Fachwörter-Lexikon
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Mechanical Plating
Die Beschichtungstechnologie Mechanical Plating wurde vor etwa 60 Jahren in den USA entwickelt, konnte sich bisher allerdings in Europa nur in geringem Umfang durchsetzen. Der große Vorteil des Verfahrens, bei dem feine metallische Partikel aus Zink, Zinn und Aluminium oder Mischungen daraus, durch Wälzen in Trommeln aufgebracht werden, liegt darin, dass bei dem Prozess kein Wasserstoff aus elektrochemischen Reaktionen entsteht. Damit ist das Verfahren für die Beschichtung von hochfesten Stählen, bei denen die Gefahr der Wasserstoffversprödung absolut vermieden werden muss, ideal.
Beim mechanischen Platieren werden die Metallpartikel durch vorhandene Trägerkörper – beispielsweise Glaskugeln – auf den zu beschichtenden Werkstoff aufgedrückt und kalt verschweißt. Die Dicke der Schicht ist vor allem durch die Dauer des Beschichtungsvorganges und der Menge des Metallpulvers gegeben. Voraussetzung für den Aufbau der Schicht ist die gute Zugänglichkeit mit einer mechanischen Reibung von Metallpartikel und Trägerkörper an der Oberfläche des Substrats. Bisher war hierdurch der Einsatz auf wenige geometrisch günstige Bauformen beschränkt. Teile mit Bohrungen oder Vertiefungen ließen sich bisher nicht mit der erforderlichen Qualität beschichten.
Beschichtete Verbindungsteile / Bildquelle: Ruhl & Co
Weiterentwicklungen bei den Pulvern, deren Mischung sowie den Trägerkörper und vor allen Dingen eine verbesserte Anlagentechnologie unter Einsatz von speziellen Steuerungs- und Kontrollprozessen machen es möglich, dass auch Bohrungen mit einem Durchmesser im Millimeterbereich und einer Tiefe von etwa 10 Millimetern eine gleichmäßig dicke und vor allem gleichmäßig dichte Schicht aufweisen. Damit kann die Technologie für einen weiten Bereich, beispielsweise an komplexen und hochfesten Verbindungselementen, ausgeweitet werden. Damit kann höchste Prozesssicherheit gewährleistet werden, was sich an einer weitreichenden Einführung zur Beschichtung von hochfesten Verbindungsteilen für die Automobilindustrie zeigt.
Verbesserung des Schichtaufbaus durch neue Verfahrenstechnik / Bildquelle: Ruhl & Co
Antihaftschichten
Antihaftwirkung ist unter anderem beim Kunststoffspritzen gefragt. In der Regel wird Antihaftung im einfachsten Fall durch die Verwendung von Trennmitteln erzielt. Deutlich effektiver ist die Nutzung von Schichten mit Antihafteigenschaften, beispielsweise von chemisch abgeschiedenen Nickeldispersionsschichten. Durch den Verzicht auf Trennmittel verbessert sich die Prozesssicherheit, da eine Prüfung auf ausreichende Trennmittelmengen auf einer Spritzform entfällt. Dadurch erhöht sich selbstverständlich auch die Ausbringung beim Spritzen.
Auf Kochgeschirr wird durch temperaturstabile Teflonschichten, aufgebracht durch Wirbelsintern, das Anbacken von Lebensmitteln verhindert. Moderne Schichten bestehen aus einer Mischung von Metalloxiden (Keramiken) die durch thermisches Spritzen aufgebracht werden.
Auf Aluminiumbauteilen, beispielsweise für Sohlen von Bügeleisen, oder für Kochgeschirr wird eine Antihaftung durch Einlagerung von Partikeln in die anodisch hergestellte Anodisationsschicht (Eloxalschicht) erreicht. Noch bessere Ergebnisse werden neuesten Untersuchungen zufolge mit nanokeramischen Plasmaanodisationsschichten erzielt. Diese sind wesentlich dichter als herkömmliche Eloxalschichten. Mit Härten bis 5000 HV und einer außerordentlich guter Haftung auf dem Grundmaterial sind sie kaum zerstörbar.
Pulverlackierung – Beschichtungsverfahren
Die Verarbeitung, das heißt die Auftragung auf die zu beschichtenden Werkstücke, erfolgt in der Hauptsache durch Versprühen der Lackpulver unter Anwendung der Elektrostatik. Hierbei werden die Pulver mit entsprechenden Einrichtungen elektrisch aufgeladen. Aufgrund der schlechten elektrischen Leitfähigkeit der Pulver bleibt eine solche elektrostatische Aufladung eine gewisse Zeit lang erhalten. Die zu beschichtenden Werkstücke werden in der Regel geerdet. Damit liegen Pulver und Werkstück auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen. Beim Versprühen des elektrisch geladenen Pulvers bleibt dieses bevorzugt auf dem geerdeten Werkstück haften. Auf diese Weise gelingt es, den großen Teil des versprühten Lackpulvers auf die Oberfläche des Werkstückes zu befördern und dort auch zu halten. Dadurch kann der Lackverlust – in der Fachsprache wird dies als Overspray bezeichnet – sehr gering gehalten werden.
Einrichtung zum Auftragen des Lacks über robotergesteuerte Pistolen (Mitte) und angedeuteter Luftführung zur effizienten Lacknutzung / Bildquelle: Wagner, Markdorf
Bildquelle: Wagner, Markdorf
Anlage mit Pulverkabine (links)und Ofen (rechts) im Hintergrund
Nach dem Auftragen des Lackes wird das gesamte Werkstück mit einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 160 und bis zu 250 °C (je nach verwendetem Lacksystem) beaufschlagt. Dabei schmelzen die Pulverpartikel zunächst. Im geschmolzenen Zustand verteilt sich der Lack einigermaßen gleichmäßig auf der Oberfläche, woraus sich die glatte Oberfläche des späteren Lackes ergibt. Im weiteren Verlauf erfolgt durch die Temperaturbeaufschlagung die Aushärtung des Lackes.
In der Regel lassen sich je nach verwendetem Lacksystem, dessen Zusammensetzung und Menge des aufgebrachten Pulvers Lackschichtdicken zwischen etwa 40 und bis zu 500 Mikrometer einstellen. Allerdings hat jedes Lacksystem eine Obergrenze für die erreichbare Schichtdicke.
Einrichtung zum Auftragen des Lacks / Bildquelle: Ramseier
Puverbeschichtung von Blechen / Bildquelle: ifo
Auf feuerverzinkten Teilen wird durch die zusätzliche Beschichtung mit Pulverlack ein dekoratives Aussehen und ein hoher Korrosionsschutz erzieht / Bildquelle: Bubenhofer/Galvaswiss