Top 5 korrosionsbeständige Materialien, die jeder Hersteller kennen sollte

Das richtige korrosionsbeständige Material wählen

Die Materialauswahl ist ein entscheidender Teil jedes Fertigungsprozesses. Die Wahl des richtigen Materials ist so wichtig, weil das Material die chemischen und mechanischen Eigenschaften des herzustellenden Bauteils definiert, die Lebensdauer des Bauteils erheblich beeinflussen kann und sicherstellt, dass das Bauteil ordnungsgemäß funktioniert. Korrosionsbeständige Materialien spielen in der Fertigung eine bedeutende Rolle aufgrund ihrer Materialeigenschaften und ihrer Unempfindlichkeit gegenüber rauen Umgebungsbedingungen und Chemikalien.

Beispielsweise werden viele Luftfahrtbauteile aus Titan, Wolfram und Kohlefaser gefertigt, da diese Materialien sehr fest, aber leicht und flexibel sind. Leider können diese Materialien miteinander reagieren und über Zeit Kontaktkorrosion verursachen – lokalisierte Korrosion durch Ionenausgleich zwischen den Materialien. Hier bewahren korrosionsbeständige Materialien die Integrität von Bauteilen in einer der strengsten regulierten Industrien der Welt.

Aus Umweltsicht sind emissionsfreie Solar- und Windenergiequellen rauen Bedingungen ausgesetzt, und korrosionsbeständige Materialien schützen ihre kritischen Komponenten langfristig vor Schäden. Dies hilft Herstellern, Bauteile für alternative Energiequellen sicher zu bauen und zu einer nachhaltigeren Wirtschaft beizutragen. Für Ingenieure, die ihre Bauteile vor korrosiven Medien wie Säuren und Salzen oder UV-Degradation schützen möchten, sind hier die besten korrosionsbeständigen Materialien.

Beispiele korrosionsbeständiger Materialien

1. Edelstahl

Edelstahllegierungen sind bekannt für ihre Korrosionsbeständigkeit, Duktilität und hohe Festigkeit. Korrosionsbeständigkeit in Edelstählen korreliert direkt mit ihrem Chrom- und Nickelgehalt – mehr dieser Elemente korreliert mit höherer Beständigkeit.

Die meisten heute marktgängigen Edelstahllegierungen enthalten mindestens 18 % Chrom. Oxidiert Chrom, bildet es eine schützende Chromoxidschicht auf der Metalloberfläche, die sowohl Korrosion verhindert als auch Sauerstoff vom darunterliegenden Stahl fernhält.

Da dieser Werkstoff einen hohen Schmelzpunkt hat und hohen Druck aushält, eignet er sich auch gut für Bauwesen, Maschinenbau und die Fertigung von Lagerbehältern. 304, 430 und 316 sind die am häufigsten spezifizierten Edelstahlgüten, wobei 316 die Wahl für raue Meeresumgebungen ist.

Allerdings haben die Haltbarkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ihren Preis, was sie für einige Hersteller prohibitiv teuer macht. Zudem können Edelstahllegierungen schwer zu verarbeiten sein, insbesondere beim Schweißen, wegen ihres hohen Schmelzpunkts.

2. Aluminium

Aluminiumlegierungen sind ungiftig, zu 100 % recycelbar, haben ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und sind leicht zerspanbar. Zudem ist Aluminium einzigartig, da es eines der wenigen Materialien ist, die von Natur aus korrosionsbeständig sind.

Dieser Werkstoff enthält wenig bis kein Eisen, sodass er nicht rosten kann, allerdings oxidieren. Wenn eine Aluminiumlegierung Wasser ausgesetzt wird und oxidiert, bildet sich durch einen Prozess namens Selbstpassivierung ein Aluminiumoxidfilm auf der Bauteiloberfläche, der es vor Korrosion schützt. Aluminium 5052-H32 ist korrosionsbeständiger als andere Aluminiumsorten und bildet eine helle, glatte Oberfläche.

Dieser Oxidationsprozess kann auch eng kontrolliert werden durch ein Verfahren namens Eloxieren. Auch Aluminium ist einzigartig, da es zu den wenigen innovativen Materialien für die additive Fertigung gehört, die von Natur aus korrosionsbeständig sind. Eloxieren ist eine kostengünstige, kontrollierte Oberflächenbehandlung, die weit verbreitet ist. Dieser Prozess ermöglicht auch das Einfärben des Bauteils, was weitere Anpassungen für verschiedene Anwendungsfälle erlaubt.

Aluminium findet häufig Anwendung in der Luftfahrt, bei Karosserieteilen im Automobilbau, in Salzwasseranwendungen und anderen Situationen, die ein Hochleistungsmaterial erfordern. Hersteller sollten Aluminium in Betracht ziehen, wenn sie ein erschwingliches korrosionsbeständiges Material benötigen, dabei aber beachten, dass die Aluminiumverarbeitung unordentlich und mühsam sein kann.

3. Weichmetalle (Rotmetalle)

Weichmetalle, auch Rotmetalle genannt, umfassen korrosionsbeständige Materialien wie Kupfer und seine Legierungen Messing und Bronze. Kupfer ist formbar, duktil und ein exzellenter Wärme- und Elektroleiter. Diese Metalle können Korrosionsbeständigkeit über den gesamten Lebenszyklus eines Bauteils gewährleisten. Kupfer korrodiert nicht über die Zeit; bei Oxidation bildet es eine grüne Außenschicht namens Patina, die das Bauteil vor weiterer Korrosion schützt.

Kupfer spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Fertigung von Bauteilen für erneuerbare Energiesysteme. Da Kupfer ein so exzellenter thermischer und elektrischer Leiter ist, übertragen Systeme mit Kupfer Energie effizienter und mit geringerem Umweltimpact.

4. Polypropylen

Metalle sind nicht die einzigen korrosionsbeständigen Materialien. Polypropylen, einer der beliebtesten Kunststoffe in der Fertigungsindustrie, ist ein besonders gängiger Kunststoff für Autoteile. Er ist auch einer der korrosionsbeständigsten Kunststoffe.

Dieses thermoplastische Polymerharz wurde als „Stahl der Kunststoffindustrie“ betitelt für seine Zähigkeit, Fähigkeit, hohen physikalischen Druck standzuhalten, und Beständigkeit gegen eine breite Palette korrosiver Elemente wie Öl, Lösungsmittel, Wasser, Bakterien und mehr. Hochdichtes Polypropylen (HDPE) bietet höhere Zugfestigkeit und einen erweiterten Arbeitstemperaturbereich.

Allerdings begrenzen die hohe Entflammbarkeit und der hohe thermische Ausdehnungskoeffizient dieses Materials die Nützlichkeit für Hochtemperaturanwendungen. Auch ist wichtig zu beachten, dass Polypropylen anfällig für Oxidation, UV-Degradation und bestimmte chlorierte Lösungsmittel ist.

5. Polytetrafluorethylen (PTFE)

PTFE, allgemein bekannt unter dem Markennamen Teflon, ist ein chemisch und korrosionsbeständiges technisches Thermoplast mit dem niedrigsten Reibungskoeffizienten aller bekannten Feststoffe. PTFE ist hydrophob, nimmt also kein Wasser auf, und besitzt gute elektrische Isoliereigenschaften sowohl in heißen als auch nassen Umgebungen.

PTFE ist vor allem für seine kommerziellen und medizinischen Anwendungen bekannt – Antihaftbeschichtungen für Töpfe und Pfannen sowie Reibungsminderung für medizinische und industrielle Anwendungen. Dank seiner geringen Reibung wird es zur Herstellung von Lagern, Getrieben, Gleitplatten, Dichtungen und anderen kleinen, für industrielle Anwendungen kritischen Bauteilen eingesetzt. PTFE wird auch häufig in Kohlefaser- und Glasfaserverbundwerkstoffen verwendet.

Dennoch hat PTFE seine Grenzen. Dieser Werkstoff ist schwer zu verbinden und empfindlich gegenüber Kriechen, Abrieb und Strahlung. Zudem können Dämpfe, die PTFE freisetzt, in geschlossenen Umgebungen giftig sein. Es ist ratsam, vor wichtigen Materialentscheidungen einen erfahrenen Fertigungspartner zu konsultieren.

Expertenrat zur Materialauswahl

Korrosionsbeständigkeit ist eine äußerst begehrte Eigenschaft, besonders in der Halbleiter-, Energie-, Luftfahrt- und Automobilindustrie. Es gibt eine breite Palette korrosionsbeständiger Materialien zur Auswahl, einschließlich der genannten fünf, und Produktteams müssen bei der Materialauswahl ihre Sorgfaltspflicht erfüllen, um sicherzustellen, dass sie ihre einzigartigen Projektanforderungen erfüllen.

Ein erfahrener digitaler Fertigungspartner wie Fast Radius kann Produktteams helfen, die schwierigsten Fragen im Produktentwicklungsprozess zu beantworten. Sollten Sie Metall oder Kunststoff verwenden? Ist Polypropylen genauso gut wie Edelstahl? Unser Team hat jahrelange Erfahrung in allen Bereichen additiver und traditioneller Fertigung und hilft jedem Kunden, das korrosionsbeständige Material zu wählen, das seine Bauteile langfristig schützt. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu starten.

Für weitere Informationen zu Materialien in der additiven Fertigung und wie Sie das beste für Ihr nächstes Projekt wählen, schauen Sie sich die verwandten Blogartikel im Fast Radius Learning Center an.

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