Fachwörter-Lexikon
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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.
Teiletransport beim Galvanisieren
Zur galvanischen Abscheidung von Metallen müssen die zu beschichtenden Werkstoffe elektrisch kontaktiert durch die verschiedenen flüssigen Medien befördert werden. Dies kann mit Hilfe von metallischen Gestellen - sogenannte Galvanikgestelle - oder mit Trommel bzw. Körben - Galvaniktrommel oder Galvanikkörben - vorgenommen werden.
Im Falle von Gestellen werden die Teile mit Hilfe von elastischen Drahthaken oder U-förmig gebogenen Drähten auf einem Gestellrahmen befestigt. Je nach Größe oder Gewicht des zu beschichtenden Teil erfolgt das Aufhängen relativ lose bzw. beweglich oder fest verspannt. Bei der Beschichtung von hohen Stückzahlen des selben Teils werden die Gestelle für das zu beschichtende Teil optimal ausgeführt. Bei geringen Stückzahlen oder Einzelteilen erfolgt das Aufhängen in der Regel mit Hilfe von Metalldraht. Neben der Kontaktierung hat das Aufhängen die Aufgabe, die zu beschichtenden Teile ohne gegenseitige Beschädigung oder Abdeckung durch den gesamten Prozessablauf der galvanischen Beschichtung (je nach Verfahren zwischen etwa 10 und bis zu etwa 50 Einzelpositionen) zu führen. Die Gestelle sind bis auf die Kontaktspitzen der Gestelle mit einer Isoliermasse überzogen, um die galvanische Beschichtung der Gestelle zu verhindern.
Aufhängung von Teilen zur galvanischen Beschichtung auf ein Gestell (Quelle: FGK)
Im Falle der Beschichtung mit Trommeln oder Körben werden die zu beschichtenden Teile lose in die Beschichtungsbehälter gefüllt (Beschichtung als Schüttgut). Die Kontaktierung erfolgt mit flexiblen drahtförmigen Kontakten, die in die Masse der Teile eintauchen oder mit knopfartigen Metallkontakten in der Wand der Trommel oder des Korbes. Die Teilemasse wird während des Beschichtungsvorganges ständig bewegt, so dass die Teile immer stets durchmischt und ausreichend mit den jeweiligen Behandlungslösungen umspült werden.
Trommel zur Verzinkung von Massenteilen (Quelle: Schlötter)
Prüfung der Haftfestigkeit – Dornbiegeversuch
Grundmaterial und Schichtwerkstoff werden über einen Dorn mit einem Radius von 4 mm um 90° gebogen und in die Ausgangsstellung zurückgebracht. Die auftretenden Scherkräfte zwischen Schicht und Grundwerkstoff führen bei Überschreitung der Haftfestigkeit zur Abtrennung. Der Vorgang wird dreimal wiederholt und anschließend auf Abblätterungen untersucht. Die Schichtoberfläche darf keine Risse oder abgelösten Stellen aufweisen. Anwendung bei dünnen Blechbändern zur Beurteilung der plastischen Verformbarkeit.