Oberflächentechnik II: Eloxieren, Pulver, Galvanik

Warum muss Edelstahl nach dem Schweißen gebeizt und passiviert werden?

Was beim Schweißen mit der Passivschicht geschieht

Nichtrostender Stahl rostet nicht, weil sein Chromgehalt von mindestens rund 10,5 Prozent eine sehr dünne, dichte Chromoxidschicht bildet. Diese Passivschicht ist nur wenige Nanometer stark und baut sich bei Beschädigung an Luft selbst wieder auf — solange genügend Chrom an der Oberfläche verfügbar ist.

Genau daran fehlt es nach dem Schweißen. Unter Wärmeeinwirkung wächst eine sichtbare Oxidschicht, die als Anlauffarbe erscheint. Das dafür benötigte Chrom stammt aus der darunterliegenden Randzone, die dadurch verarmt. Zurück bleiben zwei Probleme übereinander: eine dicke, wenig schützende Oxidhaut und darunter eine Zone mit verringertem Chromgehalt. Beides zusammen macht die Naht zur Schwachstelle für Loch- und Spaltkorrosion.

Hinzu kommen Fremdeisen aus Bürsten, Schleifmitteln oder Vorrichtungen sowie Schweißspritzer, an denen Korrosion ebenfalls bevorzugt beginnt.

Beizen und Passivieren im Ablauf

1. Reinigen und entfetten, damit das Beizmittel überall gleichmäßig angreift.
2. Beizen mit säurehaltiger Paste, Spray oder im Tauchbad. Übliche Beizmittel für nichtrostenden Stahl enthalten Salpeter- und Flusssäure. Sie lösen Oxidschicht und chromarme Randzone ab.
3. Gründlich spülen, möglichst mit entsalztem Wasser, damit keine Rückstände zurückbleiben.
4. Passivieren, etwa mit Salpeter- oder Zitronensäure. Freies Eisen an der Oberfläche wird entfernt und die Chromoxidschicht baut sich gleichmäßig neu auf.
5. Trocknen und prüfen. Gängige Referenzen für Reinigung und Passivierung sind ASTM A380 und ASTM A967.

Flusssäurehaltige Beizmittel sind hochgiftig und stark ätzend. Anwendung, Schutzausrüstung und Abwasserbehandlung gehören ausschließlich in geschulte Hände und in eine dafür eingerichtete Umgebung.

Alternativen und Vorbeugung

Nicht jeder Betrieb kann oder will mit Flusssäure arbeiten. Verbreitete Alternativen sind das elektrochemische Reinigen mit Elektrolyt und Stromquelle, das besonders bei einzelnen Nähten praktikabel ist, sowie die mechanische Bearbeitung mit eisenfreien Bürsten, Vliesen oder Strahlmitteln. Wichtig dabei: Mechanisches Abtragen beseitigt die Anlauffarbe zwar optisch, die chromarme Zone aber nur, wenn ausreichend Material abgenommen wird. Eine anschließende Passivierung ist in jedem Fall sinnvoll.

Am wirtschaftlichsten ist es, Anlauffarben gar nicht erst entstehen zu lassen: durch Wurzelschutz und Formieren mit Schutzgas, begrenzten Wärmeeintrag und eine ausreichende Gasnachströmzeit. In der Schweißfertigung — MTB Metall bietet Schweißarbeiten und Schweißerprüfungen an — ist das der übliche Weg, den Nacharbeitsaufwand klein zu halten.