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Funktionale Oberflächen

16.01.2015

Oberflächentechnik reduziert Kosten und verbessert Gebrauchseigenschaften. Drei innovative Verfahren zeigen beispielhaft, welches Spektrum moderne Oberflächenbeschichtung heute abdeckt. 

Funktionale Oberflächen von Bauteilen und Gebrauchsgegenständen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Durch gezielte Oberflächenveränderungen und Anpassungen der Schichten an das Grundmaterial werden die Gebrauchseigenschaften wie Verschleiß- und Reibungsverhalten des gesamten Bauteils entscheidend beeinflusst. Diese Eigenschaften erhöhen wiederum die Effizienz der Produkte in deren Nutzungsphase. Zusätzliche Möglichkeiten werden durch den Einsatz von Mikro- und Nanostrukturierung geschaffen.

Selektive Beschichtung

Auch aus Kostengründen finden Werkstoffentwicklungen zurzeit verstärkt durch Nutzung der Oberflächentechnologien statt. Viele neue Verfahren sind auch durch Auflagen zum Schutz der Umwelt etabliert worden. So hat beispielsweise die AHC Oberflächentechnik GmbH ein selektives Hartchrom-Verfahren entwickelt, mit dem Oberflächenbereiche gezielt hartverchromt werden können. Zu beschichtende Bauteile werden in Werkzeuge eingelegt, die die Beschichtungselektrolyten nur an die dafür bestimmten Stellen gelangen lassen. Alle anderen Bauteilbereiche bleiben unbeschichtet. „Das selektive Beschichtungsverfahren mit der Bezeichnung Selga-Coat Chrom ist wesentlich effizienter und umweltfreundlicher als herkömmliche Hartchromverfahren“, erklärt Jürgen Diesing, Leiter Marketing bei AHC. Die Beschichtung erfolgt in einer gekapselten Anlage, weder Bediener noch Umwelt kommen mit sechswertigem Chrom in Kontakt. Zudem wird die Anlage abwasserfrei und mit fast vollständiger Rückführung der eingesetzten Chemikalien betrieben. Deshalb muss nur ein Minimum von ihnen entsorgt werden. Gemäß EU-Chemikalienverordnung REACH darf sechswertiges Chrom in den meisten Fällen ab 2017 nicht mehr eingesetzt werden, Selga-Coat Chrom bietet hier eine Ausnahme.

Beschichten ohne Chemie

Ein innovatives Beschichtungsverfahren ganz ohne den Einsatz von Chemie hat AHC Oberflächentechnik zur Oxidation von Aluminium-Oberflächen entwickelt, bei dem die selektive Oxidation mittels Laser erfolgt (Lasoc-Coat). In einer Sauerstoffatmosphäre wird der Laserstrahl auf die Oberfläche eines Werkstücks gerichtet, das bearbeitet werden soll. Dadurch beginnen Legierungspartikel zu schmelzen und verdampfen. Das Sauerstoffplasma, das durch den Einfluss des Lasers entsteht und aus ionisierten Atomen besteht, sowie ein Teil des geschmolzenen Aluminiums reagieren zu Aluminiumoxid (Korund), das die behandelte Fläche in einer Schicht von sechs bis zehn Mikrometern bedeckt. Die Umschmelzzone beträgt etwa 100 Mikrometer. „Der große Vorteil von Lasox-Coat gegenüber galvanischen Lösungen besteht im Verzicht auf Prozesschemikalien wie Elektrolytsäuren“, sagt Diesing.

Anders Beizen

Die Münchener Poligrat GmbH hat ein besonders umweltfreundliches und wirtschaftliches Verfahren mit der Bezeichnung Polinox Protect als Alternative zum Beizen von Edelstahl entwickelt, das überdies eine deutliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bewirkt. Das Beizen von Edelstahl dient als abschließende Reinigung der Oberflächen von Zunder, Eisenabrieb und Anlauffarben, um die Ausbildung einer intakten Passivschicht als Korrosionsschutz zu ermöglichen. Dazu wird unter Verwendung von Fluss-, Salpeter- oder Schwefelsäure die oberste Werkstoffschicht einschließlich der beschädigten Passivschicht chemisch abgetragen, damit sich auf der gereinigten Metalloberfläche eine neue intakte Passivschicht ausbilden kann. Wegen der verbundenen Gesundheits- und Umweltrisiken sowie der frei- gesetzten Schwermetalle unterliegt das Beizen strengen Auflagen hinsichtlich Gesundheitsschutz sowie Abwasser- und Abluftbehandlung. Polinox Protect wirkt nach einem völlig neuen Prinzip: Im Gegensatz zum Beizen werden bestehende Passivschichten nicht mit großem Aufwand abgetragen, sondern in ihrer Zusammensetzung und Struktur derart verändert, dass im Ergebnis die Korrosionsbeständigkeit der so behandelten Edelstahloberflächen im Vergleich zu gebeizten Oberflächen deutlich besser ist. Polinox Protect ist eine wässrige Lösung aus einer speziellen Kombination biologisch abbaubarer ungiftiger Wirkstoffe, deren Anwendung keine störenden Gerüche oder giftigen Dämpfe entwickelt. „Die Behandlung mit Polinox Protect verbessert die Beständigkeit von Edelstahl gegen alle Formen von Korrosion, die bei Temperaturen unter 250 Grad Celsius auftreten“, sagt Poligrat-Geschäftsführer Siegfried Pießlinger-Schweiger.

 

Termine:

Das Thema „Funktionale Oberflächen“ spielt auch auf der SurfaceTechnology im Rahmen der Hannover Messe vom 13. bis 17. April 2015 eine wichtige Rolle. Zu den Topthemen in Halle 3 der Hannover Messe gehören Galvanotechnik, industrielle Lackiertechnik, Plasma-Oberflächenbehandlung sowie Mikromaterialbearbeitung. Erstmals wird es auch einen Gemeinschaftsstand „Micro, Nano & Materials“ als zentrale Anlaufstelle für Anwender der Mikro- und Nanotechnologie geben.
Die Fachmesse parts2clean ist eine internationale Leitmesse für Teile- und Oberflächenreinigung und findet vom 9. bis 11. Juni 2015 in Stuttgart statt.
Die O&S ist eine internationale Fachmesse für Oberflächen und Schichten und findet 2016 vom 31. Mai bis 2. Juni parallel zur parts2clean 2016 ebenfalls in Stuttgart statt. 

Autor/in:
Redaktion Metall
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