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Fachwörter-Lexikon

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Feuerverzinken

Durch Feuerverzinken werden Korrosionsschutzschichten mit den höchsten Beständigkeitswerten erzielt. Die Auftragung erfolgt durch Tauchen der gereinigten und in Salzsäure gebeizten Teile. Beschichtbar sind Eisenlegierungen und Stähle in verschiedenen Zusammensetzungen, wobei zur Erzielung der besten Ergebnisse bezüglich Haftung die Bildung einer Übergangszone zwischen den Grundwerkstoff und der Zinkschicht erforderlich ist. Gut für das Feuerverzinken geeignet sind Stähle mit den Elementen Silizium und Phophor. Bei dem aufgebrachten Zink handelt es sich in der Regel um eine Zinklegierung mit geringen Anteilen an Fremdmetallen, durch die sich der Schmelzpunkt der Legierung verändert.

Zusammensetzung der Zinkschmelze

  Anteil in Massen%
Zink ca. 99
Blei 0 bis ca. 1
Bismut <0,1
Zinn <1,2
Nickel <0,06
Titan <0,3
Vanadium <0,05
Aluminium <0,03

 

Die Schmelzpunkte der unterschiedlichen Zinklegierungen liegen zwischen etwa 430 °C und etwa 640 °C. Die Beschichtungszeiten hängen deutlich vom Volumen des zu beschichtenden Teils ab, da dieses nur dann eine brauchbare Schicht erhält, wenn die Schmelztemperatur erreicht wird. Üblich sind Zeiten zwischen 5 Minuten und etwa 20 Minuten. Ein weiterer Faktor, bei dem die Zusammensetzung der Zinkschmelze eine Rolle spielt, ist die herstellbare Schichtdicke, die je nach Einsatzfall und Zinklegierung zwischen etwa 50 µm und etwa 200 µm liegen kann.

Zinkschicht auf vernickeltem (<0,1 µm) Stahl, wobei sich intermetallische Phasen in der Übergangszone bilden / Bildquelle: M. Blumenau

Damit werden je nach Standort und Kombination mit weiteren Beschichtungsarten wie beispielsweise einer zusätzlichen Pulverlackierung Beständigkeitsdauern von mehr als 50 Jahren erreicht. Die stärksten Belastungen im Hinblick auf die Korrosion stellen marine Umgebungen dar. Hier werden seit einigen Jahren im Bereich der Feuerverzinkung sogenannte Duplexschichten eingesetzt. Duplexsysteme bestehen aus einer durch Feuerverzinken aufgebrachten Zinkschicht sowie einer zusätzlichen Lackierung, entweder als Nasslack oder als Pulverlack. Die Art der Lackierung richtet sich beispielsweise nach der Belastung im Einsatz (z.B. marine oder urbane Umgebung), der gewünschten Farbgebung oder den zulässigen Kosten für die Beschichtung. Zu berücksichtigen ist, dass die durch Feuerverzinken aufgebrachte Schicht relativ spröde ist, weshalb nur Fertigteile vor dem Einsatz verzinkt werden sollten. 

Phasen einer Zinkschicht aus der Feuerverzinkung gemäß DIN EN ISO 1461 / Bildquelle: Fontaine Technologie GmbH

Feuerverzinken eines Fahrzeugrahmens / Bildquelle: Fontaine technologie GmbH

Metallabscheidung – galvanische

Als galvanische Metallabscheidung wird die Umwandlung von gelöstem Metall in den festen Metallzustand durch Einsatz von elektrischem Strom über einen äußeren Stromkreis bezeichnet. Die galvanische Metallabscheidung erfolgt in den meisten Fällen aus einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes – z. B. Nickelchlorid, Nickelsulfat, Kupfersulfat, Zinkchlorid. Die wässrige Lösung enthält neben dem gelösten Metallsalz je nach Art der Metallabscheidung zusätzlich Stoffe zur Erzeugung eines stabilen Säuregrades (pH-Wert), zur Herstellung von glatten und glänzenden Metallschichten (Glanzbildner) oder auch zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit (Leitsalze) der wässrigen Lösung. Die Abscheidung von Metall erfolgt, indem die positiv geladenen Metallionen – z. B. zweifach positiv geladenen Nickelionen (Ni2+) oder zweifach positiv geladene Kupferionen (Cu2+) – an der als Kathode bezeichneten Elektrode zum reinen Metall reduziert werden. Zur Erzeugung des notwendigen Stromkreises befindet sich im selben Behältnis eine zweite Elektrode (Anode), an der der umgekehrte Prozess abläuft und ein Metall durch den Entzug von Elektronen aus dem Metall ein Metallion entsteht: Nickel wird zum Nickelion (Ni2+). Für diesen Prozess wird in den meisten Fällen Gleichstrom verwendet. Die Höhe des Stroms hängt von der Größe der Oberfläche ab, die mit einer galvanisch abgeschiedenen Metallschicht überzogen wird. Je nach Art und Eigenschaft des abgeschiedenen Metalls liegen die Stromdichten (Strom pro Abscheidefläche) bei Werten zwischen 0,1 A/dm2 und bis zu 100 A/dm2; in Ausnahmefällen auch darunter oder darüber. Daraus ergeben sich Abscheidegeschwindigkeiten zwischen 0,1 µm pro Minute und bis zu 10 µm pro Minute. Unterschiede ergeben sich vor allem aufgrund unterschiedlicher Ladungszahlen der eingesetzten Metallionen (Wertigkeit der Elemente – zwischen einer und bis zu sechs Elementarladungen) sowie dem Anteil an unerwünschten Nebenreaktionen, im Falle der Metallabscheidung ist dies zum Beispiel die Wasserstoffentwicklung. 

        Prinzip der galvanischen Abscheidung

Nitrocarburieren –Gasnitrocarburieren

Beim Gasnitrocarburieren wird das Werkstück in einer Gasmischung (z.B. NH3 und CO2), die Stickstoff und Kohlenstoff freisetzen kann, behandelt. Die Behandlung erfolgt bei 570 °C bis 580 °C und dauert nur rund 5 h. Das Gasnitrocarburieren stellt daher hinsichtlich der kurzen Behandlungsdauer eine Alternative zum Salzbadnitrocarburieren dar.

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