Oxidkeramische Schichten für Leichtmetalle

Oberflächen 05. 08. 2016
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AHC Berlin: Kompetenzzentrum für plasmachemische Beschichtungen

Das Werk Berlin der AHC Oberflächentechnik GmbH ist Spezialist für so genannte plasmachemische Verfahren, die unter dem Markennamen KEPLA-COAT® (für Aluminium und Titan) beziehungsweise MAGOXID-COAT® (für Magnesium) am Markt eingeführt sind. Diese Beschichtungsverfahren führen zu weißen, verschleiß- und korrosionsbeständigen oder auch zu schwarzen, stark Licht absorbierenden Oxidkeramikschichten.

Für beide plasmachemische Verfahren verfügt die AHC in Berlin über eine industrielle Großanlage mit kompletter Vor- und Nachbehandlung. Die Anlage wird vollautomatisch prozessgesteuert und hat ein Elektrolytvolumen von 2,8 Kubikmeter. Es können Bauteile bis zwei Meter Länge in der Großserie oder als Einzelstücke beschichtet werden (Abb. 1). Eine neue, vollautomatische Anlage für MAGOXID-COAT® schwarz ist für die Serienproduktion, vor allem für die ­Automobilindustrie, geplant.

Abb. 1: Vollautomatische Großteilanlage zur plasmachemischen Beschichtung im AHC-Werk Berlin

 

Abb. 2: Die Plasmaentladungen im Elektrolyten zeigen sich durch ein kräftiges Leuchten

 

Die Beschichtungsverfahren benötigen Salzlösungen als Elektrolyte und eine äußere­ Stromquelle. Das zu beschichtende Werkstück, das aus einer Aluminium-, Titan- oder Magnesiumlegierung besteht, wird dabei als Anode geschaltet. Die Oberfläche des Werkstücks wird über Plasmaentladungen im Elektrolyten in eine weitgehend kristalline Schicht umgewandelt, die aus Oxiden des entsprechenden Grundmaterials gebildet wird (Abb. 2). Die Schichten wachsen bei ihrer Entstehung teilweise in das Metall hinein und weisen dadurch eine sehr hohe Haftfestigkeit auf. Die Schichten zeigen eine hervorragende Dauerschwingfestigkeit. Die Festigkeit des Grundmaterials wird nicht oder nur gering beeinträchtigt. Die KEPLA-COAT®-Schicht ist kurzzeitig bis 2000 °C temperaturbelastbar, bei Titanwerkstoffen als Grundmaterial dauerhaft bis 700 °C.

Die Motivation für den Einsatz von Leichtmetallen ist natürlich, Gewicht einzusparen. Magnesiumlegierungen bieten zudem­ Vorteile im Gießprozess, indem sich feinere­ Strukturen erzeugen lassen. Die plasmachemischen Verfahren sorgen für verschleiß- und korrosionsfeste Oberflächen (weiße Varianten) beziehungsweise für UV-beständige und Licht absorbierende Schichten (schwarze Verfahren). Der Lichtabsorptionsgrad der schwarzen Oberflächen liegt über 95 Prozent.

Abb. 3: Im Beratungsgespräch mit einem Kunden, hier am Beispiel eines Rotors für Turbomolekularpumpen, der mit KEPLA-COAT® weiß beschichtet wurde

 

Abb. 4: Magnesiumbauteil vor (links) und nach der plasmachemischen Beschichtung

 

KEPLA-COAT® weiß wird überwiegend für Maschinenbauteile eingesetzt; es eignet sich für Sonderanwendungen, überall dort wo andere Schichten etwa aufgrund mangelnder Dauerschwingfestigkeit versagen (Abb. 3). KEPLA-COAT® schwarz wird dort verwendet, wo eine sehr gute UV-
Beständigkeit und eine hohe Lichtabsorption gefordert werden. Eine Spezialität des AHC-Werks in Berlin ist die einseitige Beschichtung von 50 Mikrometer dünnen Titanfolien mit KEPLA-COAT® schwarz und die anschließende Beklebung von Bauteilen mit diesen Folien. Mit MAGOXID-COAT® weiß werden Magnesiumbauteile beschichtet, um sie vor Verschleiß und Korrosion zu schützen (Abb. 4), die auch nachträglich lackiert werden können (u. a. Felgen für Sportwagen, Fahrräder und Rollstühle). Die Ausführung in schwarz kommt zum Einsatz, wenn für Magnesiumbauteile­ eine sehr gute Lichtabsorption und eine hohe UV-Beständigkeit gefragt sind.

AHC Oberflächentechnik GmbH, Coswiger Straße 16, D-12681 Berlin

 

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