Salzsprühtest

Salzsprühtest (auch "Salzsprühnebelprüfung") ist eine standardisierte Prüfung für die Bewertung des Korrosionsschutzes verschiedener Überzüge. Es gibt verschiedene Normen, die ihre Vorgehensweise regulieren (ASTM B117, DIN 50021, DIN EN ISO 9227). Die zu bewertenden Teile müssen in eine Prüfkammer gelegt werden, in der eine gesprühte Salzlösung (normalerweise eine Lösung von Natriumchlorid) die Teile korrodiert. Die Prüfung kann kontinuierlich durchgeführt werden; die Prüfungsdauer kann von 6 Stunden bis > 1000 Stunden erreichen. Überzüge mit hoher Korrosionsbeständigkeit ergeben eine längere Prüfungsdauer im Salzsprühtest.

Es gibt eine geringe Korrelation zwischen Salzsprühtest und der Korrosion bei normalen Bedingungen, da Korrosion ein sehr komplizierter Vorgang ist, aber der Salzsprühtest wird als Prüfungsmethode für die Qualitätskontrolle von Beschichtungen in allen Bereichen der Industrie benutzt.

Prinzip

Das Prinzip des Salzsprühtests ist einfach: in der Kammer produziert die gesprühte Salzlösung eine korrosionsfördernde Atmosphäre, die einen Korrosionsangriff auf den exponierten Teilen erzeugt. Unter diesen Bedingungen beschleunigt sich der Korrosionsvorgang und die Überzüge verlieren ihren Korrosionsschutz während der Prüfung. Die Teile werden schneller als bei normalen Bedingungen in der Anwendung korrodiert, z.B. im Auto, bei den Konstruktionsteilen, bei den Gebäuden usw. Die Dauer der Prüfung hängt von der Anforderung der Beschichtung ab. Da die Konzentration der wässrigen Salzlösung, Temperatur, Druck, pH-Wert konstant eingehalten werden müssen, können die Ergebnisse reproduziert werden.

Prüfeinrichtung

Die Kammer muss eine Kapazität von mind. 400 l haben. Größere Kapazitäten sind nach Wunsch verfügbar, da große Teile (z.B. Schrauben für Windenergieanlagen) nicht in einer kleinen Kammer geprüft werden können. Das Konstruktionsmaterial des inneren Gehäuses der Kammer, die Gestelle müssen aus inerten und korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt sein, damit keine korrodierende Reaktion zwischen dem zu prüfenden Muster und Material der Kammer entsteht. In der Kammer befinden sich eine oder mehrere Düsen, die die Lösung sprühen. Für eine korrekte Verteilung des Nebels brauchen größere Kammern mehr als eine Düse.

Die Kammer muss mit regulierbarer Druckluft ausgerüstet sein, damit der korrodierende Nebel durch die Düse gesprüht wird. Separat besteht der Behälter mit der Lösung, die beim Testablauf gesprüht werden muss. Die Kammer muss auch mit einem Heizungssystem ausgerüstet sein, damit die korrekte Temperatur der Kammer während der Prüfung eingehalten werden kann.

Durchführung

Die Teile müssen aufgehängt oder in einem Gestell montiert werden. Die Teile müssen so verteilt werden, dass sich keine Kondensation auf den unten positionierten Teilen bildet und auch kein Kontakt zwischen Teilen möglich ist. Bleche und andere Teile (z.B. Schrauben) müssen in einem Winkel (ca. 20°) in die Vertikale zeigen. Beim Salzsprühtest mit NaCl-Lösung gemäß DIN 50021 sind die folgenden Parameter einzuhalten: pH-Wert 6,5 bis 7,2; Konzentration der NaCl-Lösung 50 ± 5 g/l, Temperatur der Kammer 35°C ± 2°C, Luftdruck 0,7 bis 1,4 Bar und kondensiertes Volumen der gesprühten Lösung 1 bis 2 ml je Stunde. Es gibt einige Abweichungen der Parameter im Vergleich zu den Normen ASTM B117, ISO 9227 und auch zu den Hausnormen der Automobilindustrie, im Prinzip sind alle Parameter ähnlich. Man muss garantieren, dass die korrekten Parameter der Prüfung unter den festgelegten Toleranzen eingehalten werden; eine Protokollierung ist nötig. Neben der NaCl-Lösung können andere Lösungen benutzt werden; die Varianten werden wie folgt abgekürzt:

• Natriumchloridlösung mit neutralem pH-Wert: NSS test (neutral salt spray = neutraler Salzsprühtest)
• Essigsäure zur normalen NaCl-lösung: ASS test (acetic acid salt spray = Essigsäure-Salzsprühtest)
• Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat zur normalen NaCl-Lösung: CASS test (copper accelerated salt spray test = beschleunigter Kupfer-Salzsprühtest)

ASS- und CASS-Prüfungen sind für dekorative galvanische Schichten, wie Cu-Ni-Cr oder Ni-Cr-Überzüge und auch anodischen Schichten für Aluminium geeignet. Es ist sehr schwierig, eine Kammer, die für ASS- oder CASS-Prüfungen benutzt wurde, zu reinigen. Deswegen werden NSS-Prüfkammern nur für NSS-Prüfungen empfohlen.

Normung

Die internationalen Normen wie ASTM B117 und DIN EN ISO 9227, die die Durchführung dieser Prüfung festlegen, schreiben keine Methode für die Bewertung der korrodierten Oberfläche bzw. Prüfungszeiten der Muster vor; die Bewertung nach dem Auftreten der Korrosionsprodukte muss zwischen Kunden und Hersteller vereinbart werden. In der Automobilindustrie gibt es Normen, um die Qualität der beschichteten Oberflächen zu bewerten. Beschichteter Stahl erzeugt Rotrost (Eisenoxid) nach dem Korrosionsangriff, wenn die Beschichtung keinen Schutz mehr bietet; eine Zinkschicht erzeugt Zinkoxid nach einigen Stunden in der Prüfkammer. Zinkoxid ist als Weißrost bekannt. Ein Beschichtungssystem muss eine minimale Prüfungsdauer ohne Korrosion ergeben, um die festgelegten Anforderungen zu erfüllen. Ein beschichtetes Muster mit reinem Zink erzeugt Weißrost beim Korrosionsvorgang nach einigen Stunden in der Prüfkammer. Dieser Korrosionsangriff tritt als Korrosionspunkte auf, die auf der Oberfläche als Weißpunkte beobachtet werden können. Der Korrosionsprozess entwickelt sich bis dem Auftreten roter Punkte auf der Oberfläche. Die Korrosion des Eisen (Basismetall) wird erreicht. Um die Zinkschicht gegen Korrosion zu schützen, können Passivierungen, Chromatierungen, Pulverlacke usw. aufgebracht werden. Diese Schichten hemmen das Auftreten der Korrosionsprodukte des Zinks und deswegen wird Weißrost in der NSS-Prüfung nicht so früh gesehen.

Die Hausnormen der Automobilindustrie und andere Industriebereiche nehmen Bezug auf diese Referenznormen. Jedes Beschichtungssystem bietet besondere Korrosionseigenschaften und die Lieferspezifikationen des Kunden legen spezifische Anforderungen in Bezug auf den Korrosionsschutz der Oberfläche fest. Die zu prüfenden Materialien müssen einer gegebenen Prüfungsdauer ohne Korrosionsprodukte widerstehen, um die Anforderungen der Norm zu erfüllen.

Anwendung

Einige typische Korrosionsschutzsysteme, die mit dieser Prüfung bewertet werden können, sind:

• Phosphatierung
• Galvanische Überzüge wie Zn, Cr, Ni, Sn, Zn-Legierungsschichten wie ZnFe, ZnNi
• Zinklamellenüberzüge nach ISO 10683 (siehe Zinklamellenüberzug)
• Organische dünne Beschichtungen
• Pulverlack

Eine typische chromatierte verzinkte Oberfläche (Schichtdicke 8 µm) kann knapp mehr als 96 Stunden ohne Rotrost im Salzsprühtest widerstehen. Dieser Überzug liefert niedrigen Korrosionsschutz. Zn-Legierungsüberzüge wie Zink-Nickel-Schichten können bis 720 Stunden ohne Rotrost erreichen. Ein Beschichtungssystem nach 480 Stunden bietet guten Korrosionsschutz an; eine Beschichtung mit mehr als 720 Stunden ohne Rotrost bietet sehr guten Korrosionsschutz an. Einige Zinklamellenüberzüge können bis 1000 Stunden im Salzsprühtest widerstehen.

Der Korrosionsschutz feuerverzinkter Oberflächen kann in der Regel nicht mit diesem Test bewertet werden. Feuerverzinkte Muster mit verschiedener Schichtdicke können geprüft und verglichen werden, aber der Korrosionsschutz von Mustern mit galvanischen, organischen und feuerverzinkten Schichten sind nicht mit diesem Test vergleichbar. Der Korrosionsvorgang bei einer Kammer mit Salznebel erzeugt andere Produkte als der Korrosionsvorgang bei einer natürlichen Umwelt. Bei der natürlichen Korrosionsvorgang erzeugt eine feuerverzinkte Oberfläche Korrosionsprodukte (Zinkcarbonat), die den Korrosionsprozess hemmen. Diese Korrosionsprodukte werden nicht bei einer NSS-Kammer erzeugt, deswegen wird ein feuerverzinktes Muster nicht geschützt. Zur Bewertung feuerverzinkter Oberflächen kann ISO 9223 Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres. Classification gültig sein.

Pulverbeschichtungen über feuerverzinkte Oberflächen können jedoch bewertet werden (siehe europäische Norm EN 13438 Beschichtungsstoffe. Pulverbeschichtungen für feuerverzinkte oder sherardisierte Stahlerzeugnisse für Bauzwecke).

Quellen

• ASTM American Society for Testing of Materials. ASTM B117 Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus, 2003
• Deutsches Institut für Normung e.V. DIN 50021 Sprühnebelprüfungen mit verschiedenen Natriumchloridlösungen. Beuth Verlag GmbH, 1988. Diese Norm ist veraltet und wird von ISO 9227:2006 ersetzt.

• ISO Internationale Organisation für Normung. ISO 9227 Corrosion tests in artificial atmospheres -- Salt spray tests, 2006