K17: Beschichten / Eigenschaften ändern

Beschichten gehört zur Hauptgruppe 5 nach DIN 8580

Fertigen durch Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff (z.B. gas-, pulverförmig oder flüssig) auf ein Werkstück (Folien zählt als Schlussfolgerung nicht zum Beschichten)

• Schutz vor chemischen und biologischen Einflüssen (Korrosion, Lichtschutz)

• Veränderung physikalischer Eigenschaften (Leitfähigkeit, Schalldämpfung)

• dekorative Aspekte (Reflexion)

• Sanitäre Aspekte (Minderung der Keimbildung)

• Schmelztauchen

• Lackieren

• Tauchlackieren

• Emaillieren

• Erzeugung eines metallischen Überzugs (Aluminium, Zink) als Korrosionsschutz

• nach Herausziehen erstarrt anhaftender flüssiger Oberflächenfilm

• Sonderverfahren: Feuerverzinken (Diffusion zwischen Zink und Stahl)

0,2 bar (mäßige) bis 8,0 bar (gute Schichtqualität)

• Lackauftrag durch Benetzen der Oberfläche

• sehr gut automatisierbar, geringer Lackverbrauch, trotzdem große Lackmengen erforderlich, hohe Anlagenkosten

• bsp.: Karosserialackierung

• Grundstoff der Emaille: silikatische Gläser aus z.B. Quarz

• Aufbringen der Emaille durch Tauchen oder Spritzen und anschließendem Einbrennen

• glatt, chemisch beständig, hart

• bsp.: Backbleche, Spülbecken, Schmuck

Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand -> Thermisches Spritzen

Thermisches Spritzen: Aufbringen von Metall- und Legierungsschichten durch Schleudern des fein verteilten, geschmolzenen Schichtwerkstoffs auf die Bauteiloberfläche

1) An- oder Aufschmelzen

2) Zerstäuben

3) Flugphase

4) Aufprall und Verbindung der Partikel

Lichtbogenspritzen: Spritzzusatz in Drahtform, Lichtbogen zwischen diesen elektrisch leitenden Drähten, Aufschmelzen und Zerstäubung durch Gasstrahl, bis zu 6.500°C

Atmosphärisches Plasmaspritzen: Pulverförmiger Spritzzusatz, Schmelzen und Schleudern des Pulvers durch Plasmastrahl, >15.000°C

Vorteile:

• viele Werkstoffe verarbeitbar (Metalle, Keramiken)

• hohe Flächenleistung

• dünne Schichten

Nachteile:

• geringe Haftfestigkeit

• Porosität der Schichten

• hohe Lärmbelastung

Als Beispiel Flamecon-Verfahren genannt, mit Düse z.B. elektrisch leitfähige Bahnen auf Glas oder Kunststoff

• Metallschutzauftragsschweißen (MSG)

• Wolfram-Inertgas-Austragsschweißen

• Plattieren

• Schweißzusatz durch Draht

• einfacher Aufbau und Automatisierbarkeit

• jedoch relativ geringe Flächenleistung

• unedles Metall wird mechanisch durch edleres Metall überdeckt

• Schweißprozess infolge mechanischer Aktivierung

• (nicht Beschichten im eigentlichen Sinne)

• CVD (Chemical Vapour Deposition)

• PVD (Physical Vapour Deposition)

  • Vakuumverdampfen

  • PVD-ARC

  • PVD-Sputtern

• sehr gute, gleichmäßige Schichthaftung

• aus gasförmiger Phase

• Bildung des Schichtwerkstoffs durch chemische Reaktion an erhitzter Werkstückoberfläche

• begrenzte Schichthaftung

• Ausbildung von Druckeigenspannungen -> wirken Risswachstum entgegen

1) Vakuumdampfen: Dampf kondensiert am Werkstück, hohe Oberflächenqualität, jedoch wenig Freiheit auf Schichtgestaltung -> ungünstige Schichtverteilung

2) PVD-ARC: Lichtbogenverdampfung, verdampftes Beschichtungsmaterial legt sich am Werkstück ab, jedoch auch größere Partikel (-> Unregelmäßigkeiten) möglich, Beschichtungsmaterial muss elektrisch leitend sein

3) PVD-Sputtern (Kathodenzerstäubung): Ionen ionisiert, zerstäubte Atome setzen sich auf Werkstück ab, Permanentmagnete hinter Target, auch nicht metallische Schichtwerkstoffe möglich, gute Qualität

Beschichten aus dem ionischen Zustand -> Galvanisieren

Galvanisieren:

• Werkstück Kathode (-) und das abzuschneidende Material die Anode (+)

• Bei Anlegen einer Spannung wird Metall gelöst und bilden an Kathode die Beschichtung

• Korrosionsschutz, dekorativ

• Chromatieren -> gegen Verschleiß

• Brünieren -> Korrosionsschutz

• Phosphatieren -> Verschleißschutz