Die Beschichtung von Kunststoffen und Metallen zählt seit vielen Jahren zu den unverzichtbaren Arbeitsschritten bei vielen Bauteilen und Produkten unseres täglichen Lebens. Eindrucksvoll erkennbar ist dies für Viele an der großen Vielfalt an Sanitärarmaturen mit ihren meist hochglänzenden Chromoberflächen. Weniger gut sichtbar und doch nicht zu ersetzen sind die zahlreichen Arten von Schrauben und Verbindungselementen mit den Oberflächen aus Zink und seit einigen Jahren aus verschiedenen Zinklegierungen in Fahrzeugen. Darüber hinaus sind wichtige tragenden Fahrzeugkomponenten ebenfalls mit einer Oberfläche beispielsweise aus einer Zink-Nickel-Legierung sowie einer abschließenden Passivierungen versehen. Derart beschichtete Bauteile in Fahrzeugen sind der Garant für die heute üblichen hohen Gewährleistungsfristen, die von nahezu allen Fahrzeugherstellern angeboten werden. Sie erlauben es, dass auch nach einigen Jahren Einsatz im Straßenverkehr Schrauben im Motorraum oder im Achsbereich gelöst werden können, ohne dass die früher unabdingbaren Rostlöser zum Einsatz kommen müssen.
Die geschäftsführenden Gesellschafter Stefan Ruhl (rechts) und Frank Benner
Vor allem der Beschichtung mit Metallen durch chemische und galvanische Verfahren kommt hier eine häufig nicht geschätzte wichtige Bedeutung zu. Zu nennen ist beispielsweise die wichtige ökonomische und ökologische Rolle der Metallisierung. Während das Bauteil die beim Konstrukteur vorrangige Aufgabe der mechanischen Belastung und Funktion übernimmt, sorgt eine gut gewählte Oberflächenbeschichtung für die langfristige Beständigkeit gegen korrosive Belastung, die Gewährleistung der erforderlichen Reib- oder Gleitbedingungen oder das gewünschte dekorative Aussehen. Dabei gelingt es mit den galvanischen und chemischen Verfahren aber auch, unter geringstmöglichem Material- und Energieeinsatz und nahezu ohne Materialverluste auszukommen, denn solche Beschichtungen erfüllen bereits bei Dicken von wenigen Mikrometern im Falle von Chromschichten oder maximal etwa 8 Mikrometern bis 16 Mikrometern bei Zink und Zinklegierungen ihre Eigenschaften über lange Jahre hinweg.
Kommunikation – Basis für erfolgreiches Beschichten
Ein entscheidender Aspekt für die Oberflächentechnik liegt in der richtigen Auswahl des Beschichtungssystems, abgestimmt auf das Grundmaterial und die Anforderungen an die Kombination aus Grundmaterial und Beschichtung im Zusammenbau oder Materialkombinationen. Die Ruhl GmbH hat sich diesen Aspekt zu einer der wichtigsten Aufgaben in der Zusammenarbeit mit ihren Kunden gemacht. Als eine der ersten Aufgaben bei der Bearbeitung neuer Aufträge steht deshalb der Dialog mit den Kunden. Die Verbausituation und die daraus entstehenden Anforderungsprofile müssen geklärt werden. Auch wenn es sich bei vielen Beschichtungssystemen, wie beispielsweise der galvanischen Beschichtung mit Zink oder Kupfer, um bekannte und bewährte Verfahren handelt, hängt das Verhalten der Schichten in Verbindung mit dem Grundmaterial und einer sich ständig ändernden Umgebung ab. Hinzu kommt als wesentlicher Faktor die Konstruktion des Bauteils selbst, also dessen geometrische Gestaltung. Und entscheidend für das Verhalten eines Bauteils in der Praxis sind in erster Linie die Oberfläche als Kontaktbereich zur Umgebung und mechanische Eigenschaften des Grundwerkstoffs als Träger der funktionellen Grundbedingungen. Werden alle Rahmenbedingungen für die Konstruktion offengelegt, so kann die Beschichtung in Art und Ausführung so beschaffen werden, dass alle Forderungen erfüllbar sind – denn die Beschichtung ist ein wichtiges Konstruktionselement.
Die Ruhl & Co. GmbH geht aber noch einen Schritt weiter in ihren Bemühungen, die bestmögliche Oberfläche für ein Bauteil zu gewährleisten. Systembedingt sind bei den galvanischen Verfahren Unterschiede beispielsweise in der Schichtdicke bei geometrisch komplexen Bauteilen unvermeidbar. Auch aus diesem Grund ist die Kommunikation zwischen Bauteilhersteller oder Konstrukteur und dem Beschichter notwendig, um die tatsächlich relevanten Bereiche und deren Belastungen auf dem Bauteil festzulegen. Ein besonderes Augenmerk richtet Ruhl deshalb auf die Qualifizierung der Beschichtungsprozesse und der Beschichtungen. Zusammen mit Herstellern von Steuerungssoftware und Entwicklern von Warenwirtschaftssystemen wurde eine umfassende Prozessverfolgung eingerichtet. Einerseits werden die galvanischen und chemischen Prozesse in einem optimalen und möglichst engen Toleranzbereich betrieben. Damit liegen zu jeder Zeit während der Prozesse die optimalen Konzentrationen, Temperaturen oder Stromdichten vor – also die bestmöglichen Prozessbedingungen während der Vorbehandlung, der Beschichtung oder der Nachbehandlung zur Erzeugung optimaler Schichten und Schichtsystemen. Am Ende einer Prozesskette steht die obligatorische Prüfung der Bauteile. Hier werden nach statistischen Grundsätzen Bauteile ausgewählt und mit entsprechenden Messverfahren an festgelegten Messpunkten vermessen. Nur wenn die von Kunde und Beschichter festgelegten Eigenschaften – in der Regel ist die Schichtdicke ein solches wichtiges Kriterium – erfüllt sind, das heißt innerhalb der vereinbarten Toleranz liegen, kann der Beschichtungsprozess als erfüllt freigeben werden. Der Kunde erhält damit zuverlässig immer die vereinbarte hochqualitative Beschichtung.
Breites Spektrum für viele Herausforderungen
Die Ruhl & Co. GmbH bietet als wichtigste Korrosionsschutzbeschichtungen Zink und die heute sehr gefragte Zink-Nickel-Legierung an. Beide Beschichtungen können sowohl auf größer dimensionierten Bauteilen in der Technik der Einzelteilaufhängung als auch auf Massenteilen in Trommel abgeschieden werden. In der Regel wird die Beschichtung durch eine Passivierungsschicht oder einen zusätzlichen Topcoat abgeschlossen. Diese reduzieren die natürliche langsame Auflösung des Schutzmetalls Zink beziehungsweise der Zinklegierungsschicht und erhöhen so die Korrosionsbeständigkeit der Schutzschicht.
Soll eine Beschichtung nicht nur einen guten Korrosionsschutz, sondern auch eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzen, wie beispielsweise bei Masseverbindungen im Automobil, so bietet eine Zinn-Zink-Legierung die optimalen Eigenschaften. Die Beschichtung ist zudem sehr duktil und gewährleistet so auch unter starken dynamischen Belastungen ihre Funktionen. Sowohl einen hohen Korrosionsschutz und gute elektrische Eigenschaften als auch einen hohen dekorativen Wert besitzen Kupferschichten. Sie finden Anwendungen in der Elektrotechnik, dem Maschinenbau und bei Automobilen.
Für die vielseitig eingesetzten Metalle Zink – als Druckguss – und Aluminium in unterschiedlichen Verarbeitungsformen werden Passivierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften, beispielsweise zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit oder Verbesserung der Gleiteigenschaften bei Verbindungselementen, angeboten. Im Falle des Aluminiums kann durch eine Beizbehandlung sowohl das Aussehen als auch die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Die als Tikon-Beschichtung bezeichnete Oberflächenbehandlung verbessert die Lagerfähigkeit, den Korrosionsschutz durch die Bildung einer dünnen aber sehr stabilen Oxidschicht sowie die Schweiß- und Lötbarkeit von Aluminiumbauteilen. Glatte und hochwerte Oberflächen bei Aluminium werden durch Gleitschleifen erzielt. Solche Teile finden sich in Fahrzeugen, in der Geräte- und Möbelindustrie und überall da, wo es auf exzellente Optik und Korrosionsschutz ankommt.
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Qualitätssicherung bei Ruhl; metallographischer Querschliff, Röntgenfluoreszenz und Verschraubungsprüfstand
Mechanical Plating – Innovation in der Beschichtungstechnik
Obwohl die Beschichtungstechnologie Mechanical Plating bereits vor etwa 60 Jahren in den USA entwickelt wurde, konnte sie sich bisher nur in geringem Umfang in Europa durchsetzen. Der große Vorteil des Verfahrens, bei dem feine metallische Partikel aus Zink, Zinn und Aluminium oder Mischungen daraus, durch Wälzen in Trommeln aufgebracht werden, liegt darin, dass bei dem Prozess kein Wasserstoff aus elektrochemischen Reaktionen entsteht. Damit ist das Verfahren für die Beschichtung von hochfesten Stählen, bei denen die Gefahr der Wasserstoffversprödung absolut vermieden werden muss, ideal.
Beim mechanischen Platieren werden die Metallpartikel durch vorhandene Trägerkörper – beispielsweise Glaskugeln – auf den zu beschichtenden Werkstoff aufgedrückt und kalt verschweißt. Die Dicke der Schicht ist vor allem durch die Dauer des Beschichtungsvorganges und der Menge des Metallpulvers gegeben. Voraussetzung für den Aufbau der Schicht ist die gute Zugänglichkeit mit einer mechanischen Reibung von Metallpartikel und Trägerkörper an der Oberfläche des Substrats. Bisher war hierdurch der Einsatz auf wenige geometrisch günstige Bauformen beschränkt. Teile mit Bohrungen oder Vertiefungen ließen sich bisher nicht mit der erforderlichen Qualität beschichten.
Neue Anlage zur mechanischen Zinkbeschichtung bei der Ruhl & Co. GmbH in Wetzlar
Die Ruhl & Co. GmbH hat es jetzt in Zusammenarbeit mit drei Anlagenherstellern und unter Einsatz von speziellen Steuerungs- und Kontrollprozessen erreicht, dass auch Bohrungen mit einem Durchmesser im Millimeterbereich und einer Tiefe von etwa 10 Millimetern eine gleichmäßig dicke und vor allem gleichmäßig dichte Schicht aufweisen. Damit kann die Technologie für einen weiten Bereich, beispielsweise an komplexen und hochfesten Verbindungselementen, ausgeweitet werden. Hier stellt die installierte Technik bei Ruhl & Co. einen Meilenstein in der mechanischen Beschichtung dar. Mit einer vollautomatischen Beschichtungsanlage, einschließlich kompletter Prozessdokumentation, wurde der Fokus auf höchste Prozesssicherheit für die Automobilindustrie realisiert.
Härten und Vergüten – Durchgängige Prozesskette
Im neuen Produktionsabschnitt kann Ruhl & Co. auf eine komplette Vergütungsanlage zurückgreifen. Mit Vergüten ist ein Härten mit nachfolgendem Anlassen bei hohen Temperaturen gemeint. Hierdurch erhält man ein feinkörniges Gefüge von höherer Festigkeit und Zähigkeit. Selbstverständlich erfüllt die Anlage die Anforderungen der AIAG CQI-9 4th Edition.
Dienstleistung im eigenen Haus – Service für eine hohe Qualität
Dass Beschichtungsunternehmen heute für bestimmte Baugruppen, Bauteilehersteller oder Verfahren die einschlägigen Zertifizierungen erfüllen müssen, gehört seit längerem zum Standard. Deutlich darüber hinaus gehen jedoch die Anstrengungen der Ruhl & Co. GmbH. Unter Einsatz von modernen Untersuchungsmethoden der Metallographie, wie Gefüge- und Aufbauuntersuchungen am metallographischen Querschliff, Mikrohärtemessungen oder der Prüfung von Drehmoment und Vorspannkraft bei Verbindungselementen für die Automobilindustrie (REC Prüfstand nach DIN EN ISO 16047 und VDA 235-203), gelingt es, auch die anspruchsvollsten Kunden von der Lieferqualität und Lieferzuverlässigkeit zu überzeugen. Dazu trägt auch bei, dass alle Mitarbeiter des Unternehmens durch laufende Schulungen den bestmöglichen Ausbildungsstand aufweisen und dies bei regelmäßigen Zertifizierungen auch belegen können.
Die durchgeführten Prüfungen parallel zum Bearbeitungsprozess sind bei Ruhl ebenso wie die verantwortungsvolle Betreuung der Bearbeitungsprozesse durch die mehr als 36 Mitarbeiter oder die hochautomatisierten und protokollierten Prozesse elementare Bestandteile eines komplexen Bearbeitungsprozesses. Auf inzwischen etwa 5600 m2 Betriebsfläche befinden sich 15 unterschiedliche Produktionsanlagen zur Vorbehandlung, Beschichtung und Nachbehandlung – unter anderem auch durch Vergütung – zur Verfügung, die allesamt mit modernster Prozesstechnik ausgestattet sind und so ein Beispiel für höchst innovative und hocheffiziente Oberflächentechnik darstellen.
Ruhl & Co. GmbH, Ernst-Befort-Straße 1, D-35578 Wetzlar
