DFO: Fehler durch falsches Strahlen

Die Ursachen vieler Fehlerbilder, die in der Beschichtung sichtbar sind, liegen schon im Bereich der Vorbehandlung. Zur Vorbehandlung gehört unter anderem der Strahlprozess.

Da die DFO Service GmbH häufig mit der Untersuchung von Schadensfällen, deren Ursprung im Strahlprozess zu suchen ist, beauftragt wird, sollen die folgenden Fehlerbilder mögliche Ursachen verdeutlichen. Im ersten Fall kam es auf gestrahlten und mit Pulverlack beschichteten Bauteilen zu starker Blasenbildung. Zur Untersuchung wurden mehrere Querschnitte in Blasenbereichen und in Bereichen ohne Blasenbildung mittels Mikrotom angefertigt. Bereits die Betrachtung der Querschnitte im Lichtmikroskop zeigte ein stark aufgerautes Substrat. Die REM-Aufnahmen (siehe Abbildung 1) bestätigten die stark aufgeraute Oberfläche. Bei den Untersuchungen der Querschnitte mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (siehe Abbildung 2) wurden Anhäufungen von Silizium und Sauerstoff im stark aufgerauten Bereich nachgewiesen. Hier wurden Reste des Strahlmittels in das Substrat eingearbeitet. Zusätzlich bildeten sich durch das stark aufgeraute Substrat Hohlräume innerhalb des Substrates. Bei der Aushärtung der Pulverlackierung im Einbrennofen dehnte sich die eingeschlossene Luft aus und führte zu Blasenbildung in der Beschichtung. Die Reste des Strahlmittels würden bei längerer Anwendung der Bauteile zu frühzeitiger Korrosion führen. Eine Reduzierung der Strahlgeschwindigkeit und Strahlzeit führten in diesem Fall zu fehlerfreien Bauteilen.

Additiv beseitigt Ölkontamination

Auch Haftfestigkeitsverluste können oft auf den Strahlprozess zurückgeführt werden. Im Rahmen des zweiten Schadensfalls wurde die DFO damit beauftragt, die Ursache für stark schwankende Ergebnisse bei der Gitterschnittprüfung auf beschichteten Bauteilen herauszufinden. Zunächst wurde die Beschichtungsunterseite mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht. Hier ließen sich große Mengen der Konversionsschichtnachweisen. Die Untersuchung der entsprechenden Substratoberfläche zeigte einige Bereiche, in denen sich keine Konversionsschichtmehr nachweisen ließ. Die Ursache der Haftfestigkeitsstörung lag somit zwischen Substrat und Konversionsschicht. Die DFO vermutete eine Kontamination durch organische Substanzen, was mittels Infrarot-Spektroskopie bewiesen werden konnte. Der Vergleich der Spektren der Substratoberfläche mit der Datenbank ergab, dass es sich um eine Kontamination mit einem Korrosionsschutzöl handelte. In diesem Fall konnte der Strahlprozess die hohen Mengen an Korrosionsschutzöl nichtkomplett vom Bauteil entfernen. Durcheinen einfachen Test (siehe Abbildung 3) konnte bestätigt werden, dass das Strahlmittel eine erhebliche Ölkontamination aufwies. Hierfür formt man aus einer kleinen Menge Strahlmittel einen Haufen und gibt auf diesen Haufen einen Wassertropfen. Passiert das Wasser das Strahlmittel nicht, ist dies ein Hinweis auf eine organische Kontamination, da Öle und Fette die freie Oberflächenenergie des Strahlmittels herabsetzen und es somit wasserabweisend wird. Um die mit hohen Mengen an Öl kontaminierten Bauteile dennoch zu strahlen, musste der Kunde sein Strahlmittel mit einem Additiv versetzen. Das Strahlmittelwurde somit durch dieses pulverförmige Additiv kontinuierlich entfettet und nachentsprechenden weiteren Vorbehandlungsschritten konnten fehlerfreie Bauteile produziert werden.

Fehlerbild des Monats

Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO)

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