Fachwörter-Lexikon
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Passivierung
Unter Passivieren wird die Umwandlung einer aktiven – in der Regel eine metallischen – Oberfläche in eine aus einer Verbindung bestehenden Oberfläche verstanden. Eine solche Verbindung kann ein Oxid sein, beispielsweise ein Chromoxid auf einer Chromoberfläche. Passiviert werden Edelstähle, bei denen sich unter Einwirkung von Sauerstoff vor allem eine sehr stabile Chromoxidschicht bildet. Die Bildung der oxidischen Verbindung wird durch die Einwirkung einer sauren Lösung stark beschleunigt, kann aber auch an Luft erfolgen. Eine schützende Passivierung entsteht dann, wenn sich eine möglichst dichte und geschlossene Deckschicht auf einem Metall bildet. Das Passivieren von Metallen wird in der Praxis durch Tauchen in eine Passivierungslösung (oftmals Säuren) für wenige Minuten vorgenommen.
Unter der Bezeichnung Passivierungen werden alle Verfahren zur Erzeugung von passiven Oberflächenfilmen verstanden, die kein sechswertiges Chrom (Cr6+) beziehungsweise Verbindungen, die aus Lösungen mit sechswertigem Chrom hergestellt werden, enthalten. Bis etwa 2005 waren vor allem Oberflächen aus Zink und Zinklegierungen (galvanisch aufgebrachte Zinkschichten ebenso wie Zinkguss) oder Aluminium abschließend durch Chromatieren gegen Korrosionsangriff geschützt. Im Zuge der Altautoverordnung wurden das Chromatieren verboten, da in der Chromatierung geringe Mengen an sechswertigem Chrom enthalten sind. Diese Restmengen an sechswertigem Chrom haben den sogenannten Selbstheilungsprozess ausgelöst, indem sie bei einer oberflächlichen Beschädigung zur erneuten Bildung einer Chromatschicht geführt haben. Inzwischen wird nur noch in sehr wenigen Fällen chromatiert.
Zink-Nickel-Schicht (rot) mit Passivierung (blau) / Bildquelle: Schlötter
Nur einige der heute verfügbaren Passivierungen sollen ebenfalls über die Eigenschaft der Selbstheilung verfügen. Ansonsten wird bei den Passivierungen zur Erhöhung der Beständigkeit zusätzlich mit einer Versiegelung nachbehandelt. Insgesamt zeichnen sich die Passivierungen (vor allem in Kombination mit einer Versiegelung) zwar ebenfalls durch hohe Beständigkeiten aus, sind aber aufgrund des deutlich höheren Aufwands für die Grundchemikalien und die Erhöhung der Zahl der Prozessschritte deutlich kostenintensiver.
Platinmetalle – galvanisch abgeschieden
Zu den galvanisch abscheidbaren Platinmetallen zählen Palladium, Platin, Rhodium und Ruthenium. Insbesondere Platin und Rhodium sind aufgrund ihrer außerordentlich guten Korrosionsbeständigkeit und hohen Härte sowohl für technische als auch für dekorative Anwendungen interessante Werkstoffe. Allerdings zählt Rhodium auch zu den teuersten Metallen, was dessen Einsatz wiederum nur bei besonderen Anforderung rechtfertigt. Platin und Palladium werden in Schichtdicken zwischen 0,1 µm und bis zu 2 µm abgeschieden. Dickere Schichten neigen aufgrund der hohen Härte zur Rissbildung beziehungsweise zum Abplatzen. Vor allem Rhodium besticht durch seine helle Farbe und ergibt in Kombination mit einer darunter liegenden Silberschicht (bis 5 µm) einen kaum zu übertreffenden Korrosionsschutz für die verschiedensten Grundmetalle. Platin und Palladium sind leicht grau und werden im dekorativen Bereich vorzugsweise auf mattiertem Untergrund verwendet. Palladium ist ein kostengünstiges Edelmetall und wird in Kombination mit Gold zur Reduzierung der Edelmetallkosten bei Goldschichten eingesetzt. Ruthenium ist das kostengünstigste Platinmetall und wird bevorzugt als graues Reinruthenium oder Schwarzruthenium mit einem einstellbarem Schwarzton verwendet. Die Schichtdicke liegt üblicherweise im Bereich um etwa 0,5 µm.
Schwartrutheniumschicht / Bildquelle: Umicore
Kunststoffe, Duroplaste
Duroplaste – bestehen aus Makromolekülen, die an vielen Vernetzungsstellen durch chemische Bindungen engmaschig miteinander verknüpft sind. Das mechanisch-thermische Verhalten der Duroplaste unterscheidet sich aufgrund der engmaschigen räumlichen Vernetzung grundlegend. Duroplastische Kunststoffe verändern ihr mechanisches Verhalten durch Erwärmung nur geringfügig, da die Vernetzungsstellen keine Verschiebung der Makromoleküle zulassen. Wegen dieser Eigenschaft, dem Erhalt der Härte und Festigkeit bei Erwärmung, nennt man diese Kunststoffe Duroplaste (von lateinisch durus = hart). Bei Erwärmung über die Zersetzungstemperatur hinaus, zerfallen die Duroplaste, ohne weich zu werden, das heißt sie sind nicht umformbar und nicht schweißbar. Mit zunehmendem Vernetzungsgrad steigt die Festigkeit und Härte, der E-Modul und die Wärme(form)beständigkeit. Ein zu hoher Vernetzungsgrad würde aufgrund einer stark eingeschränkten elastischen Verformbarkeit allerdings zu einer unerwünschten Versprödung der Kunststoffe führen.
Mechanische Eigenschaften von Duroplasten