Eloxieren, Pulverbeschichten, Verzinken: die richtige Oberflächenbehandlung wählen

Eine Oberflächenbehandlung verändert die Randschicht eines Teils, ohne seine Gesamtgeometrie zu ändern: Sie schützt vor Korrosion, verbessert die Verschleißfestigkeit, sorgt für Farbe, Isolation oder Leitfähigkeit oder bereitet eine Verklebung vor. Vier Fragen leiten die Auswahl:

• Welcher Werkstoff? Eloxieren betrifft Aluminium, Feuerverzinken Stahl, Passivieren Edelstahl: Der Werkstoff schließt bereits mehrere Optionen aus.
• Welche Umgebung? Trockener Innenraum, Außenbereich, Meeresatmosphäre, Lebensmittel- oder Chemikalienkontakt erfordern nicht denselben Schutz.
• Welche Funktion? Optik, Korrosionsschutz, Reibung, Härte, elektrische Isolation.
• Welche Maßanforderungen? Eine Schicht von wenigen Mikrometern oder von hundert Mikrometern lässt sich bei einer engen Passung nicht gleich handhaben.

Auch die Stückzahl spielt eine Rolle: Viele Behandlungen erfolgen chargenweise mit einem Mindestberechnungswert. Sie werden in der Regel an einen auf Oberflächenbehandlung spezialisierten Betrieb vergeben.

Beim Eloxieren (Anodisieren) wird die Aluminiumoberfläche elektrochemisch in eine fest mit dem Metall verbundene Oxidschicht umgewandelt. Das ist kein Anstrich: Die Schicht blättert nicht ab, lässt sich aber nur auf Aluminium (und einige verwandte Metalle) aufbringen.

Schwefelsäure-Eloxal, schützend und dekorativ

Die Schicht von wenigen Mikrometern bis etwa zwanzig Mikrometern schützt vor Korrosion und lässt sich einfärben: natur, schwarz und zahlreiche Farben durch Färben im Bad. Das Ergebnis hängt von der Legierung ab: Kupfer- oder siliziumreiche Legierungen und Gussteile ergeben unregelmäßigere Farbtöne, und eine Baugruppe aus verschiedenen Legierungen färbt sich nicht einheitlich (siehe den Werkstoff-Leitfaden).

Hartanodisieren

Die dickere Schicht (mehrere zehn Mikrometer) ist härter und verbessert den Verschleiß- und Abriebwiderstand deutlich: Führungen, Kolben, Reibteile. Ihr dunkler Farbton ist nicht frei wählbar. In beiden Fällen ist das Oxid ein elektrischer Isolator: Maskieren Sie Kontakt- oder Erdungsstellen.

Ein pigmentiertes Harzpulver wird elektrostatisch auf das Teil aufgesprüht und anschließend im Ofen bei etwa 180 bis 200 °C eingebrannt, wo es schmilzt und polymerisiert. Es entsteht ein geschlossener, schlag- und korrosionsfester Film in sehr großer Auswahl an RAL-Farbtönen und Oberflächen (matt, seidenmatt, glänzend, strukturiert).

Das Verfahren eignet sich für Stahl, verzinkten Stahl und Aluminium nach sorgfältiger Vorbehandlung (Entfetten, Konversionsschicht oder Strahlen), aber nicht für Teile, die das Einbrennen nicht vertragen. Epoxidpulver sind für den Innenbereich geeignet; für den Außenbereich bevorzugen Sie Polyesterpulver, die UV-stabiler sind. Der Film, oft in der Größenordnung von 60 bis 120 µm, ist dick: Gewinde, Bohrungen und Kontaktstellen müssen maskiert werden, und an scharfen Kanten wird er dünner. Hohlteile und Innenecken lassen sich schwerer gleichmäßig beschichten.

Feuerverzinken

Das Stahlteil wird in ein Bad aus geschmolzenem Zink bei etwa 450 °C getaucht. Die Schicht ist dick (oft etwa 45 bis 100 µm, je nach Stahldicke; Norm NF EN ISO 1461), überzieht auch das Innere von Hohlprofilen und bietet dauerhaften Schutz im Außenbereich. Das Aussehen ist grau und mitunter unregelmäßig. Grenzen: Badgröße, Verzugsgefahr bei dünnen Blechen und großen Schweißteilen, Entlüftungs- und Ablauföffnungen an Hohlkörpern erforderlich, Gewinde und Auflageflächen mit Spiel auszulegen. Es eignet sich für Tragwerke, Halterungen und Geländer, nicht für Präzisionsteile. Anschließend lässt sich lackieren (sogenanntes Duplex-System).

Galvanisch Verzinken

Das Zink wird durch Elektrolyse als dünne Schicht von wenigen bis etwa zwanzig Mikrometern abgeschieden. Das Aussehen ist glänzend, ergänzt durch eine Passivierung (farblos oder bläulich, gelb irisierend, schwarz). Der Schutz ist mäßig: Innenbereich, wenig aggressive Atmosphäre. Es ist die übliche Wahl für Schrauben, mechanische Teile und dünne Bleche, da sich die Maße kaum ändern. Zink-Nickel bietet bessere Beständigkeit in anspruchsvolleren Umgebungen.

Achtung: Bei hochfesten Stählen besteht bei elektrolytischen Beschichtungen die Gefahr der Wasserstoffversprödung, die ein Tempern nach der Beschichtung begrenzt. Teilen Sie dem Beschichter die Stahlsorte und die Härte mit.

Passivieren von Edelstahl

Ein saures Bad (Zitronensäure oder Salpetersäure) entfernt freies Eisen und Verunreinigungen aus der Zerspanung und fördert den Wiederaufbau der Chromoxidschicht, die die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ausmacht. Es entsteht keine Beschichtung, und es ändern sich weder Maße noch sichtbares Aussehen. Sie wird empfohlen für Lebensmittelindustrie, Medizintechnik, Chemie und maritime Umgebungen; die Norm ASTM A967 ist eine gängige Referenz. Nicht zu verwechseln mit dem Elektropolieren, das die Oberfläche glättet.

Chemisch Vernickeln

Diese stromlos aufgebrachte Nickel-Phosphor-Schicht hat eine sehr gleichmäßige Dicke, auch in Bohrungen und komplexen Formen. Sie bietet Korrosions- und Verschleißschutz, und ihre Härte lässt sich durch eine Wärmebehandlung steigern. Sie lässt sich auf Stahl, Aluminium (mit Vorbereitung) und Kupferlegierungen aufbringen.

Verchromen

Das Hartverchromen verleiht hohe Härte und geringe Reibung (Zylinderkolbenstangen, Formen, Rollen). Die herkömmlichen Verfahren beruhen auf sechswertigem Chrom, einem durch das europäische Recht regulierten Stoff: Chromtrioxid steht in Anhang XIV der REACH-Verordnung (Verordnung (EG) Nr. 1907/2006), womit seine Verwendung zulassungspflichtig ist (erteilt für bestimmte Verwendungen), und weitere sektorspezifische Vorschriften wie die RoHS-Richtlinie für Elektro- und Elektronikgeräte begrenzen sein Vorkommen.

Die Schichtdicken sind Größenordnungen, die je nach Legierung, Geometrie und Lastenheft mit dem Beschichter zu bestätigen sind.

Eine Behandlung verändert die Abmessungen. Das ist vor der Endbearbeitung einzuplanen, nicht erst im Nachhinein:

• Eloxieren: Etwa die Hälfte der Schichtdicke wächst nach außen, der Rest dringt in das Metall ein (Größenordnung, je nach Verfahren variabel). Der Durchmesser einer Welle nimmt also ungefähr um die Schichtdicke zu, der einer Bohrung nimmt um denselben Betrag ab.
• Pulverbeschichten, Feuerverzinken: dicke und wenig präzise Schichten, unvereinbar mit einer engen Passung. Maskieren Sie Gewinde, Auflageflächen und Bohrungen oder sehen Sie Spiel vor.
• Galvanisch Verzinken, chemisch Vernickeln: dünne, gleichmäßige Schichten, die in die Maße von Gewinden und Auflageflächen einzurechnen sind.
• Passivieren: keine messbare Wirkung.

Geben Sie in der Zeichnung an, ob sich die Maße vor oder nach der Behandlung verstehen. Zerspanen und schweißen Sie vor der Behandlung und bearbeiten Sie nach der Behandlung nur die kritischen Maße nach. Geben Sie außerdem die Bereiche an, in denen Aufhängemarkierungen zulässig sind. Brechen Sie scharfe Kanten vor der Behandlung: Lack und Beschichtungen werden dort dünner. Zu den Toleranzen selbst siehe den Leitfaden zur Norm ISO 2768.

Eine unvollständige Behandlungsanfrage führt zu nicht vergleichbaren Angeboten. Geben Sie an:

• die Art der Behandlung und, falls Ihre Branche eine vorschreibt, die Referenznorm oder -spezifikation;
• die angestrebte Schichtdicke oder den zulässigen Bereich;
• bei Lackierung und Eloxal den Farbton (RAL-Referenz) und das Erscheinungsbild;
• die zu maskierenden oder nicht zu behandelnden Bereiche, etwa Gewinde, Bohrungen und elektrische Kontakte;
• die Beständigkeitsanforderung, zum Beispiel im neutralen Salzsprühnebeltest (NF EN ISO 9227) für eine bestimmte Dauer;
• die erwarteten Prüfungen: Schichtdickenbericht, Konformitätsbescheinigung.

Denken Sie auch an die Lieferzeit: Die Behandlung fügt einen Schritt hinzu, oft mit Transport zum Beschichter und einem Durchlauf in der Charge, bevor die Teile zurückkommen. Weisen Sie bereits in der Anfrage darauf hin und bündeln Sie Teile mit derselben Behandlung.

Beispiel für einen Vermerk: „Polyester-Pulverbeschichtung RAL 7016 seidenmatt, 60 bis 80 µm, Gewinde M8 maskiert“. Um alles zu übermitteln, stellen Sie Ihre Anfrage auf Meaflow ein: Das Einstellen ist kostenlos und provisionsfrei, und Sie vergleichen die Angebote mehrerer Dienstleister. Für ein Blechteil siehe auch den Leitfaden zu Laserschneiden und Abkanten.