Fachwörter-Lexikon
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Legierungsschichten – galvanisch abgeschieden
Durch kathodische Abscheidung von Metallen aus Elektrolyten (chemische oder galvanische Abscheidung) lassen sich sowohl Schichten aus reinen Metallen als auch Legierungen herstellen. Die an der Oberfläche eines stromleitenden Festkörpers reduzierten Metallatome ordnen sich in den meisten Fällen zu Metallkristallen, die den selben Grundsätzen in Bezug auf die Entstehung von Kristallen unterworfen sind, wie diese auch bei der schmelzmetallurgischen Herstellung von Metallen gelten. Auch bei der Metallabscheidung entstehen Metallkristalle, bei denen die einzelnen Atome auf energetisch günstigen Plätzen sitzen.
Die hauptsächliche Herausforderung bei der Legierungsabscheidung besteht darin, die zu mischenden Metalle in einem Elektrolyten in ausreichender Menge gelöst zu halten und diese in der richtigen Zusammensetzung an der Festkörperoberfläche aus der ionischen Form zum Metall reduzieren zu können.
Dampfentfettung
Für die Reinigung durch Dampfentfetten werden die zu reinigenden Teile in eine abgeschlossene Anlage über einer knapp unter dem Siedepunkt befindlichen Entfettungslösung gebracht. Der Raum über der Flüssigkeit ist stark angereichert mit dampfförmigen Entfettungsmittel. Dieses kondensiert auf der zu reinigenden Oberfläche und entfaltet dort die Reinigungswirkung. Diese ist aufgrund der Tatsache, dass hohe Temperaturen und vor allem ein reines Entfettungsmittel vorliegt, sehr intensiv. Die abzureinigenden Öle und Fette sammeln sich in der flüssigen Phase. Auch ein Rückbefetten der gereinigten Oberfläche beim Entnehmen von Teilen aus der Entfettung ist hierbei weitgehend ausgeschlossen (Rückbefettung entsteht durch Verdunsten von Entfettungsmittel, wobei das darin gelöste Fett/Öl auf der Oberfläche verbleibt)
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