Die Oberflächenbearbeitung ist ein wesentlicher Schritt in der Blechverarbeitung. Selbst wenn ein Teil perfekt geschnitten, geformt und geschweißt ist, hängen seine Leistung und sein Aussehen immer noch von der Oberflächenbehandlung ab. Die Oberflächenbehandlung schützt das Metall vor Rost, erhöht seine Haltbarkeit und verleiht ihm das für seinen Verwendungszweck erforderliche Aussehen.
In Branchen wie der Elektronikindustrie, der Medizintechnik und der Automobilherstellung dienen verschiedene Oberflächenbehandlungen unterschiedlichen Zwecken. Einige Oberflächen verbessern die elektrische Leitfähigkeit, während bei anderen die Festigkeit, die Farbe oder der Umweltschutz im Vordergrund stehen. Die Wahl der richtigen Oberfläche stellt sicher, dass das Teil nicht nur gut aussieht, sondern auch in der vorgesehenen Umgebung gut funktioniert.
Dieser Artikel befasst sich mit den Standardveredelungsoptionen für Blechteile. Wir behandeln Beschichtung, Eloxierung, Versiegelung, Pulverbeschichtung, Lackierung und Passivierung. Jede Methode hat ihre eigenen Vorteile, die vom Metall, dem Design des Teils und seinem Verwendungszweck abhängen.
Beschichtung
Bei der Beschichtung wird eine dünne Metallschicht auf ein Substrat aufgebracht, häufig durch ein elektrochemisches oder chemisches Verfahren. Ziel ist es, die Oberflächeneigenschaften zu verbessern, ohne die Struktur des Grundmaterials zu verändern.
Die Schichtdicke liegt in der Regel zwischen 0,1 und 25 Mikrometern. Dickere Schichten bieten einen stärkeren Schutz, sind aber teurer und erfordern eine längere Anwendungszeit.
Vernickeln
Vernickelung wird häufig bei der Herstellung von Blechen verwendet. Es bietet ein Gleichgewicht zwischen Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und optischer Attraktivität. Nickelbeschichtungen sind hart, glatt und glänzend, was zur Verringerung der Reibung beiträgt und gleichzeitig ein poliertes Aussehen verleiht. Vernickeln kann durch Galvanisieren (Glanznickel) oder stromloses Beschichten erfolgen, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.
Glanznickel nutzt Elektrizität, um eine glänzende, reflektierende Oberfläche zu erzeugen. Zusatzstoffe verbessern die Glätte und den Glanz. Diese Oberfläche wird standardmäßig für Platten, Griffe und dekorative Teile verwendet. Sie ist korrosionsbeständig und hebt die Präzision der gefertigten Teile hervor. Um den Schutz zu verstärken, wird Glanznickel oft mit Chrom- oder Kupferschichten gepaart. Dadurch wird auch die Oberflächenhärte verbessert und Kratzer oder Verformungen werden verringert.
Bei der stromlosen Vernickelung wird eine Nickel-Phosphor- oder Nickel-Bor-Legierung auf chemischem Wege und ohne Strom aufgetragen. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Abdeckung von Kanten, Ecken und Hohlräumen, wo die galvanische Beschichtung ungleichmäßig sein könnte. Es ist ideal für komplexe Blechteile mit Ausschnitten oder detaillierten Formen. Chemisch Nickel bietet eine hervorragende Korrosions- und Verschleißbeständigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung präziser Abmessungen.
Zink, Zinn, Gold, Silber und andere Beschichtungsoptionen
Andere Metalle werden je nach den Erfordernissen der Leitfähigkeit, des Korrosionsschutzes oder der Kosten beschichtet.
Verzinkung ist eine kostengünstige Methode, die Stahl durch die Bildung einer Schutzschicht schützt und so die Lebensdauer des Teils verlängert. Die Beschichtungen sind in der Regel grau oder bläulich, können aber passiviert werden, um Farbe hinzuzufügen oder zusätzlichen Schutz zu bieten. Zink ist ideal für Innenräume oder milde Umgebungen.
Die Zinnbeschichtung ist korrosionsbeständig und verbessert das Löten. Es hat eine glatte, weiche Oberfläche, die die Leitfähigkeit erhöht und die Reibung verringert. Zinn eignet sich am besten für nicht verschleißende Teile, insbesondere in der Elektronik.
Gold- und Silberbeschichtungen werden wegen ihrer hohen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit verwendet. Gold ist hoch leitfähig, anlaufbeständig und wird häufig in Steckern und Anschlüssen verwendet. Silber ist etwas billiger und sehr leitfähig, kann aber ohne Schutz anlaufen. Beide werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Telekommunikation und der Präzisionselektronik verwendet.
Eloxieren (elektrochemisches Umwandlungsverfahren)
Eloxieren ist ein Verfahren, bei dem elektrischer Strom zur Bildung einer Oxidschicht auf einer Metalloberfläche verwendet wird. Das Teil fungiert als Anode in einer elektrolytischen Zelle, woher der Name stammt. Die Sauerstoffionen aus dem Elektrolyt verbinden sich mit den Metallatomen auf der Oberfläche und bilden eine poröse Oxidschicht.
Das Verfahren besteht in der Regel aus drei Schritten: Reinigung, Eloxierung und Versiegelung. Beim Reinigen werden Öle und Schmutz entfernt. Das Eloxieren bildet die Oxidschicht. Die Versiegelung verschließt die Poren zum Schutz vor Korrosion. Die poröse Beschichtung kann auch Farbstoffe absorbieren und ermöglicht so eine dekorative Färbung.
Eloxierte Oberflächen sind komplexer als die des Grundmetalls. Dies verbessert die Verschleißfestigkeit und schützt vor Korrosion. Die Schichtdicke beträgt in der Regel zwischen 5 und 100 Mikrometer, je nach Anwendung.
Aluminium-Eloxieren
Eloxieren von Aluminium ist die gängigste Art des Eloxierens. Sie stärkt die natürliche Oxidschicht des Aluminiums und macht es haltbarer und dekorativer. Verschiedene Säuren erzeugen unterschiedliche Schichtdicken und Eigenschaften.
Es gibt drei Haupttypen, die in der Industrie verwendet werden: Typ I (Chromsäure), Typ II (Schwefelsäure) und Typ III (Hardcoat). Jeder Typ hat seine Vorteile, je nach Verwendungszweck des Teils.
Typ I - Chromsäure
Typ I verwendet Chromsäure als Elektrolyt. Es bildet eine dünne Oxidschicht, die normalerweise 0,5 bis 2,5 Mikrometer dick ist. Dieser Typ bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit und behält die Abmessungen weitgehend unverändert bei, was ideal für Teile mit engen Toleranzen ist.
Die dünne Beschichtung bietet eine hohe Ermüdungsbeständigkeit. Sie wird häufig in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungsbereich eingesetzt, wo Teile sowohl Präzision als auch Korrosionsschutz benötigen.
Der Nachteil ist, dass Chromsäure teuer und nicht sehr umweltfreundlich ist. In vielen Branchen wird sie durch sicherere Alternativen ersetzt.
Typ II - Schwefelsäure (dekorativ)
Typ II verwendet Schwefelsäure und erzeugt eine dickere, porösere Schicht, in der Regel 5 bis 25 Mikrometer. Die poröse Struktur kann Farbstoffe absorbieren und eignet sich daher perfekt für dekorative Teile oder Markenteile.
Dieser Typ bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Korrosionsschutz, Härte und Aussehen. Sie wird häufig für Konsumgüter, Elektronik und architektonische Komponenten verwendet. Nach dem Färben wird die Farbe durch die Versiegelung für eine lange Haltbarkeit fixiert.
Da die Schicht dicker ist, ändern sich die Abmessungen leicht. Konstrukteure berücksichtigen dies in der Regel, wenn sie mit engen Toleranzen arbeiten.
Typ III - Hartbeschichtung
Typ III, oder Hartanodisierungerzeugt eine sehr dicke und dichte Schicht von bis zu 100 Mikrometern. Dabei werden niedrigere Temperaturen und höhere Stromstärken als bei anderen Verfahren verwendet.
Hartbeschichtung ist ideal für Teile, die in rauen Umgebungen maximale Verschleißfestigkeit erfordern. Die Oberflächenhärte kann Werte erreichen, die mit denen von gehärtetem Stahl vergleichbar sind. Sie kann auch die Reibung verringern und elektrische Isolierung bieten.
Zu den Anwendungen gehören Maschinen, Luft- und Raumfahrttechnik und militärische Ausrüstung. Hardcoat eignet sich weniger zum Färben, bietet aber eine unübertroffene Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.
| Typ | Elektrolyt | Typische Dicke (µm) | Farboptionen | Häufige Anwendungen | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| Typ I - Chromsäure | Chromsäure | 0.5 - 2.5 | Limitiert (grau) | Luft- und Raumfahrtteile, Präzisionskomponenten | Dünne Schicht, minimale Maßänderung, gut für enge Toleranzen |
| Typ II - Schwefelsäure (dekorativ) | Schwefelsäure | 5 - 25 | Breite Palette (kann eingefärbt werden) | Konsumgüter, Architekturteile, Elektronik | Ausgezeichnete Farbaufnahme, weit verbreitete dekorative Oberfläche |
| Typ III - Hartbeschichtung | Schwefelsäure (niedrige Temperatur, hoher Strom) | 25 - 100 | Begrenzt (dunkelgrau bis schwarz) | Industriemaschinen, Luft- und Raumfahrt, Verteidigungskomponenten | dicke, dichte, verschleißfeste Schicht; ideal für raue Umgebungen |
Titan-Eloxieren
Eloxieren von Titan funktioniert ähnlich wie das Eloxieren von Aluminium, aber die Farbe entsteht auf natürliche Weise. Die Farbe wird durch die Oxiddicke bestimmt, die mit der Spannung variiert. So entsteht eine Reihe von Farben, von Gold und Blau bis hin zu Lila und Grün.
Es verbessert die Korrosionsbeständigkeit bei Anwendungen in der Medizin, der Schifffahrt und der Luft- und Raumfahrt. Die Anodisierung von Titan verbessert auch die Biokompatibilität und macht es zu einem idealen Material für Implantate und chirurgische Werkzeuge. Die Oberfläche wird härter, glatter und verschleißfester.
Die Anodisierung von Titan erfolgt nach festgelegten Normen, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten. Zu den gängigen Normen gehören:
- AMS 2487: Titan-Eloxierung für Korrosions- und Verschleißschutz.
- AMS 2488: Titanoxidfilme zur Farb- und Oberflächenverbesserung.
Versiegeln (Nach-Eloxieren)
Nach dem Eloxieren ist die Oxidschicht noch porös. Diese Poren können Farbstoffe absorbieren oder Schmutz einschließen, wenn sie offen bleiben. Die Versiegelung ist ein Schritt nach dem Eloxieren, der die Poren abdichtet, die Korrosionsbeständigkeit erhöht und das Aussehen der Oberfläche im Laufe der Zeit erhält.
Beim Versiegeln werden die eloxierten Teile in der Regel in eine erhitzte Lösung getaucht. Dadurch wird die Oxidschicht hydratisiert und die Poren werden geschlossen. Die wichtigsten Versiegelungsmethoden sind:
- Heißwasserversiegelung: Das Teil wird in kochendes deionisiertes Wasser (ca. 96-100 °C) gelegt. Das Aluminiumoxid verwandelt sich in Aluminiumhydroxid, das aufquillt und die Poren verschließt. Dies ist die einfachste und häufigste Methode.
- Nickel-Acetat-Versiegelung: Wird häufig für gefärbte Teile verwendet oder wenn zusätzliche Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Das Nickelsalz reagiert mit dem Oxid und erzeugt eine stärkere, haltbarere Dichtung.
- Kaltversiegelung: Wird bei niedrigeren Temperaturen mit Chemikalien wie Nickelfluorid durchgeführt. Es ist schneller und spart Energie, was es ideal für die Produktion großer Mengen macht.
Pulverbeschichtung
Pulverbeschichtung ist ein Trockenlackierverfahren, mit dem Metallteile mit einer Schutz- und Dekorschicht versehen werden. Anstelle von flüssigem Lack wird elektrostatisch aufgeladenes Pulver verwendet, das auf der Metalloberfläche haftet. Das Teil wird dann in einem Ofen eingebrannt, wo das Pulver schmilzt und eine glatte, dauerhafte Beschichtung bildet.
Dieses Verfahren bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen Verschleiß, Korrosion und UV-Schäden. Es ist eine beliebte Wahl für Blechteile in Industrie- und Konsumgütern.
Der Pulverbeschichtungsprozess umfasst mehrere wichtige Schritte, um eine starke, gleichmäßige Oberfläche zu gewährleisten:
- Vorbereitung der Oberfläche: Das Metallteil wird gereinigt und in einigen Fällen mit Chemikalien behandelt oder sandgestrahlt, um Fett, Öl oder Rost zu entfernen. Eine saubere Oberfläche lässt das Pulver besser haften.
- Pulverauftrag: Das Pulver - häufig Polyester, Epoxid oder Polyurethan - wird mit einer elektrostatischen Pistole aufgesprüht. Die geladenen Teilchen bleiben an dem geerdeten Metallteil haften.
- Aushärten: Das beschichtete Teil wird in einem Ofen bei etwa 160-220°C (320-430°F) gebacken. Durch die Hitze schmilzt das Pulver und verschmilzt zu einem gleichmäßigen, harten Film.
- Abkühlung und Inspektion: Nach dem Aushärten kühlt das Teil ab und wird auf gleichmäßige Bedeckung, Glanz und eventuelle Oberflächenfehler geprüft.
Malerei
Malerei ist eine Standard-Endbearbeitungsmethode für Blechteile. Dabei wird eine flüssige Beschichtung aufgetragen, die Farbe verleiht, vor Korrosion schützt und eine glatte Oberfläche ergibt. Im Gegensatz zur Pulverbeschichtung härtet die Lackierung bei niedrigeren Temperaturen aus und eignet sich daher für ein breiteres Spektrum an Materialien.
Diese Methode ist ideal, wenn spezielle Farben, glänzende Oberflächen oder ein kostengünstiger Schutz erforderlich sind. Es wird häufig in der Automobil-, Elektronik- und allgemeinen Fertigungsindustrie eingesetzt.
Der Lackierprozess umfasst mehrere Schritte, um eine dauerhafte und hochwertige Oberfläche zu gewährleisten:
- Vorbereitung der Oberfläche: Die Metalloberfläche wird gereinigt, um Öle, Schmutz und Rost zu entfernen. Vorbehandlungen, wie z. B. Phosphatieren oder Grundieren, können die Lackhaftung und Korrosionsbeständigkeit verbessern.
- Grundierung auftragen: Eine Grundierung hilft der Farbe, auf dem Metall zu haften, und sorgt für einen einheitlichen Untergrund. Außerdem bietet sie einen zusätzlichen Schutz vor Korrosion.
- Auftragen des Decklacks: Die Hauptfarbschicht wird durch Sprühen, Streichen oder Tauchen aufgetragen. Übliche Lacktypen sind Acryl-, Polyurethan- oder Epoxidharzlacke.
- Aushärten oder Trocknen: Je nach Farbe trocknet das Teil entweder an der Luft oder wird in einem Ofen eingebrannt, um die Oberfläche zu härten.
Passivierung und Konversionsschichten
Passivierung und Konversionsschichten schützen Metalloberflächen vor Korrosion. Durch Passivierung werden Oberflächenverunreinigungen entfernt und eine dünne, stabile Oxidschicht auf der Oberfläche gebildet. Konversionsbeschichtungen reagieren chemisch mit dem Metall und bilden einen Schutzfilm, der die Korrosionsbeständigkeit erhöht und die Lackhaftung verbessert.
Bei nichtrostendem Stahl wird durch die Passivierung freies Eisen entfernt und die natürliche Chromoxidschicht wiederhergestellt. Dadurch wird die Korrosionsbeständigkeit erhöht, ohne das Aussehen oder die Abmessungen des Metalls zu verändern. Die Passivierung wird häufig in der Lebensmittelverarbeitung, bei medizinischen Geräten und bei Komponenten für die Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
Konversionsbeschichtungen werden auf Aluminium, Zink und Stahl aufgetragen. Bei Aluminium erhöhen Chromat- oder Phosphatbeschichtungen die Korrosionsbeständigkeit und verbessern die Lackhaftung. Bei Stahl erhöhen Phosphatbeschichtungen die Schmierfähigkeit während der Umformung und schaffen eine solidere Grundlage für die Lackierung oder Pulverbeschichtung.
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Hey, ich bin Kevin Lee
In den letzten 10 Jahren bin ich in verschiedene Formen der Blechbearbeitung eingetaucht und teile hier coole Erkenntnisse aus meinen Erfahrungen in verschiedenen Werkstätten.
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Kevin Lee
Ich verfüge über mehr als zehn Jahre Berufserfahrung in der Blechverarbeitung und bin auf Laserschneiden, Biegen, Schweißen und Oberflächenbehandlungstechniken spezialisiert. Als Technischer Direktor bei Shengen bin ich bestrebt, komplexe Fertigungsherausforderungen zu lösen und Innovation und Qualität in jedem Projekt voranzutreiben.
