K08: WSG 4 - Beschichten/ Stoffeigenschaft

Beschichten:

Fertigen durch Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosen Stoff auf ein Werkstück; maßgebend ist der unmittelbar vor dem Beschichten herrschende Zustand des Beschichtungsstoffes.

• aus dem flüssigen Zustand

  • Schmelztauchen (Feuerverzinken)

  • Lackieren (kathodische Tauchlackierung)

• aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand

  • Elastostatisches Beschichten (Pulverbeschichten)

  • thermisches Spritzen

• aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand

  • Physical Vapour Deposition (PVD)

  • Chemical Vapour Deposition (CVP)

• aus dem ionisierten Zustand

  • Elektrolytisches Abscheiden

  • Eloxieren

• Dekorative Schichten

• Korrosionsschutz

• Verschleißreduzierung

Substrat (= zu beschichtendes Bauteil):

• Übernahme der Tragfunktionen

• Belastbarkeit durch ausreichende Festigkeit

Schicht:

• Minderung von Reibung und Verschleiß

• Schutz vor chemischen und korrosiven Angriffen

• Optische und dekorative Wirkung

• Härtesteigerung

=> Ein Verbundkörper mit optimalen Eigenschaften resultiert aus der geeigneten Kombination eines Substrats und einer Schicht

Tauchen -> Beschichten aus dem flüssigen Zustand

• Beschichtungsstoff gelangt an alle Oberflächen

  (keine Schattenbereiche)

• Sehr gleichmäßige Schichtdicken bis zu 300µm erreichbar

• Einfaches Verfahrensprinzip und sehr gute Automatisierbarkeit

Bei Rohrkonstruktionen Entlüftungen zum Einfüllen und Ablaufen des Zinks vorsehen:

• Einhalten der Mindestlochdurchmesser

• Positionierung entsprechend der Bauteillage beim Eintauchen

• Günstigste Position der Bohrungen in den Ecken

Schnell verdampfende Feuchtigkeit in der Luft führt zu hohem Überdruck

-> Gefahr der explosionsartigen Bauteilzerstörung

Vorgehensweise:

• Eintauchen des Bauteils in das elektrostatische Lackbad

• Negativ geladene Lackpartikel bewegen sich zum Bauteil

• Entladung und Anhaften der Partikel an der Oberfläche

• Vermeiden von Luftblasen beim Eintauchen

• Vorsehen einer Möglichkeit des Abfließens von Rückständen

• Verfahren zur ein- oder beidseitigen Beschichtung von flachen Stahl- oder Aluminium-Bändern

• Ergebnis ist ein Verbundwerkstoff aus einem metallischen Trägermaterial mit einer organischen Beschichtung

• Übliche Beschichtungsstoffe sind Lacke oder Kunststofffolien

• Verfahren bei dem ein elektrisch leitfähiger Werkstoff mit Pulverlack überzogen wird

• Pulverlacke bestehen im Allgemeinen aus körnigen Partikeln (1-100µm) und basieren meist auf Epoxid- oder Polyesterharzen

• Der Prozess gliedert sich in die Oberflächenvorbehandlung, die Applikation und die Vernetzung (sog. Einbrennen)

• Vermeidung von Explosionen beim Innenbeschichten von Hohlkörpern:

  Problem: Konzentrationsanstieg von Beschichtungsstoffen in der Luft

  -> Entstehung gefährlicher und explosionsfähiger Atmosphären mit Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben von Beschichtungsstoffen

=> Schutzmaßnahme: Sicherstellung der ausreichenden Entlüftung

• Vorsehen von ausreichend Entlüftungsbohrungen

• Vermeidung von Hohlkörpern (Zerlegung eines Körpers in mehrere offene Bauteile)

Die Gestaltung des Werkstücks muss sicherstellen, dass alle festen, flüssigen und gasförmigen Medien den Oberflächenbereich auf einfachem Weg erreichen und wieder verlassen können.

Ansenken von Bohrungen zur Vermeidung von:

• Materialanhäufungen im Bereich der Bohrung

• der Bildung von Luftblasen

• unvollständiger Benetzung der Bohrungsinnenflächen

PVD -> Beschichten aus gas- & dampfförmigen Zustand

• Aufbringen dünner Schichten durch physikalische Überführung des Beschichtungsmaterials in die Dampfphase und anschließender Kondensation an der Oberfläche

• Abscheidung des Beschichtungsmaterials aus der Gasphase unter Bildung von Feststoffprodukten und flüchtigen Nebenprodukten

• Vakuumtauglichkeit und Temperaturbeständigkeit der Bauteile sicherstellen

  (CVD: 500-1500°C / PVD: 100-500°C)

• Geeignete Spannmöglichkeiten vorsehen um Bauteile während der Beschichtung halten und führen zu können

  (z.B. Rotation von rotationssymmetrischen Bauteilen)

• Scharfe Innen- und Außenkanten durch Radien entschärfen

  (Richtwert Radius ≥ 1,6mm)

• Einbringen von in Hohlräumen eingeschlossenen Gasen und Verschmutzungen in die Beschichtungskammer vermeiden