung zum Versagen bringen, die sonst problemlos zwei Jahrzehnte lang gehalten hätte. Passen Sie die Aggressivität an die tatsächlichen Umgebungsbedingungen an, nicht an den Wunsch nach einer beeindruckenden Zahl.

Bei der Dauer werden die Spezifikationen oft vage. Das sollten Sie vermeiden. Ordnen Sie die Stunden der oben genannten Risikostufe und der von Ihnen verwendeten Vergleichsbasis zu. Ein Test von 24 bis 96 Stunden deckt grobe Beschichtungsfehler und Prozessabweichungen auf. Erst bei Hunderten von Stunden lassen sich wirklich langlebige Systeme unterscheiden – allerdings nur im Vergleich zueinander, in derselben Kammer und im selben Durchlauf.

Übernehmen Sie eine Vorgehensweise aus der Beschichtungstechnik: Markieren und prüfen Sie – starren Sie nicht nur darauf. Bei der Standardvorgehensweise wird die Beschichtung entlang einer Anrisslinie bis auf das blanke Metall abgetragen, und nach der Freilegung misst man, wie weit sich die Korrosion von dieser Linie aus in Millimetern ausgebreitet hat. Bei einem Laminatstapel sind die Schnittkante und eventuelle Transportschäden die natürlichen “Anrisslinien”. Dort schaut man zuerst nach.

Wo Teams Fehler machen

Eine kurze Auflistung der häufigsten Fehler.

Salznebel ist vorgeschrieben, weil dies bereits in der letzten Spezifikation so war. Wenn niemand den zu prüfenden Ausfallmodus benennen kann, ist der Test reine Augenwischerei.

Einen Prüfdurchlauf als Lebensdauer interpretieren. Das ist er nicht. Die Beanspruchungen im Endanwendungsbereich unterscheiden sich von den Beanspruchungen in der Prüfkammer, daher ist ein B117-Prüfdurchlauf weder eine Vorhersage der Lebensdauer noch eine gültige eigenständige Einstufung von Beschichtungssystemen.

Der Vergleich des Berichts Ihres Lieferanten mit dem Bericht eines anderen Labors. Andere Kammer, anderer Durchlauf – ein aussichtsloser Vergleich. Wenn Sie eine echte Rangliste wünschen, müssen die Proben gemeinsam untersucht werden.

Die „Nass-Trocken“-Realität wird dabei außer Acht gelassen. Bei allen Anwendungen, bei denen Kondensationszyklen auftreten, gibt ein kontinuierlicher Nebel die tatsächliche Beanspruchung nur unzureichend wieder. Genau dafür gibt es die Normen SAE J2334 und ISO 11997.

Den Prüfkörper testen und die Montage außer Acht lassen. Ein flach beschichteter Prüfkörper und ein montierter Stapel mit Graten, Klebefugen und freiliegenden Kanten verhalten sich unterschiedlich. Wenn ein echtes Risiko besteht, testen Sie den Stapel und nicht nur ein Ersatzteil.

Eine praktische Spezifikation, die man tatsächlich verteidigen kann

Eine gute Anforderung nennt die Norm und die Variante, gibt die Ausrichtung der Probe an, ordnet die Belichtungszeiten einer Risikostufe zu und legt eine messbar Annahmekriterium – Ausmaß der Randkorrosion, Erhaltung des Isolationswiderstands oder Ritzkriechen anstelle eines subjektiven “kein Rost”. Es legt fest, dass Vergleichsangaben aus einem einzigen gemeinsamen Testlauf stammen, fügt eine Anforderung hinsichtlich Luftfeuchtigkeit oder zyklischer Belastung hinzu, wenn das Bauteil Kondensation ausgesetzt ist, und beschreibt, worin die Prüfung besteht. für.

Hier ist eine Klausel, die Sie direkt in eine Zeichnungsanmerkung oder eine Angebotsanfrage/Leistungsbeschreibung übernehmen können. Füllen Sie die Klammern entsprechend Ihrem Bauteil aus.

KORROSIONSQUALIFIZIERUNG – LAMINIERTER KERN

1. Beschichtungsklasse gemäß ASTM A976 [C-4 / C-5]; Bericht nach EN 10342 (IEC 60404-1-1) 
   EG-Kennzeichnung.
2. Prüfverfahren: [ASTM B117 / ISO 9227 NSS]. Ausrichtung der Prüfkörper und 
   Kammerbedingungen gemäß der zitierten Norm.
   - Für Teile, die Feucht-Trocken-Wechselbeanspruchung oder Streusalz ausgesetzt sind, ist stattdessen 
 ein zyklischer Test gemäß [SAE J2334 / ISO 11997] mit [N] Zyklen durchzuführen.
3. Prüfobjekt: zusammengebauter Stapel einschließlich Schnittkanten und Klebefugen 
   (kein flacher Prüfkörper), sofern nicht anders vereinbart.
4. Dauer: [__] Stunden, abhängig von der Risikostufe; Angabe, ob es sich um eine Qualitätskontrolle (QC-Screen) oder um eine 
   Qualifizierung handelt.
5. Abnahmekriterien (messbar):
   a. Kriechen unter der Folie/an Ritzstellen ≤ [1] mm von jeder Schnittkante oder Ritzstelle.
   b. Keine interlaminare Brückenkorrosion zwischen benachbarten Laminaten.
   c. Erhaltener interlaminarer Widerstand ≥ [__]% des Wertes vor der Prüfung 
 (Methode gemäß ASTM A717 / A937, je nach Anwendbarkeit).
   d. Integrität der Klebefuge: keine Delaminierung bei Sichtprüfung + Abziehprüfung 
      (nur bei geklebten Stapeln).
6. Die vergleichende Einstufung gilt nur für Proben, die gemeinsam in einem 
   einzelnen Kammerzyklus geprüft wurden.
7. Zweck der Prüfung (bitte ankreuzen): Chargen-Qualitätskontrolle / Lieferantenbewertung / 
   Qualifikationsprüfung für die Konstruktion.

Salznebel findet in dieser Spezifikation dann seinen Platz, wenn eine echte Gefahr durch Chlorid oder Feuchtigkeit besteht und man einen wiederholbaren Schwellenwert oder eine wiederholbare Einstufung erzielen möchte. Er ist jedoch kein Ersatz für Felddaten. Solange man ihn auf diesen Bereich beschränkt, ist er wirklich nützlich.

FAQ

Müssen alle Laminatstapel einer Salznebelprüfung unterzogen werden? Nein. Ein Stapel, der in geschlossenen, trockenen Innenräumen gelagert wird, profitiert kaum davon. Der Test macht sich erst dann bezahlt, wenn das Bauteil Chlorid oder wiederholter Feuchtigkeit ausgesetzt ist – beispielsweise im Automobil-, Schiffs-, Außen- oder Küstenbereich – oder wenn eine Kundenspezifikation dies als Abnahmekriterium vorschreibt.

Bedeutet das Bestehen eines Salznebel-Tests nach ASTM B117, dass das Bauteil im Einsatz nicht korrodiert? Nein, und das geht auch aus der Norm selbst hervor. Die B117-Leistung lässt allein selten Rückschlüsse auf das Verhalten unter natürlichen Umgebungsbedingungen zu. Betrachten Sie ein bestandenes Ergebnis als Vergleichswert und nicht als Garantie für die Lebensdauer.

ASTM B117 oder ISO 9227 – spielt es eine Rolle, welche Norm ich anführe? Die neutralen Prüfverfahren sind nahezu identisch, sodass die daraus resultierende Rangfolge ähnlich ausfällt. Entscheidend ist die genaue Angabe des jeweiligen Verfahrens, einschließlich der Variante (NSS, AASS oder CASS gemäß ISO 9227) sowie der Ausrichtung des Prüfkörpers – denn genau über diese Details streiten sich Prüfer und Lieferanten.

Neutrales Salzsprühtest oder zyklischer Test für einen Motorkern? Das hängt von den Umgebungsbedingungen ab. Neutral B117/ISO 9227 NSS eignet sich gut als Vergleichstest für die Chargen-Qualitätskontrolle. Für Bauteile, die Nässe-Trocken-Wechselbeanspruchungen und Streusalz ausgesetzt sind, spiegelt ein zyklischer Test wie SAE J2334 oder ISO 11997 die realen Bedingungen besser wider.

Wie lange sollte die Belichtung dauern? Richten Sie die Dauer nach dem Risiko aus, nicht nach Gewohnheit. Kurze Testdauer von 24 bis 96 Stunden eignet sich für ein schnelles Screening; mehrere hundert Stunden ermöglichen eine Unterscheidung zwischen langlebigen Beschichtungen. Länger ist nicht automatisch aussagekräftiger.

Soll ich ein beschichtetes Prüfstück oder den zusammengebauten Stapel prüfen? Wenn ein echtes Risiko besteht, testen Sie die Baugruppe. An Schnittkanten, Graten und Klebefugen setzt Korrosion ein, und ein flacher Prüfkörper verdeckt alle drei Stellen.

Kann ich den Salznebel-Prüfbericht meines Lieferanten mit dem eines anderen Anbieters vergleichen? Nicht aussagekräftig. Die Methode ist für Proben ausgelegt, die gemeinsam in einer Kammer untersucht werden. Berichte aus verschiedenen Labors und Durchläufen lassen sich nicht direkt miteinander vergleichen. Wenn Sie eine echte Rangliste benötigen, sollten Sie einen einzigen gemeinsamen Durchlauf verlangen.

Welches Akzeptanzkriterium sollte ich formulieren? Etwas Messbares – beispielsweise ein Kriechmaß in Millimetern, das Fehlen von interlaminaren Brückenbildungen oder ein verbleibender interlaminarer Widerstand – ist aussagekräftiger als eine subjektive Feststellung wie “kein sichtbarer Rost”. Ein nach einer festgelegten Zyklusanzahl gemessener, nach Automobilstandard festgelegter Abstand zur Unterlage bietet allen Beteiligten denselben Maßstab.