Oberflächenbehandlung ist eine Technik zur Erzeugung einer Oberflächenschicht mit mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften, die sich vom Grundmaterial unterscheiden.
Ziel der Oberflächenbehandlung ist es, die besonderen funktionalen Anforderungen des Produkts an Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Verzierung und andere Faktoren zu erfüllen. Mechanisches Schleifen, chemische Behandlung, Oberflächenwärmebehandlung und Oberflächenspritzen gehören zu den am häufigsten eingesetzten Oberflächenbehandlungsverfahren. Die Oberflächenbehandlung dient dem Reinigen, Bürsten, Entgraten, Entfetten und Entzundern der Werkstückoberfläche. Wir betrachten heute das Verfahren der Oberflächenbehandlung.
Häufig kommen Vakuumgalvanisierung, Galvanisieren, Eloxieren, elektrolytisches Polieren, Tampondruck, Verzinken, Pulverbeschichten, Wassertransferdruck, Siebdruck, Elektrophorese und andere Oberflächenbehandlungsverfahren zum Einsatz.
Ein physikalisches Abscheidungsphänomen ist die Vakuumbeschichtung. Das Zielmaterial wird in Moleküle zerlegt, die von leitfähigen Materialien absorbiert werden. So entsteht eine gleichmäßige und glatte Oberflächenschicht aus Metallimitat, wenn Argongas unter Vakuum eingeleitet wird und auf das Zielmaterial trifft.
Zutreffende Materialien:
1. Eine Vielzahl von Materialien, darunter Metalle, weiche und harte Polymere, Verbundwerkstoffe, Keramik und Glas, können vakuumbeschichtet werden. Aluminium ist das am häufigsten galvanisierte Material, gefolgt von Silber und Kupfer.
2. Da die Feuchtigkeit in natürlichen Materialien die Vakuumumgebung beeinflusst, sind natürliche Materialien nicht für die Vakuumbeschichtung geeignet.
Prozesskosten: Die Arbeitskosten für die Vakuumbeschichtung sind relativ hoch, da das Werkstück besprüht, beladen, entladen und erneut besprüht werden muss. Die Komplexität und Menge des Werkstücks spielen jedoch auch eine Rolle bei den Arbeitskosten.
Umweltbelastung: Die Vakuumgalvanisierung belastet die Umwelt in etwa so wenig wie das Spritzverfahren.
Beim elektrochemischen Prozess der „Galvanisierung“ werden mithilfe von elektrischem Strom Atome eines in einen Elektrolyten eingetauchten Werkstücks in Ionen umgewandelt und von der Oberfläche entfernt. Dabei werden kleine Grate entfernt und die Oberfläche des Werkstücks glänzt.
Zutreffende Materialien:
1. Die meisten Metalle können elektrolytisch poliert werden, wobei das Polieren der Edelstahloberfläche die beliebteste Anwendung ist (insbesondere bei austenitischem Edelstahl in Nuklearqualität).
2. Es ist unmöglich, viele Materialien gleichzeitig oder sogar in derselben Elektrolytlösung zu elektropolieren.
Betriebskosten: Da das elektrolytische Polieren im Wesentlichen ein vollautomatischer Vorgang ist, sind die Arbeitskosten relativ gering. Auswirkungen auf die Umwelt: Beim elektrolytischen Polieren werden weniger gefährliche Chemikalien verwendet. Es ist einfach anzuwenden und benötigt nur wenig Wasser. Darüber hinaus kann es Korrosion von Edelstahl verhindern und dessen Eigenschaften verbessern.
3. Tampondrucktechnik
Eine der wichtigsten Spezialdrucktechniken besteht heute darin, Texte, Grafiken und Bilder auf die Oberfläche unregelmäßig geformter Objekte drucken zu können.
Für den Tampondruck können fast alle Materialien verwendet werden, mit Ausnahme derjenigen, die weicher als Silikontampons sind, darunter PTFE.
Mit dem Verfahren sind geringe Arbeits- und Formkosten verbunden.
Umweltbelastung: Dieses Verfahren hat eine hohe Umweltbelastung, da es nur mit löslichen Tinten funktioniert, die aus gefährlichen Chemikalien bestehen.
4. Das Verzinkungsverfahren
Ein Verfahren zur Oberflächenmodifizierung, bei dem Stahllegierungen mit einer Zinkschicht überzogen werden, um ästhetische und rostschützende Eigenschaften zu erzielen. Als elektrochemische Schutzschicht kann die Zinkschicht auf der Oberfläche Metallkorrosion verhindern. Galvanisieren und Feuerverzinken sind die beiden am häufigsten verwendeten Verfahren.
Anwendbare Materialien: Da das Verzinken auf der metallurgischen Verbindungstechnik beruht, können damit nur die Oberflächen von Stahl und Eisen behandelt werden.
Prozesskosten: kurzer Zyklus/mittlere Arbeitskosten, keine Formkosten. Dies liegt daran, dass die Oberflächenqualität des Werkstücks stark von der physikalischen Oberflächenvorbereitung vor dem Verzinken abhängt.
Umweltauswirkungen: Der Verzinkungsprozess wirkt sich positiv auf die Umwelt aus, da er die Lebensdauer von Stahlbauteilen um 40–100 Jahre verlängert und Rost und Korrosion am Werkstück verhindert. Zudem entstehen durch die wiederholte Verwendung von flüssigem Zink keine chemischen oder physikalischen Abfälle, und das verzinkte Werkstück kann nach Ablauf seiner Nutzungsdauer wieder in den Verzinkungsbehälter zurückgeführt werden.
Das elektrolytische Verfahren zum Aufbringen einer Metallschicht auf Bauteiloberflächen verbessert die Verschleißfestigkeit, Leitfähigkeit, Lichtreflexion, Korrosionsbeständigkeit und Ästhetik. Zahlreiche Münzen weisen zudem eine galvanische Außenschicht auf.
Zutreffende Materialien:
1. Die meisten Metalle können galvanisiert werden. Reinheit und Wirksamkeit der Beschichtung variieren jedoch zwischen den verschiedenen Metallen. Am häufigsten sind Zinn, Chrom, Nickel, Silber, Gold und Rhodium.
2. ABS ist das am häufigsten galvanisierte Material.
3. Da Nickel hautschädigend und reizend ist, darf es nicht zum Galvanisieren von Gegenständen verwendet werden, die mit der Haut in Berührung kommen.
Prozesskosten: Keine Formkosten, jedoch sind Vorrichtungen zur Befestigung der Komponenten erforderlich. Der Zeitaufwand variiert je nach Temperatur und Metallart. Die Arbeitskosten (mittel bis hoch) hängen von der Art der einzelnen Plattierungsteile ab. Beispielsweise sind für die Plattierung von Besteck und Schmuck sehr hohe Arbeitskosten erforderlich. Aufgrund der strengen Anforderungen an Haltbarkeit und Ästhetik wird die Plattierung von hochqualifiziertem Personal durchgeführt.
Umweltauswirkungen: Da beim Galvanisierungsprozess viele schädliche Materialien zum Einsatz kommen, ist eine fachmännische Umleitung und Entsorgung erforderlich, um die Umweltschäden so gering wie möglich zu halten.
Beitragszeit: 07.07.2023
