Hoher Schutz und gute Optik

Im nachfolgenden Bericht finden sich einige Unternehmen, die Verfahren anbieten, um die Oberflächen von Stahl, Edelstahl und Aluminium zu verbessern.

Plasma

Vor dem Schweißen, Kleben, Lackieren und Löten müssen Bauteile zuverlässig gereinigt werden. Besonders umweltschonend und wirtschaftlich gelingt das mit Acerios, einer von Fronius entwickelten Oberflächenreinigung. Dabei beseitigt heiß-aktives Plasma Verschmutzungen punktgenau, schnell und wirksam. Diese Anwendung eignet sich sowohl für Metalle wie Aluminium und Stahl als auch für Kunststoff, Glas und Keramik. Das Acerios-System erzeugt am Brenner eine Plasmaflamme mit bis zu 1.000 Grad Celsius, die ein Roboter gezielt mit etwa sechs Metern pro Minute über die Oberfläche führt. So können gesamte Flächen oder einzelne Bereiche behandelt werden. Das steigert die Effizienz deutlich: Somit reinigt Acerios punktgenau, so sauber wie nötig. Diese Technologie kommt ohne schädliche Reinigungszusätze aus und ist damit ressourcenschonend und umweltfreundlich. Durch den Einsatz von Plasma in der Schweißtechnologie verfügt Fronius über umfangreiches Fachwissen und kann das auch für Anwendungen in der Oberflächenbehandlung nutzen. Trifft das heiß-aktive Plasma auf Oberflächen, reinigt der Gasstrom mechanisch und das Plasma sowie die entstehende Hitze lösen einen chemischen Reinigungsprozess aus. Diese Kombination beseitigt zuverlässig organische und filmische Verschmutzungen. Das System ist platzsparend und lässt sich durch verschiedene Interface-Varianten sehr einfach in automatisierte Systeme und Produktionslinien integrieren. Vordefinierte Jobeinstellungen reduzieren die Einarbeitungsphase und machen das Gerät intuitiv bedienbar. So bietet Acerios eine einfache, kostengünstige und umweltschonende Technologie zur Bauteilreinigung.

Elektropolieren

Henkel bietet das Elektropolieren an. Dieses Verfahren stellt die Umkehrung des galvanischen Prozesses dar. Unter Einwirkung von Gleichstrom wird in einem Elektrolyten (Lösung mit hoher Leitfähigkeit) von der Werkstückoberfläche Metall abgetragen. Das zu elektropolierende Bauteil bildet den Pluspol (Anode) und die Kathode den Minuspol, der diese elektrische Zelle komplettiert. Wird der Stromfluss eingeschaltet, löst sich Metall an der Anodenoberfläche auf und geht dabei innerhalb des Elektrolyten in Lösung. Der Materialabtrag kann durch den jeweiligen Elektrolyten, die Stromdichte und die Polierdauer konkret bestimmt werden. Ein Merkmal des Elektropolierens ist, dass der Vorgang nur unter Einwirkung von Strom in Gang gesetzt wird, sodass hier präzise nach Zielvorgaben poliert werden kann. Zudem lässt sich, durch individuelle Anpassung der Kathoden auf das Werkstück, Material auch selektiv abtragen. Entsprechend des Anwendungsbereiches ist eine Unterscheidung der Oberflächenspezifikationen sinnvoll. Handelt es sich um eine optische oder funktionale Oberfläche? Je nach Anforderung kann bereits der durch Elektropolieren erzeugte Glanzeffekt ausreichen. Häufig werden in der Anwendung jedoch Zielrauheitswerte (z.B. Mittenrauwert Ra) definiert, die durch einen konkreten Materialabtrag zu erreichen sind. Bei Henkel sieht man bei der elektrochemischen Bearbeitung nur wenige Grenzen: Sofern sich eine Kathode kontaktfrei in ein Bauteil einbringen lässt, kann dieses auch elektropoliert werden. Beispiele aus der betrieblichen Praxis sind etwa Bleche, Rohrleitungen und Behälter. Zu dekorativen Zwecken wird das Elektropolieren zum Beispiel für Fassadenbleche angewendet.

Gleitschleifen

Für das Entgraten von Gusswerkstücken, Feinpolieren oder Entzundern und Entrosten von groben Maschinenteilen bieten Rösler und Walther Trowal das vielfältige Gleitschleifen an. Das Verfahren nutzt das Vorbild der Natur und poliert unter Zusatz von Schleifkörpern und Compounds die Oberfläche glatt wie der Sand und Wasser die Kieselsteine im Flussbett. Die dazu notwendigen Rundvibratoren sind robuste und flexible Alleskönner zum Bearbeiten der metallischen Oberflächen von unterschiedlichen Werkstückformen und -größen. Entweder als Stand-Alone-Lösung betreibbar oder mit Peripheriegeräten für die Werkstückbeladung und Nachbehandlung sind die Rundvibratoren auch zum vollautomatischen Bearbeitungszentrum ausbaubar.

Pinseln mit Strom

Mit Brushmax 3.0 präsentiert Suhner ein ganz spezielles Gerät zum sicheren und wirksamen Reinigen der Oberflächen von Edelstahl, speziell nach dem Schweissen. Das Gerät entfernt schnell und einfach blauen und braune Eisenoxidflecken, ohne dabei die Oberflächenbeschaffenheit des Metalls zu verändern. Das Gerät kann in nur einem Arbeitsgang reinigen, polieren und passivieren. Eine Nachbearbeitung entfällt. Der Brushmax 3.0 arbeitet mit einem Pinsel, dessen Borsten durch elektrischen Strom aufgeheizt werden. Eine mit dem Pinsel auf die Oberfläche aufgetragene Flüssigkeit entfernt dann die beim Schweissen entstandenen Eisenoxidflecken (Anlauffarben) sowie Rost und andere Oberflächenverschmutzungen. Innerhalb von wenigen Sekunden erstrahlen die Schweißnähte oder Oberflächen in ihrem vollen Glanz.

Brünieren

Bei Welebil kann man sich über das Brünieren informieren, einem Verfahren zur Herstellung einer schwarzen Schutzschicht auf Oberflächen bei Eisen, Stahl, Kupfer und Messing. Das primäre Ziel des Brünierens ist der Korrosionsschutz, ebenso erreicht man durch das „Schwarzfärben“ auch eine dekorative Optik. Durch das Brünieren bildet sich an der Oberfläche des Werkstücks eine schwarze Mischoxidschicht, die auch als „Edelrost“ bezeichnet wird. Es entsteht eine etwa 1 µm dünne Schicht, weshalb die Maßhaltigkeit nicht beeinträchtigt wird. Die Brünierschichten weisen selbst nur einen schwachen Korrosionsschutz auf, der durch das Auftragen von Fetten oder Ölen signifikant verbessert werden kann. Die erzeugte Schicht ist bis zu einer Temperatur von rund 300 Grad Celsius beständig und eignet sich daher für viele Bauteile und Maschinenelemente. Grundsätzlich lassen sich allen oxidierbaren Werkstoffen, wie Stahl, Edelstahl, Eisen, Messing, Kupfer, Bronze oder Guss brünieren. Rostbeständiger Stahl oder NE-Metalle sind für das Verfahren nicht geeignet.

Pulverbeschichtung

Wer Oberflächen von Aluminium oder Stahl beinahe grenzenlos funktionell und farblich gestalten lassen möchte, kann das mit einer Pulverbeschichtung tun. Ein darauf spezialisierter Betrieb ist Wolfmair, wo dazu ein lösemittelfreies Beschichtungspulver mittels elektrostatischer Sprüheinrichtungen auf die Bauteile aufgetragen wird. Anschließend wird die Farbschicht in einem Ofen bei rund 200 Grad eingebrannt, um eine gleichmäßig dichte Beschichtung zu erhalten, die kratz- und stoßfest ist sowie einen hohen Korrosionsschutz und eine gute Witterungsbeständigkeit aufweist. Die Farben können aus vielen RAL- oder NCS-Farbsystemen in verschiedenen Glanzgraden (matt bis glänzend) und Oberflächen (glatt, feinstrukturiert) ausgewählt werden, realisierbar sind verschiedenste Oberflächeneffekte.

Feuerverzinken

Unter der Marke Zinkpower sind 50 Unternehmen in 13 Ländern Europas, Amerikas und Asiens vertreten. Zu den Kompetenzen zählt neben qualitativ hochwertigem, langlebigem Korrosionsschutz auch die Flexibilität und Vielseitigkeit der Anlagen: von der kleinsten Schraube bis zum Stahlträger lassen sich alle Bauteile feuerverzinken. Die Feuerverzinkung schützt wertvollen Stahl kostengünstig und umweltverträglich vor Korrosion und verlängert seine Lebensdauer um ein Vielfaches. Dazu kommen Wartungsfreiheit sowie eine hohe mechanische Beständigkeit der Oberfläche. Beim Feuerverzinken wird Stahl nach entsprechender Vorbehandlung in eine rund 450 Grad Celsius warme Zinkschmelze getaucht. Dabei reagieren Zink und Stahl miteinander, wodurch sich an der Stahloberfläche eine Eisen-Zink-Legierung bildet. Diese unauflösbare Verbindung von Zink und Stahl bewirkt den hohen, meisten jahrzehntelange Schutz. Durch das Tauchen werden auch Innenflächen, Schweißnähte und unzugängliche Stellen gut erreicht, vorteilhaft bei Geländern, Treppen mit Gitterrosten sowie Stahlbaukonstruktionen. Neben der klassischen Stückverzinkung von Stahl und Metall bietet Zinkpower auch das Kleinteileverzinken an für Schrauben, Muttern und Verbindungselemente.

KTL - Kathodische Tauchlackierung

Auf der Online-Bestellplattform Laserteile4you bietet das baden-württembergische Unternehmen H.P. Kaysser die kathodische Tauchlackierung an. Die als KTL-Beschichtung bekannte Oberflächenveredlung hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Diese Methode bietet einen effektiven Korrosionsschutz und zeichnet sich vor allem durch ihre gleichmäßige Beschichtung aus. Bei der KTL-Beschichtung handelt sich um ein elektrochemisches Tauchverfahren zur Lackierung von Metallteilen. Im Kern dieses Verfahrens steht ein Tauchbad, in dem sich das zu beschichtende Werkstück befindet.

Mit KTL können sogar sehr schwer zugängliche Stellen, Hohlräume oder Werkstücke mit komplexen Geometrien gleichmäßig beschichtet werden. Dabei gewährleistet die KTL-Schicht eine Barriere gegenüber Feuchtigkeit und aggressiven Substanzen (z. B. Säuren), die zu Rostbildung führen können. Bei dieser Beschichtungsmethode werden bereits wasserbasierte Lacke verwendet. KTL-Beschichtungen eignen sich am besten für Werkstoffe wie Stahl, Edelstahl, Aluminium und Messing. Diese Werkstoffe profitieren besonders von der hohen Korrosionsbeständigkeit und langlebigen Schutzwirkung der KTL-Schicht.

Eloxieren

Die Begriffe Eloxieren oder Eloxal bezeichnen praktisch dasselbe und stehen für ELektrolytische OXidation von ALuminium, Anodisation ist die internationale Bezeichnung. Bei diesem Verfahren, das beispielsweise Lahner anbietet, wird die Metalloberfläche in eine harte und dicke Oxidschicht umgewandelt, die fest mit dem Grundmaterial verbunden ist. Dabei findet eine Maßerhöhung von rund einem Drittel der Gesamtschichtdicke statt. Sie bietet guten Schutz gegen mechanische Einflüsse, ist korrosions- und witterungsbeständig und gegen viele chemische Substanzen unempfindlich.

Bei Harteloxieren wird die Oberfläche in einen Elektrolyten getaucht und dabei oxidiert. Auf dem metallischen Aluminium bildet sich eine Schicht aus „hartem“ Aluminiumoxid aus. Dabei findet eine Maßerhöhung von rund 50 Prozent der Gesamtschichtdicke statt. Härten bis zu 600 HV und hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion und mechanischen Einflüssen und Beschädigung kann mittels dieser Beschichtung erreicht werden.

Die Eigenschaften von eloxierten Materialien: Das metallische Aussehen des Materials bleibt erhalten, da die Oxidschicht „transparent“ ist. Die mit Hilfe von Gleichstrom in einem Elektrolyten entstandene Oxidschicht kann durch verschiedene Verfahren eingefärbt werden. Dabei wird der Farbstoff in die Schicht eingelagert und bleibt daher vor Umwelteinflüssen geschützt. Eloxiertes Aluminium kann ohne weiteres für eine Neuverarbeitung zurückgewonnen werden und stellt daher eine umweltverträgliche Art der Oberflächenveredelung dar. Anodisch erzeugte Oxidschichten sind überwiegend transparent. Ein großer Teil des auf eine anodisierte Oberfläche fallenden Lichts wird nicht an der Oberfläche der Oxidschicht, sondern an der Grenzfläche zum Metall reflektiert. Deshalb bleibt das metallische Aussehen beim Eloxieren erhalten. Harteloxierte Oberflächen verfärben sich entsprechend den Legierungseigenschaften. Für die optische Wirkung von eloxiertem Aluminium ist die Art der Vorbehandlung und Beize von entscheidender Bedeutung. Welche Stoffe sich eloxieren lassen, darüber gibt Lahner einen Überblick der Möglichkeiten und Optionen. Üblicherweise lassen sich bei Eloxal Schichtdicken von 5 bis 25 Mikrometer erzielen. Bei Harteloxal erzielt Lahner Schichtdicken von 25 bis maximal 70 Mikrometer.

PVD

PVD steht für physikalische Gasphasenabscheidung (Physcial vapor desposition) und ist eine Beschichtungstechnologie, die beispielsweise Rübig anbietet, zur Herstellung von metallbasierten harten Schichten mit Hilfe von Metalldampf. Dieser Dampf kann mit Gasen reagieren und bildet auf Bauteilen eine dünne Schicht mit verbessertem Verschleißschutz. Darüber hinaus können Oberflächen zur Verbesserung von korrosions- und elektrischen Eigenschaften, aber auch mit dekorativen und optischen Eigenschaften erzeugt werden.

Da die Beschichtungstemperatur einen weiten Bereich von Raumtemperaturen bis zu 500 Grad Celsius abdeckt, ist die Behandlung von Metallen, Keramik, Glas oder Kunststoff möglich. Die Schichtstärke dieser Hartstoffschicht kann das oberösterreichische Unternehmen zwischen einem Nanometer bis fünf Mikrometer einstellen. Durch diese Dünnschichtbeschichtung werden Teile und Produkte durch das Verfahren funktionaler, langlebiger und schöner. Die PVD-Beschichtung ist eine sehr harte Pulverbeschichtung, die extrem lange hält. Die Beschichtungsdicken liegen üblicherweise zwischen 0,25 und 5 Mikrometer für dekorative Oberflächen. Für Funktionsbeschichtungen können dickere Beschichtungen aufgebracht werden.

Galvanisch Verzinken

Bei diesem Verfahren, beispielsweise angeboten von OTN Galvanotechnik, handelt es sich um die Herstellung einer dünnen Zinkmetallschicht, auf der sich vorzugsweise an der Atmosphäre festhaftende Deckschichten bilden. Die zu bearbeitende Ware wird in ein Bad gegeben. Mithilfe von Gleichstrom wird Zink auf die blanken Stücke transferiert. Als Anode fungiert möglichst reines Zink, als Kathode die zu beschichtenden Bauelemente. Durch den Stromfluss im Elektrolytbad werden die Zinkpartikel von dem reinen Zink abgelöst und überziehen auf diese Weise das Werkstück. Die Zeitdauer, in der die Teile ein „Bad“ nehmen, steuert die aufgetragene Schichtdicke. Dabei gilt: Je länger im Bad, umso dicker die Zinkschicht. Somit lässt sich die Schichtdicke sehr genau bestimmen. Diese liegt üblicherweise bei 5 bis 25 Mikrometer. Galvanisch verzinken lassen sich vorzugsweise verschiedene Stahlsorten, Stahlguss und Buntmetalle. Das Verfahren eignet sich vor allem für kleinere Bauteile mit einer hohen Passgenauigkeit. //