Fachwörter-Lexikon
Das vollständige Fachwörter Lexikon ist nur für Abonnenten abrufbar. Sie sind nicht angemeldet, bitte loggen Sie sich ein oder schliessen Sie ein Abonnement ab.
Zinkschichten – galvanisch abgeschieden – Legierungen
Neben reinem Zink wird seit einigen Jahren in verstärktem Maße Zink-Nickel mit einem Nickelanteil von etwa 15 % abgeschieden. Die Schicht besitzt eine höhere Härte und bessere Korrosionsbeständigkeit als reines Zink, ist allerdings in der Herstellung durch den Einsatz von Nickel (deutlich teurer als Zink) mit einer kostenintensiveren Handhabung und höheren Chemiekosten teurer. Daneben spielt als weitere Legierung Zink-Eisen eine Rolle, das in breitem Maße aufgrund der guten Möglichkeit zur Herstellung von schwarzen Schichten (durch eine Nachbehandlung direkt im Anschluss an die galvanische Abscheidung) verwendet wird. Zink-Eisen ist zwar kostengünstiger als Zink-Nickel, aber auch weniger korrosionsbeständig und weicher.
Tempern
Unter Tempern wird im allgemeinen eine Wärmebehandlung verstanden, bei der mit Temperaturen zwischen Erwärmen (> 100 °C) und Glühen (<600 °C) gearbeitet wird.
Temperbehandlungen werden in der Oberflächentechnik beispielsweise zur Entfernung von Wasserstoff aus Metallen genutzt. Der Wasserstoff entsteht bei der kathodischen Abscheidung von Metallen als unerwünschtes, aber unvermeidliches Nebenprodukt aus der Zersetzung des Wassers. Sowohl die Wasserstoffentwicklung als auch die Reduktion von Metall verlaufen nach dem selben Prinzip. Je nach Art der Metalloberfläche, an der die Abscheidung abläuft, und der Zusammensetzung des Abscheideelektrolyten ist der Anteil an Wasserstoff unterschiedlich hoch; besonders viel Wasserstoff wird beispielsweise bei der Chromabscheidung aus stark sauren Elektrolyten erzeugt. Die Wasserstoffentwicklung verläuft so, dass an der Metalloberfläche zunächst atomarer Wasserstoff entsteht, der in einem Folgeschritt zu Wasserstoffmolekülen wird und als Gas von der Oberfläche abperlt. Allerdings reicht die kurze Zeitspanne aus, dass bei einigen Werkstoffen ein merklicher Teil des atomaren Wasserstoffs vor der Rekombination in das Metall diffundiert. Im Metall kann sich atomarer Wasserstoff innerhalb des Metallgitters bewegen und einlagern – insbesonder bei hochfesten Stählen oder Palladium. In der Folge wird das Metall mechanisch geschwächt. Dieser Effekt wird als Wasserstoffversprödung bezeichnet. Verfahren, die Wasserstoff entwickeln können – Metallabscheidung, Beizen in Säure, kathodische elektrolytische Entfettung – sind bei hochfesten Werkstoff kritisch zu betrachten. Hochfeste Werkstoffe werden deshalb nach einer kathodischen Behandlung bei Temperaturen zwischen etwa 200 °C und etwa 300 °C getempert – die Behandlungsdauer liegt bei 3 bis 1 Stunden.
Eine Temperbehandlung bei ca. 150 °C bis 250 °C
(einige Minuten auf Endtemperatur) ist aber auch ein gutes Verfahren, um die Haftfestigkeit von Beschichtungen zu prüfen. Ist die Haftung einer Beschichtung durch nicht gründlich entfernte Oxidschichten oder lokal vorliegenden Fettreste ungenügend, so entstehen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Beschichtung und Grundmaterial Aufwölbungen oder Risse in der Beschichtung. Das Verfahren wird insbesondere bei schwer zu beschichtenden Werkstoffen wie Aluminium angewandt.
Korrosionsschutz – kathodischer
Als kathodischen Korrosionsschutz wird die Wirkung von Zinkschichten auf Eisenwerkstoffen bezeichnet, bei der sich im Falle einer lokalen Beschädigung der Schutzschicht die Zinkschicht auflöst und dadurch die Korrosion des Eisengrundmaterials verhindert. Der kathodische Korrosionsschutz basiert auf der Tatsache, dass Zink elektrochemisch weniger beständig ist als Eisen. Sobald Zink und Eisen von einem Korrosionsmedium überdeckt sind und beispielsweise Sauerstoff als Reduktionsmittel an die Metalloberfläche gelangt, löst sich Zink auf. Die entstehenden Korrosionsprodukte des Zinks sind in der Regel weiß und werden nicht als störend wahrgenommen, im Gegensatz zu rot-braunem Rost. Da Zink gegenüber Eisenwerkstoffen unbeständiger ist, verläuft die Korrosion des Zinks parallel zur Oberfläche, ohne den Werkstoff mechanisch zu schwächen – Voraussetzung hierfür ist lediglich ein geschlossener Wasserfilm zwischen Eisen und Zink. Die Korrosion ohne Zink erfolgt in der Regel eher in die Tiefe und kann zur erheblichen lokalen Zerstörung des Eisenwerkstoffs führen. Schließlich sind die Korrosionsprodukte des Zinks kompakter als Rost, wodurch eine Abdeckung der Korrosionszone erfolgt und so die Korrosionsgeschwindigkeit verringert werden kann.
Durch heute übliche Passivierungen und Versiegelungen wird die Korrosion des Zinks erschwert, ohne die Triebkraft der Auflösung (elektrochemische Potenzialdifferenz Zink – Eisen) zu vermindern. Aus diesem Grund wirken Passivierungen und Versiegelungen bei Beschichtungen aus Zink und Zinklegierungen korrosionshemmend.