KSS-Fragekatalog+Antworten PDF

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Wenn man diese Fragen und Antworten lernt und kann, dann besteht man garantiert die Klausur. Geplante Lernzeit: Ein Tag. Voraussichtlich damit erzieltes Ergebnis: 3,0...

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KSS-Fragekatalog 1) Definition von Korrosion Physikochemische, häufig elektrochemische Wechselwirkung zwischen einem Metall und seiner Umgebung, die zu einer messbaren Veränderung der Eigenschaften des Metalls führt. Kann zur Beeinträchtigung der Funktion führen.

4)Bildung von Rost, Evan’scher Tropfenversuch

2 Fe  O2  2 H 2 O  2 FeOH 2

2 FeOH 2  0,5O2  H 2 O  2FeOH 3 2 FeOH3  0,5O2  2FeOOH   H 2O 2 FeOOH   O 2  Fe 2O 3  H 2O 1. 2. 3. 4. 5.

Anodische Auflösung von Eisen Elektronenfluss zur Kathode Kathodische Reduktion von Sauerstoff Bildung von Eisenhydroxid Weitere Oxidation und Ablagerung von Eisen- Korrosionsprodukten

5) Säurekorrosion, pH-Abhängigkeit Keine Rostbildung, da Korrosionsprodukte häufig wasserlöslich (Ausnahme: Phosphatierung)

Prinzip: Metalle korrodieren in Säuren schneller, Ursache ist die Wasserstoffreduktion 6) Atmosphärische Korrosion, Sauerstoffkorrosion

Häufig Rostbildung bzw. Ablagerungen, da Reaktionsprodukte schwer löslich bis unlöslich 9) Sauerstoffreduktion und atmosphärische Korrosion, Diffusionskontrolle, Stromdichte/Potential-Kurven, Tafel-Auftragung

Sauerstoffkorrosion ist diffusionskontrolliert Je schneller O2 diffundiert zunehmende O2 Konzentration zunehmende Korrosionsgeschwindigkeit Stromdichte/Potential-Kurve:

Tafelauftragung:

10) Pourbaix- Diagramm Eisen, schematisch

11) Passivität von Eisen

12) Korrosionsinhibition, Tafel-Diagramm, schematisch Ein Inhibitor ist ein Hemmstoff, also eine Substanz, die eine oder mehrere Reaktionen – chemischer, biologischer oder physikalischer Natur – so beeinflusst, dass diese verlangsamt, gehemmt oder verhindert werden. Bekannt: Homopiperazin

13) Korrosionsschutzverfahren, Klassifizierung      

Im Medium Organische Beschichtungen (Öle,Lacke, Gummierungen) Metallische Überzüge ( Schmelztauchen, Galvanisieren) Nichtmetallische, anorganische Überzüge ( Phosphatieren, Passivieren, Chromatieren) Konstruktion, Planung ( Konstruktive Maßnahmen, Werkstoffauswahl) Elektrochemische Verfahren

14) Auswahl Korrosionsschutzverfahren, Klassifizierung Stahl korrodiert in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser Korrosionsfördernde Stoffe wie Chloride und Sulfate erhöhen die Geschwindigkeit Temperatur, Stofftransport, mechanische Belastung Die Auswahl des Korrosionsschutzkonzepts richtet sich nach dem Werkstoff/ Funktion des Bauteils und nach der Korrosivität der Umgebung

16) Metallische Überzüge für Bandstahl, Verfahren Elektrolytische Verzinkung: -

Meist reine Zinkschichten, seltener Legierungsschichten wie Zink-Nickel Prozesskosten stark schichtdickenabhängig (Stromkostren)

Schmelztauch-/Feuerverzinkung -Meist hoher Zinkanteil, Legierungsschichten mit Al, Si, Fe, Mg -Prozesskosten kaum schichtdickenabhängig ( nur Material) 17) grobe Charakterisierung der Überzüge, Schichtdicken -Elektrolytisch verzinktes Feinblech: 100% Zn 2,5-7,5 um ( Hausgeräte, Automobil) -Feuerverzinktes Feinblech: Schmelztauchüberzug: 99,5% Zn, 0,5% Al 7-20 um (Hausgeräte, Architektur, Automobil) -Galvannealed: Zink-Eisen- Legierungsüberzug: 90% Zn, 10% Fe 7-10 um (Automobil) -Zink-Magnesium: 90% Zn, 7% Al, 3% Mg 7-30um (Bau, Profile, Automobil) -Galfan: 95% Zn, 5% Al 7-23um (Hausgeräte, Architektur, Automobil) -Galvanlume Feinblech: Legierungsüberzug 55% Al, 43% Zn, 2% Al 13-25 um (Architektur) -Feueraluminiertes Feinblech: Aluminium- Legierungsüberzug: 89-92% Al 10-30um (Hausgeräte, Automobil) 20) Korrosionsverhalten von Zinküberzügen Aufgrund seiner thermodynamischen Eigenschaften müßte Zink eigentlich ein relativ unbeständiges Metall sein. In Wirklichkeit ist Zink jedoch in den meisten Fällen wesentlich korrosionsbeständiger als z.B. Stahl, zu dessen Schutz es ja oft eingesetzt wird. Dieser scheinbare Widerspruch ist darauf zurückzuführen, daß das Korrosionsverhalten von Zink in erster Linie durch die Bildung von Deckschichten aus festen, beständigen Korrosionsprodukten bestimmt wird, die sich im Verlaufe der Bewitterung ausbilden und das weitere Fortschreiten einer Korrosion dann erheblich erschweren. Diese Deckschichtbildung ist für die gute Wirksamkeit von Zink als Überzugsmetall für den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen ausschlaggebend. An der Atmosphäre und in Wässern entsteht aus dem primären Korrosionsprodukt Zinkhydroxid unter Einwirkung von Kohlendioxid nach: 5 Zn(OH)2 + 2CO2 = Zn5(OH)6(C03)2 + 2H2O ein basisches Zinkcarbonat, das in seiner Zusammensetzung dem in der Natur vorkommenden Mineral Hydrozinkit entspricht und sehr beständige und gut schützende Deckschichten bildet. Diese Deckschichten sind eigentlich für den Schutz vor Korrosion verantwortlich. Durch Einwirkung der Atmosphäre korrodieren diese Deckschichten im Laufe von Jahren langsam; die Dicke des Zinküberzuges vermindert sich dementsprechend. Aus der zur Verfügung stehenden Dicke des Zinküberzuges und dem korrosiven Angriff durch atmosphärische Einflüsse ergibt sich damit die Schutzdauer des Korrosionsschutzsystems.

22)Anwendung verzinkter Bandstahl      

Profile Drahtzaun Fahrzeugtür außen Lüftungstechnik PKW Regale

23) Temporärer Korrosionsschutz von Bandmetall Ziel ist es hier, Material über einen vorher festgelegten Zeitraum vor Korrosionsschäden zu schützen Korrosionsschutzöl für den Überseetransport von Bauteilen/ Lagerungen 24) Einflüsse und Kriterien temporärer Korrosionsschutz Bandmetall Anforderungen: Walzwerk ( Korrosionsschutz, stabiler Film ohne Inseln, Applikation) Presswerk: saubere Metalloberfläche, homogener/stabiler Film/ gute Schmierwirkung) Montage: Korrosionsschutz, Klebereinigung, Entfernbarkeit, stabiler Film •Werkstückmaterial •Oberflächenrauheit, Topografie, Textur •Werkzeugmaterial, Beschichtungen, Geometrie •Größe, Gestalt, Umformgrad •Presskraft, Geschwindigkeit, Pressendynamik, Temperatur •Art des Korrosionsschutzöls bzw. Schmierstoffs •Methode des Auftragens des Öls •Verträglichkeit mit Prozess-Stoffen (Kleber, Lacke, …) •Akzeptanz des Werkers, Handling, Geruch •Aspekte der Gesundheit, Umwelt, Sicherheit •Entfernung des Öls 26) Prozessanforderungen Autokarosse an Korrosionsschutzöl     

Verzicht auf problematische Komponenten Kein Chlor, Schwermetalle, toxische oder sonstige gefährliche Additive Berücksichtigung arbeitsmedizinischer und ökologischer Faktoren Kostengünstiger Einsatz, geringer Verbrauch, Multifunktionalität Verträglichkeit der Öle mit dem gesamten Fertigungsprozess

27) Rheologie Korrosionsschutzöle Bandmetall, Temperaturabhängigkeit, Verhalten im Coil Ablaufhemmung (oft Paraffine) thixotropes ÖlHotmelt Trockenschmierstoffe auf Wachsbasis

Vorteile ablaufgehemmter Schmierstoffe: •Reduziert Abtropfen vom Werkstück, Herauslaufen aus dem Coil •Keine Rutschgefahr durch öligen Fußboden •Weniger trockene Stellen, geringere Inselbildung •Deutlich weniger Ölansammlungen an Kanten der Pressteile, keine Haftungsprobleme von Klebern und Dichtmassen •Keine Ölbeulen •Verbesserte tribologische Bedingungen unter Niederhalter, an Ziehkante •Geringere Auftragsmenge, geringere Kosten

28) Auftragung Korrosionsschutzöle Bandstahl Elektrostatisches Sprühen: Vorteile: geschlossener Film, Hohe Bandgeschwindigkeit, keine Beeinträchtigung der Oberfläche, kein Abrieb, Verschleiß Nachteile: Invest, Kabinenheizung notwendig, mögliche Verstopfung des Düsenbalkens

Sprühapplikation für Einzelteile: Vorteile: Bevorzugt für Einzelteile, Aufheizen des Hotmelts nicht nötig, Vielseitig einsetzbar, Auch für Anwendungen mit geringer Stückzahl Nachteile: Nicht für Bandbeölung, Nebelbildung, Automation empfohlen Walzapplikation: Vorteile: Beidseitige Beschichtung, Preisgünstiges Verfahren, Gleichmäßige Beschichtung, Geeignet für alle Presswerke, Auch für Bandstahl geeignet Nachteile: Wiedergewinnung des Schmierstoffs, Säuberung der Walzen bei Schmierstoffwechsel 29) Messung Filmdicke Korrosionsschutzöle Bandstahl Gravimetrisch: Vorteile: Unabhängig von Öl und Substrat, Keine Einschräkung der Filmdicke, hohe Messpräzion Nachteile: umständlich, nicht ortsauflösend, Ölfilmzerstörend UV- Fluoreszenz: Vorteile: beührungslos, zerstörungsfei, ortsauflösend, Oberflächen kalibrierbar, Größere Tiefenwirkung Nachteile: Empfindlichkeit hängt stark von UV- Aktivität ab, Kalibierung auf Öl nötig, Streulichteinfluss IR- Spektroskopie: Vorteile: beührungslos, zerstörungsfei, ortsauflösend, Oberflächen kalibrierbar, ölunabhängig Nachteile: nur geringe Tiefenwirkung

30) Entfernung Korrosionsschutzöle Bandstahl, Reinigung

Coil/ Platinenwaschen Vorteile: •Saubere Blechoberfläche, keine Kratzer •Weniger Abrieb und Werkzeugverschleiß •Gleichmäßige Ölauflage •Definierte Schmierstoffbedingungen beim Pressen •Hohe Kompatibilität mit den Folgeprozessen •Bei Außenhautteilen kaum noch Bedarf an Ziehöl Einflussfaktoren: Temperatur, Chemikalien, Kontaktzeit, Mechanische Energie Arten von wässrigen Reinigern: -Nach pH- Wert: saure (pH 2-6), neutrale (pH 8-10), alkalische (10-13) Reiniger -Nach Anwendungsart: Tauchbadreiniger, Spritzreiniger, manuell Aufbau: Builder (anorganische Komponente, Phosphate), Tenside ( Benetzungsmittel), weitere Komponenten ( Inhibitoren ect.) -

Roll up Platinenwaschen Tauchreinigung …

Atmosphärischer Korrosionstest Kleberverträglichkeit Schälversuch Entfernbarkeit: 100% wasserbenetzbar= 100% entfernbar KTL- Verträglichkeitstests : Krater/ Keine Krater

31) Kontrolle Reinigungsergebnis Benetzung Oberflächenspannung Bestimmung Oberflächenkohlenstoff Infrarotanalyse UV- Fluoreszenz 32) Phosphatierung, Passivierung Konversionsschicht, fest haftender Metall- Phosphate -Schichtbildend -nicht-schichtbildend -Verbessere Eigenschaften durch Mehrkation-Systeme -Trikation, besserer Korrosionsschutz Funktionen: Korrosionsschutz, Haftgrund, Schmierung, Elektrische Isolierung -Ausführung: Beizangriff bei dem Metallkationen unter Wasserstoffentwicklung in Lösung gehen schwerlösliche Phosphate fallen aus und bilden eine Schicht. Die Schichtdicken reichen von einigen hundert Nanometer bis zwei Mikromete

Passivierung: •Phosphatschicht: offene Poren unvermeidbar •Passivierung der freien Metalloberfläche erhöht Korrosionsschutz •Passivierung durch oxidierende Systeme –Chromate (III / VI), EH&S problematisch –Chromfreie Systeme (Zr, Ti)

33) Elektrotauchlackierung, Arten, Abscheidungsmechanismus (anodische, kathodische Reaktion) LagerungFügenVorbehandelnTauchlackierenDecklackieren Vorteile: •Hoher Korrosionsschutz •Beschichtung auch von Hohlräumen •Umweltfreundlich •Hohe Lackausbeute in Kombination mit Ultrafiltration •Hoher Automatisierungsgrad •Gleichmäßige Schichtdicke

Anodische Tauchlackierung (ATL): •Anodische Auflösung des Werkstücks als Nebenreaktion •Einschluss von Metallionen im Lackfilm •Saure Polymere, geringe chemische Stabilität (Verseifung) •Bindungsbruch Phosphatschicht/Metall während der Abscheidung möglich

Kathodische Tauchlackierung: •Keine elektrochemische Auflösung des Werkstücks •Keine Metallionen im Lackfilm •Basische Polymere sind auch Korrosions-inhibitoren und sind verseifungsbeständig •Phosphatierung wird während der Abscheidung nicht angegriffen

34) Zusammensetzung ETL ?

35) Autolack, Schichten und Funktion, Schichtdicken Anforderungen: -Langzeit- Korrosionsschutz

-gleichmäßig und fehlerlos verteilt

- Wirtschaftlichkeit

-geringe Umweltbelastung

-Glanz, Brillanz

-chemische Beständigkeit

-mechanische Beständigkeit

-Lieferkonstanz

Aufbau: Klarlack (Chemiekalien- und Kratzbeständigkeit) Basislack( Farbe und Effekt) Füller (Steinschlagschutz und ebener Untergrund) Elektrotauchgrund (Schutz vor Korrosion) Zinkphosphatierung (Haftgrund, Korrosionsschutz) 36) Sprühverfahren Lack, Arten Airless: -

Sehr hoher Druck Lack wird durch Düsenöffnung gepresst Zerstäubung in feine Tropfen Pneumatische Nadel steuert Menge und reinigt Düsenöffnung

Injektor: -Die am Düsenaustritt geschaltene Luft reißt ähnlich einer Wasserstrahlpumpe das Medium mit - Durch die Düsenform wird das Medium in feine Tropfen zerrissen 37) Hohlraumkonservierung, Arten, Filmbildungsmechanismus, Zusammensetzung schematisch Anforderungen: -Unproblematische Inhaltstoffe

-Trocknungszeit

-Großtechnisch umsetzbar

-Korrosionsschutz

-Penetration in Fugen und Spalten

-Wärmestabilität des Films

-Preis Arten: Sprühbare Produkte ( wässrige Dispersionen, Lösemittelverdünnte Systeme, High-solids) Direktapplikation Fluten ( Flutwachs ( unverdünnt))

Filmbildungsmechanismus ( Sprühwachs CPX)    

Physikalische Trockung Physikalische Aushärtung/ Gelieren des Films Lösemittel verdampft Viskosität steigt an Schutzfilm härtet

  

Hautbildung Polymerisation in Gegenwart von O2 Hautbildung Hautverhinderungsmittel Anti-Skin reduzier die Ablaufhemmung

  

Oxidative Trockung Polymerisation in Gegenwart von O2 Sauerstofftransport in den Film diffusionskontrolliert Katalysatoren beschleunigen die Polymerisation

  

Drop Stop Effekt Organische Konsistenzgeber Temperaturerhöhung löst Wachse auf Wachskomponenten fallen beim Abkühlen aus Ablaufen stoppt

Aufbau: Wachse, Mineralöl, Lösemittel, Wasser, Füller, Additive 38) Coil coating, Verfahren und Schichten Coil-coating= Bandmetall- Lackierung Aufbau: Beschichtungsstoff| Primer Vorbehandlung| Zinkauflage| Stahlkern| Zinkauflage| Vorbehandlung Rückseitenlack Verfahren: Reinigen Chemische Vorbehandlung PrimerauftragTrocknenDecklackauftragTrocknen Prägen Nachbehandeln 39) Vor- Nachteile Coil Coating gegenüber Einzelteil-Lackierung Vorteile: Entfall Einzelteil- Lackieranlagen, geringer Personalaufwand, Investition, weniger Arbeitschritte für Anwender Nachteile: Nicht jeder Stoff kann für beide Seiten verwendet werden.

40) Verwendete Beschichtungssysteme Coil Coating, Beispiele für Eigenschaften/ Eignungen Oberflächenhärte: Epoxid Umformbarkeit/Biegen/ Walzprofilieren: PVDF, PVC-Plastisol, PVC, Colaminat Tiefziehen: Polyurethan Abriebbeständigkeit: PVC-Plastisol, PVC, Colaminat Witterungsbeständigkeit UV Beständigkeit: PVDF Witterungsbeständigkeit Korrosionsbeständig: PVC-Plastisol 41) Hauptanwendungen Coil Coating Architektur, Bau, Gehäuse, Automobil, Leuchten, Hausgeräte, Stahlmöbel 43) Aufbau, qualitative Zuammensetzung Lacke Einkomponentig: Lösemittel, Addative, Pigmente und Füllstoffe, Bindemittel Zweikomponentig: Lösemittel, Addative, Pigmente und Füllstoffe, Bindemittel, Härter 44) Lackverbrauch bzw Produktion, qualitativ Bautenanstrichmittel: 1 000 000 t Industrielacke: 500 000 t Sonstige: 70 000 t 45) Mechanismus Filmbildung Lack, Unterschied chemische/physikalische Trocknung Physikalsiche Trockung: Wasser verdunstet aus Pigmente und Bindemittel aus Chemische Trockung: Wasser wird durch chemische Reaktion verbraucht Durch das „Verschwinden“ von Wasser bildet sich der Film

46) Komponenten Lack-Bindemittel und Reaktionsart Harze: Oxidative Polymerisation Polyester: Polykondensation Polyurethan: Polyaddition

48) Haupt und Nebenanforderungen temporärer Korrosionsschutz, mechanische Fertigung 1. Korrosionstschutz Außerdem: Applizierbar, Entfernbar, Oxidationsstabil, Schmierwirkung, Kleberverträglich, verträglich mit Nachschmiermitteln, Verträglich mit Glycol, Biologisch abbaubar Bearbeitung Reinigen, Ölen Bearbeitung 2 Reinigen, Ölen Montage 49) Arten temporärer Korrosionsschutz Wässrige, synthetische Lösungen Wässrige Emulsionen Lösemittelverdünnte KSM KS- Öle Thixotrope KS- Öle Wachse, lösemittelverdünnt/ lösemittelfrei/wässrig VCI (Volatile Corrosion Inhibitor) 50) Mechanismus Inhibition verschiedener temporärer Korrosionsschutzmittel, schematisch -Förderung schützender Oxidschichte -Oxidationsmittel ( Verschiebung elektrochemisches Potential in den Passivbereich) -Adsoprtion an der Metalloberfläche 51) Auswahl temporärer Korrosionsschutzmittel Daumenregel 1: KSges= KSbarriere+KSadsorption Daumenregel 2: Mat*Oberfl*KSM*Appl*Verpack*Klima Korrosionsschutz ist eine Systemeigenschaft, nicht nur abhängig vom KSM selbst Korrosionshemmend: geschlossene Systeme, zusätzlich Folie oder Papier mit VCI Produkten Korrosionsfördernd: ohne Verpackung, offene Systeme Lagerbedingungen: Halle, Schuppen, Außen, Küstennähe 52) Korrosionsschutzdauer temporärer Korrosionsschutzmittel Wachse: 10 a Öle: ~2-3 a Emulsionen: 1a Kühlschmierstoffe(Öle): 1,2m Kühlschmierstoffe( Emulsionen) :1m

Reiniger: 1w Wasser 1 h 53) Schichtdicken temporärer Korrosionsschutzmittel Gummierung> Email> Lacke>Bandverzinkung> galvanisch> Öle> filmbilded Inhibitoren>Oxide Passivschichten> Adsorptionsschicht Inhibitoren 54) Einflussfaktoren temporärer Korrosionsschutzsysteme Material, Oberflächenzustand, Korrosionsschutzmittel, Applikationsverfahren, Verpackung, Klimabedingungen 55) Aufbau temporärer Korrosionsschutzmittel, quantitativ Nicht-thixotropes KS-Öl: Grundöl, Korrosionaddativ Thixotropes KS-ÖL: Grundöl, Wachs, Korrosionaddativ KS-Konzentrat: Grundöl, Korrosionaddativ Emulsionskonzentrat: Grundöl, Emulgatoren, Korrosionsaddativ Dünnfilmbildner: Lösemittel, Grundöl, Korrosionsaddativ 57) Applikation temporärer Korrosionsschutzmittel und Folgerungen für deren Auswahl Synth. Lösung, Emulsion, Öl, Thix. Öl, Wachs Lösen/heizen verdampfen-kühlen 58) Funktion und Eigenschaften temporärer Korrosionsschutzmittel Dünnfilmbildner thixotropes KS-Öl (8-16 Monate Schutz) Niedrigviskoses KS-ÖL für Lager, Präzisionsteile, Getriebeteile, Schüttgut Wasserverdränger (Lösemittel, KS-Konzentrat, wasserverdrängendes Additiv): Demulgierverhalten, hoher KS, keine Trübung, keine hoher Wassergehalt KS-Emulsionen: Konzentrat, wird direkt vor Ort vom Anwender angesetzt 59) Prüfverfahren Korrosionsschutz, Eignung für welche Systeme und Hauptanwendungen Hallenlagerung: Geschlossener Raum/ kaum Luftzirkulation/ keine direkte Wettereinwirkung Schuppenlagerung: Umbauter Raum/ Luftzirkulatio druch Spalte in den Wänden/ Keine direkte Wettereinwirkung Atmosphärische Korrosionstests: komplett im Freien/ Wind und Wetter ausgesetzt Wechselklima: Zyklisches Wechselklima /Feuchte Wärme ohne Salz, Säure und Staub Stapeltests: Blechstapel mit Beschwerung bei verschiedenen Temperaturen Salzsprühtest: in Salzhaltiger, feuchter Umgebung für 24 std.

VCI INHIBITOREN Verpackungen: VCI-KSM: Träger (Papier,Folie,Wasser,Pulver)+Wirkstoffe (MEA hochalkalisches Amin, TEA Mildalkalisches Amin) Formen von VCI: Papier, Folie, Verpackung, Pulver, Schaumstoff, Flüssigkeiten, Vorteile VCI: -Keine Tanks oder Applikationsgeräte -Keine giftigen oder entzündlichen Dämpfe -Keine Abtropf bzw Trockenzeiten -Leicht entfernbar -Schutzdauer nach Maß -Volle Verträglichkeit mit vielen Werkstoffen -Keine Sicherheits/Gesundheits/Umweltprobleme -Einfache Entsorgung...