Was ist plattierter Stahl?
Plattierter Stahl ist ein Verbundwerkstoff, der aus verschiedenen Stahlsorten besteht, die auf einer Seite eines Grundmaterials aufgebracht sind.
Als Grundmetall wird Kohlenstoffstahl oder niedrig legierter Stahl verwendet. Durch das Verbinden unterschiedlicher Metalle können Funktionen erreicht werden, die mit einzelnen Metallen nicht möglich sind. Es können nicht nur neue Funktionen ausgedrückt werden, sondern es können auch Kosteneinsparungen erzielt werden, indem teure Metalle mit preiswerten kombiniert werden.
Plattierte Stahle werden durch die Kombination von unedlem Metall und Stahl und anschließendem Erhitzen und Ziehen hergestellt. Plattierter Stahl wird schon seit langem hergestellt, und die Technik wird in Japan unter anderem bei japanischen Schwertern und Messern verwendet.
Anwendungen von plattiertem Stahl
Plattierter Stahl findet breite Anwendung in den folgenden Bereichen:
1. Kritischen Anlagen
In kritischen Anlagen, wie z. B. Chemieanlagen, müssen die Werkstoffe aufgrund der hohen Temperaturen, des hohen Drucks und der korrosiven Stoffe, mit denen gearbeitet wird, korrosionsbeständig sein. Plattierte Stahle bieten in solchen Umgebungen Korrosionsbeständigkeit und ermöglichen einen sicheren, langfristigen Betrieb der Anlagen.
2. Konstruktionsmaterial für Offshore-Anlagen und Schiffe
Plattierter Stahl wird auch als Konstruktionsmaterial für Offshore-Anlagen und -Schiffe verwendet. Gewöhnliche Stahlwerkstoffe sind aufgrund des Salzes im Meerwasser und der Erosion durch Meeresorganismen korrosionsanfällig. Plattierter Stahl ist jedoch durch die Oberfläche aus rostfreiem Stahl vor Korrosion geschützt, was ihn äußerst langlebig macht.
3. Küchenmesser
Plattierter Stahl kann für Küchenmesser verwendet werden. Bei Messern aus plattiertem Stahl wird nur die Klinge aus hochfestem Kohlenstoffstahl gefertigt, während die anderen Teile aus weichem Edelstahl oder anderen Materialien bestehen, so dass sie beim Fallenlassen weniger leicht splittern oder brechen. Außerdem ist der Teil mit der hohen Härte auf einen begrenzten Bereich beschränkt und kann relativ leicht geschärft werden.
Funktionsweise von plattiertem Stahl
Bei plattiertem Stahl werden die verschiedenen Werkstoffe durch Erhitzen miteinander verbunden, nachdem das Grundmetall und der Stahl zusammengefügt wurden. Zu den Erhitzungsmethoden gehören Warmwalzen, Schweißen und Explosionspressen.
1. Warmwalzen
Warmwalzen ist ein Verfahren zum Verbinden unterschiedlicher Metalle durch Druck. Der Druck bewirkt, dass die Metallatome in die Materialseite des jeweils anderen eindringen, was eine Delaminierung an der Grenzfläche erschwert. Durch das Walzen wird der verkleidete Stahl schließlich auf die gewünschte Dicke gestreckt.
2. Schweißen
Das Schweißen ist ein Verfahren, bei dem die Oberflächenschicht auf der Seite des Grundmetalls thermisch aufgeschmolzen wird und anschließend die Oberflächenschicht auf der Seite des Gegenmaterials ebenfalls thermisch aufgeschmolzen und miteinander verbunden wird. Je nach Anwendung und Eigenschaften des Gegenwerkstoffs muss der Schmelzvorgang auf der Gegenwerkstoffseite variiert werden.
3. Explosionspressen
Das Explosionspressen ist ein Verfahren zum sofortigen Verbinden ungleicher Metalle durch die hohe Energie einer Explosion. Es wird verwendet, um Metalle zu verbinden, die nicht warmgewalzt oder geschweißt werden können. Es wird z. B. zum Verbinden von Stahl und Aluminium eingesetzt und kann bei Materialien angewendet werden, die sich nur schwer warm verarbeiten lassen.
Arten von plattiertem Stahl
Es gibt verschiedene Arten von plattiertem Stahl, je nach den zu verbindenden Materialien. Nachfolgend einige Beispiele für plattierten Stahl:
1. Nickellegierter Stahl
Plattierter Stahl aus Nickel und Nickellegierungen wird durch Beschichtung von rostfreiem Stahl mit Nickel und Nickellegierungen hergestellt. Nickel ist resistent gegen Nadelstiche und hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Außerdem ist es in der Herstellung preiswerter als Kupfer oder Titan. Haupteinsatzgebiete sind Verbindungsstücke und Transportleitungsrohre.
2. Kupferlegierter Stahl
Plattierter Stahl aus Kupfer und Kupferlegierungen wird durch Laminieren von Kupfer und Kupferlegierungen auf rostfreien Stahl hergestellt. Er weist hervorragende elektrische Eigenschaften auf und hat eine geringere Dichte als Nickel, was zu Gewichtseinsparungen führt. Hauptanwendungsgebiete sind Produkte, die elektrische Leitfähigkeit erfordern, wie z. B. Koaxialkabelkerne und Diodenleitungen.
3. Titanlegierter Stahl
Plattierter Stahl aus Titan und Titanlegierungen wird durch das Auflaminieren von Titan und Titanlegierungen auf rostfreien Stahl hergestellt. Wie Nickel weist er eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Er egnet sich besonders für Umgebungen, in denen mit Meerwasser oder stark korrosiven Lösungen gearbeitet wird. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Meerwasserentsalzungsanlagen.
4. Aluminiumplattierter Stahl
Bei aluminiumplattiertem Stahl handelt es sich um einen plattierten Stahl, der aus Aluminium und Stahlwerkstoffen besteht, die miteinander laminiert sind. Da das spezifische Gewicht auf weniger als die Hälfte reduziert werden kann, ist durch die Gewichtsreduzierung eine verbesserte Kraftstoffeffizienz in der Automobil- und anderen Mobilitätsindustrien zu erwarten. Darüber hinaus kann die Menge der verwendeten Aluminiumlegierung reduziert und die Materialkosten gesenkt werden.
Der Vorteil besteht darin, dass Stahlwerkstoffe auch als Festigkeitsträger verwendet werden und daher in großem Umfang für Strukturbauteile eingesetzt werden können, die eine höhere mechanische Festigkeit als Aluminiumlegierungen erfordern. Da sich sowohl Aluminiumlegierungen als auch Stahlwerkstoffe hervorragend umformen lassen, kann aluminiumplattierter Stahl, der aus beiden Werkstoffen besteht, leicht geformt und verarbeitet werden.
Durch Biegen oder Pressen der Bleche nach dem Plattieren können selbst relativ komplexe Formen ohne Risse geformt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass Stahlwerkstoffe und Aluminiumlegierungen auf hohe Temperaturen erwärmt und durch Diffusion verbunden werden, was die Bildung einer dünnen, spröden Zwischenschicht verringert.