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Beschichtung

Übersicht Beschichtungen

Beschichtung Beschreibung
Vernickeln Dient sowohl dekorativen Zwecken, als auch dem Korrosionsschutz. Wegen der harten Schicht, Anwendung im Elektroapparatebau sowie in der Telefonindustrie. Speziell bei Schrauben kein Abrieb des Überzuges. Vernickelte Eisenteile sind in Außenbereichen nicht zu empfehlen. Verbesserung des Korrosionsschutzes durch Imprägnierung.
Veralisieren Spezielles Hartvernickeln
Verchromen Meist nach dem Vernickeln, Schichtdicke ca. 4 µm Chrom wirkt dekorativ, erhöht die Anlauf-beständigkeit vernickelter Werkstücke und verbessert den Korrosionsschutz.
Glanzverchromt: hoher Glanz.
Mattverchromt: matter Glanz (Seidenglanz)
Eine Trommenverchromung ist nicht möglich.
Vermessingen Messingaufträge werden hauptsächlich für dekorative Zwecke verwendet. Stahlteile werden häufig vermessingt, um die Haftfestigkeit von Gummi auf Stahl zu verbessern
Verkupfern Dient häufig als Zwischenschicht vor dem Vernickeln, Verchromen und versilbern. Als Deckschicht für dekorative Zwecke.
Versilbern Silberaufträge werden zu dekorativen und technischen Zwecken verwendet.
Verzinnen Die Verzinnung wird hauptsächlich zum Erzielen bzw. Verbessern der Lötfähigkeit (Weichlot) angewendet. Dient gleichzeitig als Korrosionsschutz. Thermische Nachbehandlung nicht möglich.
Eloxieren Durch anodische Oxidation wird bei Aluminium eine Schutzschicht erzeugt, die als Korrosionsschutz wirkt und das Verflecken verhindert. Für dekorative Zwecke können praktisch alle Farbtöne erzielt werden.
Feuerverzinken Tauchen in Zinkbad, dessen Temperatur bei ca. 440° - 470°C liegt. Schichtdicken min. 40 µm. Oberfläche matt und rau, Verfleckungen nach kurzer Zeit möglich. Sehr guter Korrosionsschutz.
Anwendbar für Gewindeteile ab M8. Gewindegängigkeit durch geeignete Maßnahmen gewährleisten.
Abkürzung: tZn
Anorganische
Zinkbeschichtung
Hervorragende hoch zinkhaltige Beschichtung (silbergraue Farbe) für Teile mit Zugfestigkeit Rm ≥ 1.000 N/mm² (Festigkeitsklassen ≥10.9, Härte ≥ 300 HV).
Bei diesem Beschichtungsverfahren wird eine wasserstoffinduzierte Versprödung verfahrenstechnisch ausgeschlossen. Temperaturbeständig bis ca. 300 °C. Anwendbar für Gewinde ≥ M4
Mechanisches
Verzinken
Chemo-mechanischer Beschichtungsprozess. Entfettete Teile werden zusammen mit einer speziellen Glaskugelmischung und Zinkpulver in eine Platierungstrommel gegeben. Die Glaskugeln wirken als Träger der Zinkpulverkörner und bringen diese an die Werkstückoberfläche, wo sie durch Kaltverschweissung haften bleiben.
Chemisch
Schwärzen
Chemisches Verfahren zum schärzen von Edelstählen für dekorative Zwecke
Brünieren Chemisches Verfahren, Badtemperatur ca. 140 °C mit anschließendem Einölen. Für dekorative Zwecke nur leichter Korrosionsschutz.
Phosphatieren Nur leichter Korrosionsschutz. Guter Haftgrad für Farben. Aussehen grau bis grauschwarz. Durch nachträgliches Einölen besserer Korrosionsschutz.
Imprägnieren Vor allem bei vernickelten Teilen können durch eine Nachbehandlung in dewatering fluid mit Wachszusatz die Mikroporen mit Wachs versiegelt werden. Wesentliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Der Wachsfilm ist trocken und unsichtbar.
Tempern Bei galvanisch veredelten Verbindungselementen aus Stählen mit Zugfestigkeiten Rm ≥ 1.000 N/mm² bzw. Härte ≥ 320 HV, die unter Zugspannung stehen, besteht die Gefahr des Versagens durch Wasserstoffversprödung. Durch Tempern bei ca. 180°C bis 230°C (unterhalb der Anlasstemperatur) kann der Wasserstoff zum Teil beseitigt werden. Nach dem heutigen Stand der Technik bietet dieses Verfahren aber keine 100 % Gewähr. Tempern muss unmittelbar nach der galvanischen Behandlung erfolgen.
Tribotechnische
Beschichtung
Bilden reibungsmindernde und verschleißhemmende Schichten. Schutz gegen hohe Reibung (anfressen).
Bewachsen Gleitschicht, um das Eindrehmoment bei gewindefurchenden Schrauben zu verringern.
                                 

Galvanisch Überzüge

Bei der galvanischen Beschichtung wird durch ein elektrolytisches Bad Strom geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll (z. B. Zink oder Nickel), am Minuspol (Kathode) der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische Strom löst dabei Metallionen von der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion auf der Ware ab. So wird der zu veredelnde Gegenstand allseitig gleichmäßig mit Kupfer oder einem anderen Metall beschichtet. Je länger sich der Gegenstand im Bad befindet und je höher der elektrische Strom ist, desto stärker wird die Metallschicht (z. B. Zinkschicht).

Abkürzungen Galvanische Überzüge

Abkürzung Galvanische Überzüge
Tabelle 1: Überzugsmetall
Überzugsmetall
Kennbuchstabe
Kurzzeichen Element
Zn Zink A
Cd* Cadmium B
Cu Kupfer C
CuZn Kupfer-Zink D
Ni b* Nickel E
Ni b Cr r* Nickel-Chrom F
CuNi b* Kupfer-Nickel G
CuNi b Cr r* Kupfer-Nickel-Chrom H
Sn Zinn J
CuSn Kupfer-Zinn K
Ag Silber L
CuAg Kupfer-Silber N
ZnNi Zink-Nickel P
ZnCo Zink-Cobalt Q
ZnFe Zink-Eisen R

Die Verwendung von Cadmium ist in bestimmten Ländern eingeschränkt
*Der ISO-Klassifikationscode ist in ISO 1456
 
Tabelle 2: Schichtdicke
Schichtdicke(µm)
Kennzahl
ein Überzugsmetall zwei Überzugsmetalle*
keine Schichtdicke vorgeschrieben - 0
3 - 1
5 2 + 3 2
8 3 + 5 3
10 4 + 6 9
12 4 + 8 4
15 5 + 10 5
20 8 + 12 6
25 10 + 15 7
30 12 + 18 8

*Die für das erste und zweite Überzugsmetall festgelegten Dicken gelten für alle Kombinationen von Überzügen mit der Ausmnahme, dass Chrom die oberste Schicht ist, die immer eine Dicke von 0,3 µm hat.
 
Tabelle 3: Nachbehandlung und Passivieren durch Chromatieren
Glanzgrad Passivieren durch Chromatieren*
Eigenfarbe
Kennbuchstabe


matt
keine Farbe A
bläulich bis bläulich irisierend² B
gelblich schimmernd bis gelbbraun, irisierend C
olivgrün bis olivbraun D


blank
keine Farbe E
bläulich bis bläulich irisierend² F
gelblich schimmernd bis gelbbraun, irisierend G
olivgrün bis olivbraun H


glänzend
keine Farbe J
bläulich bis bläulich irisierend² K
gelblich schimmernd bis gelbbraun, irisierend L
olivgrün bis olivbraun M
hochglänzend keine Farbe N
beliebig wie B, C oder D P
matt braunschwarz bis schwarz R
blank braunschwarz bis schwarz S
glänzend braunschwarz bis schwarz T
alle Glanzgrade ohne Chromatieren³ U

*Passivieren ist nur bei Zink- oder Cadmiumüberzügen möglich
²Gilt nur für Zinküberzuge
³Beispiel für einen solchen Überzug: A5U

Hinweis:
Wenn die Bauteilhärte über 320 HV bzw. die Zugfestigkeit Rm über 1.000 MPa liegt, ist eine Überprüfung des Herstellprozesses unter Anwendung einer Prüfung zur Erkennung von Wasserstoffversprödung durchzuführen. Generell sollte hier von einer galvanischen Beschichtung ganz abgesehen werden um die Gefahr eines Wasserstoffsprödbruches ausschließen zu können.
Soll trotzdem eine galvanische Beschichtung aufgebracht werden, so müssen die Teile spätestens 4 Stunden nach der galvanischen Behandlung bei ca. 200°C und ca. 6 Stunden getempert werden. Durch die nachträgliche Wärmebehandlung wird das Risiko einer Wasserstoffversprödung vermindert, eine vollständige Beseitigung kann aber nicht garantiert werden.

Quellen:

DIN EN ISO 4042 - Verbindungselemente - Galvanische Überzüge
DIN EN ISO 15330 - Verbindungselemente - Verspannungsversuch zur Entdeckung von Wasserstoffversprödung - Verfahren mit parallelen Auflageflächen
DIN EN ISO 1456 - Metallische und andere anorganische Überzüge - Galvanische Überzüge aus Nickel, Nickel plus Chrom, Kupfer plus Nickel und Kupfer plus Nickel plus Chrom
http://de.wikipedia.org/wiki/Galvanotechnik (09.09.2011)

Verbot von Chrom(VI-)-haltigen Beschichtungen

Cr6-Verbot

Seit dem 21. September 2017 dürfen Chrom(VI)-haltige Chemikalien nicht mehr verwendet oder in Verkehr gebracht werden. Um die Möglichkeit einer kontinuierlichen Weiterverwendung im Rahmen der REACH-Verordnung offen zu halten, mussten Anträge zur Autorisierung bis zum 21. März 2016 abgegeben werden. Da für den Erhalt einer Autorisierung sehr aufwändige Nachweise bzw. Studien erforderlich sind, ist davon auszugehen, dass die Zahl der Galvanikbetriebe, die ab dem Jahr 2017 noch Chrom(VI)-haltige Beschichtungen (z.B. „gelb verzinkt“) anbieten werden, stetig fallen wird.

Folgende Beschichtungen sind betroffen:

  • Verzinkt mit Gelbchromatierung (z.B. A2C)
  • Verzinkt mit Olivchromatierung
  • Verzinkt mit Schwarzchromatierung
  • Zinklamellenbeschichtung Chrom-6-haltig (z.B. Dacromet®)

Aus diesem Grund möchten wir Ihnen hier geeignete Alternativen (Chrom-6 frei!) vorstellen:

Cr6-Verbot

Hinweis:

Wenn die Bauteilhärte über 320 HV bzw. die Zugfestigkeit Rm über 1.000 MPa liegt, ist eine Überprüfung des Herstellprozesses unter Anwendung einer Prüfung zur Erkennung von Wasserstoffversprödung durchzuführen. Hier sollte generell von einer galvanischen Beschichtung ganz abgesehen werden um die Gefahr eines Wasserstoffsprödbruches ausschließen zu können. Eine Alternative kann in diesen Fällen eine Zinklamellen­beschichtung sein.
Alle Angaben ohne Gewähr.

Zinklamellenüberzüge

Zinklamellenüberzüge sind nicht-elektrolytisch aufgebrachte Beschichtungen, die einen guten Korrosionsschutz bieten. Diese Überzüge bestehen aus einer Mischung von Zink- und Aluminiumlamellen, die durch eine anorganische Matrix verbunden sind.

Neben dem Verzinken bieten Zinklamellenüberzüge den so genannten kathodischen Schutz; die Schicht „opfert“ sich, um das Basismetall zu schützen. Stahl kann mit diesen Schichten geschützt werden. Die Schichtdicke kann zwischen 5 µm und 15 µm dick sein. Dicke Schichten bieten mehr Korrosionsschutz; dünnere Schichten bieten wenigen Korrosionsschutz, beeinträchtigen jedoch die Funktionalität der beschichteten Oberfläche nicht, z. B. bei Schrauben und Muttern. Bei metrischen Gewindeteilen ist es erforderlich die Toleranzen nach ISO 965 einzuhalten. Die Schichtdicke der Zinklamellenüberzüge muss guten Korrosionsschutz mit dünner Schicht geben, damit die Verbindung zwischen Schraube und Mutter nicht negativ beeinflusst wird. In Vergleich zu Schichtdicken feuerverzinkter Verbindungselemente mit Gewinde haben Zinklamellenüberzüge einen Vorteil, da die Schichtdicke dünner ist.

Im Gegensatz zu Lacken breitet sich Korrosion unter der Beschichtung nicht aus. Beim Salzsprühtest ergeben Zinklamellenschichten 480 Stunden ohne Rotrost (RR). Es ist auch möglich 720 oder 840 Stunden ohne Rotrost beim Salzsprühtest zu erreichen, mit oder ohne Nachbehandlung. Diese Ergebnisse beim Salzsprühtest zeigen einen besseren Korrosionsschutz als eine typische galvanische Zink-Beschichtung, die beim Salzsprühtest von 96 bis 200 Stunden ergeben kann. Neben dem Korrosionsschutz liefern diese Beschichtungen mittlere Temperaturbeständigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit und auch gute Chemikalienbeständigkeit (z. B. gegen Reiniger, Kraftstoff, Kühlmittel, Öle).

Das Beschichtungsmaterial der Zinklamellenüberzüge wird in flüssiger Form geliefert; es muss vor der Anwendung zu den gewünschten Anwendungsbedingungen vorbereitet werden. Die Viskosität, Temperatur, Rührungszeit vor der Anwendung spielen hier eine wichtige Rolle. Das Material kann mit den folgenden Anwendungstechniken aufgebracht werden:

Sprühverfahren
Das Beschichtungsmaterial wird mit einer Sprühpistole auf die Oberfläche der Bauteile aufgebracht. Das kann manuell oder in einer vollautomatisierten Sprühanlage realisiert werden.

Dip-Spinning
(eng. f. Tauch-Schleuder-Verfahren)
Die Teile werden in einen Korb geladen. Die Beschichtung wird durch Eintauchen des Korbes in einem Behälter mit dem vorbereiteten Beschichtungsmaterial realisiert. Nach dem Tauchen wird der Korb zentrifugiert, um die Rückstände des Beschichungsmaterial zu entfernen.

Vor der Beschichtung muss die Oberfläche der Teile vorbehandelt werden. Beizen mit Säuren (z. B. Schwefelsäure, Chlorsäure) erzeugt atomaren Wasserstoff und kann in die Stahlstruktur eindringen und sie verspröden. Um Beizverfahren zu vermeiden, sind andere Vorbehandlungsprozesse nötig. Die typischen Reinigungsverfahren sind Entfettung mit einer alkalischen wässrigen Lösung und dann Strahlen mit sehr kleinen Stahlkugeln (Strahlmittel). Reinigungsmittel beseitigen Fett, Öl und Schmutz von der metallischen Oberfläche. Strahlen beseitigt Zunder und Rost durch die mechanische Aktion der Stahlkugeln, die mit Hilfe einer Turbine auf die Teile in einer Kammer beschleunigt werden. Beide Verfahren erzeugen keinen Wasserstoff, aus diesem Grund gibt es keine Gefahr von Wasserstoffversprödung bei hochfesten Stählen.

Nach der Vorbehandlung kommt dann das Beschichtungsverfahren. Die Teile werden auf einem Gestell mit dem Zinklamellenmaterial gesprüht (Sprühverfahren) oder in einem Behälter getaucht und zentrifugiert (Dip-Spinning). Auf der Oberfläche der Teile bildet das Beschichtungsmaterial eine flüssige und uniforme Schicht, die noch nicht kompakt ist und alle ihre Eigenschaften nicht zeigt. Um die ausgezeichneten Eigenschaften der Zinklamellenüberzüge zu bilden, ist ein Einbrennverfahren erforderlich.

Die Beschichtung ist noch hochreaktiv und es muss sich eine kompakte Schicht durch Hitze bilden. Die beschichteten Teile müssen in einem Ofen unter kontrollierter Temperatur eingebrannt werden. Diese Temperatur hängt vom Beschichtungsmaterial und Produkthersteller ab, da jeder Hersteller von Zinklamellenprodukten seine patentierte Formel hat. Typische Einbrenntemperaturen sind 200 °C, 240 °C und 300 °C. Nach dem Einbrennen wird die Beschichtung vernetzt und eine uniforme, dünne, haftfeste und trockene Schicht wird erzeugt.

Quellen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Zinklamellen%C3%BCberzug (09.09.2011)