Fachwörter-Lexikon
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Wasserenthärtung
Die Wasserenthärtung über Ionenaustausch ist ein Aufbereitungsprozess, bei dem Kationen, insbesondere Calciumionen und Magnesiumionen, die für die Wasserhärte verantwortlich sind, unter Verwendung von Kationenaustauscherharzen gegen Natriumionen ausgetauscht werden. Hierbei kommt ein stark saurer Kationenaustauscher in Natriumform zum Einsatz. Dieser Kationenaustauscher ist mit Natriumionen beladen und tauscht diese äquivalent gegen die Ionen der Härtebildner Calcium und Magnesium aus. Da bei der Wasserenthärtung lediglich ein Salz gegen das andere ausgetauscht wird, spricht man auch von einem Neutralaustauscher. Der Prozess der Wasserenthärtung wird zur Regeneration umgekehrt. Hierzu werden dem Ionenaustauscher Natriumionen im Überschuss angeboten. Zur Regeneration wird eine gesättigte Kochsalzlösung verwendet, die beispielsweise durch das Auflösen von Kochsalztabletten hergestellt wird. Bei größeren Anlagen ist das Handling mit Kochsalz als Sack-Ware entsprechend aufwendig. Hier steht das Regeneriermittel beispielsweise in Big-Bags, als Fertig-Sole oder Sole aus einem Steinsalz-Sole-Bunker vollautomatisch zur Auswahl.
Verschleißschutz – verschiedene Verfahren
In vielen Anwendungen wie beispielsweise bei Motoren oder beweglichen Maschinenelementen sind die Oberflächen von Bauteilen einer hohen Reibung ausgesetzt. Der Verschleiß der Oberflächen kann durch die Auftragung von Schichten unterschiedlicher Art verhindert werden. Dabei steht die Verteilung der Aufgaben bei der Auswahl der verwendeten Materialien im Vordergrund: Das Grundmaterial stellt die mechanische Festigkeit und Form, während die Oberfläche beziehungsweise die Schicht den Schutz gegen Verschleiß, Korrosion und/oder Oxidation übernimmt.
Die Effizienz von modernen Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge, insbesondere mit Hochleistungsmotoren verwenden für Kolben und Zylindern derartige Schichtsysteme. Geeignet als Schutz gegen Verschleiß sind insbesondere Chrom- und Nickel- beziehungsweise Nickeldispersionsschichten (mit Hartstoffen wie Siliziumcarbid). Die Schichten werden hierfür in Dicken zwischen 10 µm und etwa 40 µm abgeschieden. Zur Einhaltung der exakten geometrischen Form kommen einmal Honverfahren zum Einsatz. Neuere Entwicklungen arbeiten mit besonderen, angepassten Anodengeometrien, um die Stromdichtunterschiede sowie die daraus resultierenden Abweichung der Schichtdicke an Kanten zu vermeiden.
Während Kolben für Motoren wie klassische Einzelteile in einem Galvanikverfahren auf Gestellen behandelt werden, stehen für die Zylinder in den Motorblöcken Spezialanlagen zur Verfügung, bei denen nur der Zylinderbereich von Elektrolyt durchströmt wird, während der übrige Motorblock nicht mit den galvanischen Medien in Berührung kommt. Die hohen Strömungen erlauben auch die Anwendung von höheren Stromdichten, so dass die Abscheidegeschwindigkeiten auf einige Mikrometer pro Minute gesteigert werden können.
Vergleichbare Schichtsysteme können sowohl auf Stahl als auch auf Aluminium aufgebracht werden. Dadurch trägt Aluminium auch bei Motoren und sonstigen Teilen in Fahrzeugen zur Einsparung von Gewicht bei.
Prüfung der Haftfestigkeit – Gitterschnitttest
In die Schichtoberfläche wird mit einer gehärteten Stahlspitze ein Netzgitter von 1 bis 3 mm Kantenlänge und einer Ausdehnung von mindestens 500 mm2 an drei verschiedenen Stellen geritzt (Entstehung kleiner Quadraten). Die parallelen Schnitte müssen bis zum Grundmaterial reichen. Es entstehen dabei Kräfte, die seitlich auf die Schicht wirken. Ein Klebeband wird auf das Netzgitter aufgedrückt und nach 10 s ruckartig und senkrecht zur Oberfläche wieder abgezogen. Bei schlechter Haftfestigkeit blättert die Beschichtung ab.