Fachwörter-Lexikon
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Grünspan
Das Zusammenwirken des Luftsauerstoffes mit den Nebenbestandteilen der Luft (Schwefeldioxid oder Kohlenstoffdioxid) bewirken bei Kupfer die bekannte grüne Patina, den Grünspan, der das darunterliegende Metall schützt.
PVD-Abscheidung
PVD ist die Abkürzung für Physical Vapour Deposition (physikalische Dampfabscheidung). PVD steht als Überbegriff für die Beschichtung im Vakuum (Spannweite von ca. 10-7 Pa bis ca. 103 Pa) mit unterschiedlichen Quellenmaterialien und verschiedenen reaktiv wirkenden, gasförmigen Stoffen. Die Beschichtungstemperaturen (Temperatur des zu beschichtenden Teils) liegen zwischen etwa 50 °C und 500 °C. Die wirtschaftlich sinnvollen Schichtdicken reichen bis etwa 10 µm, wofür je nach Art und Struktur (z.B. Dichte) des Schichtwerkstoffs mehrere Stunden benötigt werden können.
Mehrlagenschicht für Hochleistungsanwendungen, hergestellt mit einem PVD-Verfahren z.B. für Werkzeuge / Bildquelle: M. Kommer
Metallabscheidung – galvanische - Besonderheiten
Die galvanische Metallabscheidung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die unterschiedlichsten Metallkombinationen aus Grundmaterial und Beschichtung aufgebaut werden können und dadurch dem Grundmaterial unterschiedliche zusätzliche Eigenschaften verliehen werden können. Die Metallschichten lassen sich des Weiteren relativ gleichmäßig auf alle Bereiche auftragen, die mit der wässrigen Lösungen (Abscheideelektrolyten) in Kontakt sind und nicht vollständig vom elektrischen Feld des Abscheidestrom abgeschirmt sind.
An Punkten mit höhere Feldstärke (Ecken, Kanten, Spitzen) wird bei vielen Elektrolyttypen mehr Metall abgeschieden, als in Vertiefen. Daraus ergeben sich dann Unterschiede in der Schichtdicke, die bei Teilen mit geringen Passungstoleranzen zu berücksichtigen sind. Dieser Effekt ist auch unter der Bezeichnung Hundeknocheneffekt bekannt, da bei einem länglichen Gegenstand die Kanten an den Enden verstärkt werden und damit eine einem Knochen ähnliche Verdicken aufweisen. Dieser Effekt ist jedoch nur bei Präzisionsteilen und höheren Schichtdicken (> 5 µm bis 10 µm) wirklich kritisch. In sehr ungünstigen Fällen kann bei einer angestrebten Schichtdicken von beispielsweise ca. 15 µm an den Kanten eine Dicke zwischen 20 µm und 25 µm auftreten. Hochgenaue Passungen können dadurch fehlerhaft werden.
Ein wesentlicher Vorteil der galvanischen Abscheidung ist der außerordentlich effiziente und sparsame Einsatz von Metallen. Mit geringsten Mengen an Metall wird einem Grundwerkstoff eine bestimmt Eigenschaft verliehen. So werden beispielsweise Eisenwerkstoffe gegen Korrosion durch galvanische Zinkschichten mit Dicken zwischen 10 µm und 15 µm geschützt. Ein Bauteil mit einer Oberfläche von 1 m2 verbraucht bei einer Dicke der Zinkschicht von 15 µm lediglich 107 g Zink. Das im Prozess gelöste Zink kann vollständig aufgearbeitet werden, so dass daraus praktisch kein Verlust entsteht. Mit Hilfe von speziellen Abdecktechniken lassen sich zudem bei nahezu allen galvanischen Verfahren die Schichten auch partiell dort aufbringen, wo sie ihre Funktion erfüllen müssen (Anmerkung: 1000 µm = 1 mm).