ASTM F1111 Korrosion von Cadmiumplatten mit geringer Erosion durch Flugzeugwartungschemikalien

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) veröffentlichte Standard „ASTM F1111 Standard Test Method for Corrosion of Low-Elasticity Cadmium Plates by Aircraft Maintenance Chemicals“ beschreibt ein Testverfahren zur Bestimmung der korrosiven Wirkung von Flugzeugwartungschemikalien auf Cadmiumbeschichtungen mit geringer Elastizität, die auf hochfestem Flugzeugstahl unter Volleintauchbedingungen verwendet werden, durch quantitative Messungen der Gewichtsveränderung.

Die mit dieser Testmethode gewonnenen Daten werden verwendet, um zu bestimmen, ob kadmiumbeschichtete Teile mit geringer Sprödigkeit durch die Anwendung des Testmaterials bei routinemäßigen Wartungsarbeiten korrodieren oder beschädigt werden.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Korrosionsbeständigkeit ein entscheidender Faktor für die im Flugzeugbau und in der Flugzeugwartung verwendeten Materialien. ASTM F1111 bietet eine einheitliche Methode zur Bewertung der Leistung von wenig spröden Cadmiumbeschichtungen bei Kontakt mit Flugzeugwartungschemikalien. Diese Norm trägt dazu bei, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Leistung in der Luftfahrt zu gewährleisten.

Mit dieser Testmethode wird bewertet, ob Wartungschemikalien wie Entfetter, Schmiermittel und Reinigungsmittel Korrosion oder Verschlechterung von kadmiumbeschichtetem Stahl mit geringer Versprödung verursachen. Dabei handelt es sich um eine Oberflächenbeschichtung, die häufig in der Luft- und Raumfahrt verwendet wird, um die Wasserstoffversprödung zu minimieren und gleichzeitig Stahlkomponenten vor Korrosion zu schützen.

Die Cadmiumbeschichtung mit geringer Versprödung ist eine spezielle Art der Cadmiumgalvanisierung, die die Wasserstoffversprödung hochfester Stahlkomponenten minimieren soll. Diese Beschichtung ist in der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung und in kritischen Industrieanwendungen von entscheidender Bedeutung, da selbst geringe Materialverschlechterungen katastrophale Folgen haben können.

Cadmium ist ein weiches und dehnbares Metall mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in der Schifffahrt und der Luft- und Raumfahrt. Es bietet:

• Kathodischer Korrosionsschutz (Schutz gegen Stahl)
• Geringe Reibung
• Lötbarkeit
• Gute Leitfähigkeit

Allerdings kann die herkömmliche Cadmiumbeschichtung insbesondere bei hochfesten Stählen zu Wasserstoffversprödung führen, wodurch das Material spröde wird und unter Belastung zu Rissen neigt.

Bei der Cadmiumbeschichtung mit geringer Versprödung handelt es sich um ein spezielles Beschichtungsverfahren, das die Menge an Wasserstoff, die während der Galvanisierung in das Substrat gelangt, minimiert. Zu den wichtigsten Merkmalen gehören:

• Prozesskontrolle: Zur Reduzierung der Wasserstoffentwicklung wird eine Beschichtung mit niedriger Stromdichte aufgebracht. Geeignete Reinigungs- und Aktivierungsverfahren begrenzen die Wasserstoffaufnahme. Zur Unterdrückung der Wasserstoffentwicklung werden spezielle Elektrolytchemikalien eingesetzt.
• Nachbeschichten: Um den während der Beschichtung absorbierten Wasserstoff zu entfernen, werden die beschichteten Teile typischerweise 2–24 Stunden lang bei 190–220 °C gebrannt. Dies wird als Wasserstoffversprödungsbrennen bezeichnet.
• Standardkonformität: Eine Cadmiumbeschichtung mit geringer Versprödung wird typischerweise angewendet, um die Spezifikationen der Luft- und Raumfahrt zu erfüllen. Für die Prüfung der chemischen Verträglichkeit und Korrosion gelten die Normen ASTM F1044 und ASTM F1111.

Eine Cadmiumbeschichtung mit geringer Versprödung wird dort eingesetzt, wo hochfeste Stähle verfügbar sind und ein Versagen durch Versprödung kritisch ist. Zu den häufig verwendeten Teilen gehören:

• Flugzeugbefestigungen
• Fahrwerkskomponenten
• Raketenausrüstung
• Getriebekomponenten für Hubschrauber
• Strukturbolzen in Umgebungen mit hoher Beanspruchung

Cadmium ist giftig und seine Verwendung wird durch Umweltgesetze wie RoHS (Restriction of Hazardous Substances) und REACH (Registration, Evaluation, Authorization, and Restriction of Chemicals) zunehmend eingeschränkt. Daher suchen viele Branchen nach Alternativen wie Zink-Nickel-, Zinn-Zink- oder Aluminium-basierten Beschichtungen. Cadmium bleibt jedoch aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und seiner Erfolgsbilanz die bevorzugte Wahl in vielen Anwendungen der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigung.

Bei der Flugzeugwartung kommen häufig aggressive Chemikalien zum Einsatz. Verursachen diese Chemikalien Korrosion an cadmierten Teilen, können sie die Sicherheit beeinträchtigen. Die Norm ASTM F1111 unterstützt Hersteller und Wartungsteams bei der:

• Beurteilung der Verträglichkeit von Chemikalien mit cadmiumbeschichteten Materialien
• Verhindern Sie unerwartete Korrosion während des Betriebs
• Auswahl bzw. Freigabe sicherer Pflegeprodukte

Bei der in ASTM F1111 beschriebenen Methode werden cadmiumbeschichtete Stahlplatten mit geringer Versprödung einer Prüfchemikalie ausgesetzt und die resultierende Korrosion beobachtet. Die Methode besteht aus den folgenden Schritten:

• Probenvorbereitung: Stahlplatten werden mit Cadmium beschichtet, was gemäß Industriestandards eine geringe Sprödigkeit bewirkt. Die Platten müssen ordnungsgemäß gereinigt und vorbereitet werden.
• Chemische Einwirkung: Die Testchemikalie (z. B. Reiniger, Lösungsmittel) wird auf die Oberfläche aufgetragen. Die Einwirkung kann statisch (auf einer flachen Platte) oder durch Eintauchen erfolgen, je nach Art der Chemikalie und Testdesign. Die Einwirkungsdauer beträgt typischerweise 24 Stunden.
• Beurteilung nach der Exposition: Nach der chemischen Entfernung und Reinigung werden die Platten visuell oder mikroskopisch auf Korrosion oder Verschleiß untersucht. Fehlerkriterien können sichtbarer Rost, Lochfraß oder Verfärbungen sein.

ASTM F1111 wird häufig in Branchen wie den folgenden verwendet:

• Hersteller von Flugchemikalien: Sie müssen nachweisen, dass ihre Produkte cadmiumbeschichtete Komponenten nicht beschädigen.
• Fluggesellschaften und Wartungs-, Reparatur- und Überholungseinrichtungen: Zur Auswahl sicherer Reinigungs- und Wartungschemikalien.
• Erstausrüster von Flugzeugen: Zur Qualifizierung von Materialien, die in Konstruktions- und Wartungsverfahren verwendet werden.

Zu den Vorteilen des ASTM F1111-Standards gehören:

• Standardisierung: Gewährleistet die Konsistenz chemischer Tests in allen Laboren und Unternehmen.
• Risikominderung: Reduziert das Risiko des Eindringens ätzender Substanzen während der Wartung.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Hilft, die Anforderungen von Regierungsbehörden und Luftfahrtbehörden zu erfüllen.

Dieser Standard weist jedoch die folgenden Einschränkungen auf:

• Der Test ist spezifisch für wenig sprödes Cadmium und ist möglicherweise nicht auf andere Beschichtungsmaterialien anwendbar.
• Es simuliert bestimmte Bedingungen und spiegelt möglicherweise nicht alle realen Szenarien wider.
• Bei einer Sichtprüfung können Mikrokorrosion oder andere subtile Verschlechterungen ohne erweiterte Analyse übersehen werden.

Daher spielt ASTM F1111 eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Integrität von Flugzeugkomponenten, indem es die Kompatibilität von Wartungschemikalien mit cadmierten Materialien bewertet. Durch standardisierte Tests trägt es dazu bei, hohe Sicherheits- und Leistungsstandards in der Luftfahrtindustrie aufrechtzuerhalten. Chemikalienhersteller und Wartungsfachleute verlassen sich auf diese Norm, um korrosionsbedingte Ausfälle zu verhindern und die langfristige Zuverlässigkeit von Flugzeugsystemen zu gewährleisten.

Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der „ASTM F1111 Standardtestmethode für die Korrosion von Cadmiumplatten mit geringer Fragilität durch Flugzeugwartungschemikalien“ an.