Was ist Plattieren

Die Plattierung zählt zu den am häufigsten verwendeten Oberflächenveredelungsverfahren in zahlreichen Branchen. Sie macht Bauteile korrosionsbeständig, verbessert die Lötbarkeit, erhöht die Härte, reduziert Reibung und verbessert die Lackhaftung. Sie sorgt nicht nur für Langlebigkeit, sondern verleiht den Bauteilen auch eine glatte und glatte Oberfläche. Sie wird bei Zierleisten, Befestigungselementen und mechanischen Komponenten eingesetzt, um Haltbarkeit und Optik zu verbessern.

Was ist Plattieren?

Unter Galvanisieren versteht man üblicherweise das Aufbringen einer dünnen Metallschicht auf eine andere Materialoberfläche, die metallisch oder nichtmetallisch sein kann. Die Dicke der beschichteten Metallschicht liegt beim Galvanisieren zwischen 1 und 50 μm. Dazu werden die zu galvanisierenden Komponenten in eine Elektrolytlösung getaucht, die die Ionen des zu beschichtenden Metalls enthält. Normalerweise sind diese Lösungen wässrig, manchmal kann aber auch geschmolzenes Salz verwendet werden.

Die Komponenten fungieren hierbei als Kathode, und es wird eine Metallelektrode verwendet. Sobald die Reaktion entweder durch Anlegen von Strom, wie beim Galvanisieren, oder ohne externen Strom, wie beim stromlosen Plattieren, einsetzt, beginnen sich die Metallionen in der Lösung auf der Oberfläche der Komponenten abzuscheiden. Dies führt zu einer glatten Oberfläche mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit. Die Abscheidung der Ionen kann je nach verwendeter Technik auf zwei verschiedene Arten erfolgen:

• Metallionen werden physikalisch in mikroskopischen Poren auf einer Oberfläche eingeschlossen, beispielsweise durch mechanische Verzahnung.
• An der Grenze zwischen Materialien tragen Van-der-Waals-Kräfte dazu bei, dass Moleküle an Oberflächen haften oder sich auf ihnen ausbreiten.

Was ist der Beschichtungsprozess?

Hier ist ein schrittweiser Beschichtungsprozess:

Vorbereiten der Oberfläche

Der erste Schritt beim Galvanisieren besteht darin, sicherzustellen, dass die Oberfläche der Komponenten sauber ist. Die Oberfläche des Bauteils wird durch einen Entfettungs- und Schleifprozess gereinigt, um sie von Schmutzablagerungen und Korrosion zu befreien.

Aktivieren der Komponentenoberfläche

Anschließend wird die Oberfläche der Komponenten mit Säure oder einer chemischen Lösung behandelt, um ihre Reaktivität sicherzustellen. Dieser Schritt stellt sicher, ob die Oberfläche mit den gewünschten Metallionen reagiert oder nicht.

Vorbereitung der Beschichtungslösung

Dies gilt als einer der wichtigsten Schritte beim Galvanisieren, da dabei eine Lösung mit den Metallionen hergestellt wird, die auf die Oberfläche aufgetragen werden sollen. Die Wahl der Lösungskomponenten hängt von der gewünschten Beschichtungsart ab: Verchromen, Rhodinieren oder Vergolden.

Eintauchen in die Lösung

Nun werden die Bauteile in die Lösung getaucht und der weitere Vorgang wird entsprechend fortgesetzt, je nachdem, ob es sich um galvanisches oder stromloses Abscheiden handelt. Beim galvanischen Abscheiden wird ein äußerer Strom angelegt, während beim stromlosen Abscheiden eine autokatalytische Reaktion zur Abscheidung von Metall auf der Oberfläche stattfindet.

Nachbehandlung

Nach Abschluss des Beschichtungsprozesses werden die Komponenten aus der Lösung genommen und mit Wasser abgespült, um alle unnötigen Beschichtungschemikalien von der Oberfläche zu entfernen. Die Komponenten werden getrocknet und einer Nachbehandlung, beispielsweise durch Polieren, unterzogen, um ihnen ein glänzendes Aussehen zu verleihen.

Beschichtungsmethoden

Galvanisieren

Beim Galvanisieren wird eine Gleichstromquelle verwendet, um eine Metallschicht auf einer leitfähigen Oberfläche abzuscheiden. Dabei fungiert das Substrat als Kathode und zieht Metallionen aus der Lösung an. Die Metallionen werden reduziert und als dünner Metallfilm abgeschieden. Beim Galvanisieren

Galvanisch beschichtete Metalle bestehen üblicherweise aus Nickel, Chrom, Kupfer, Gold und Silber. Galvanische Abscheidung wird dort eingesetzt, wo eine präzise Kontrolle der Dicke und Materialzusammensetzung erforderlich ist, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik und der Medizintechnik.

Arten der Galvanisierung

Abhängig von der erforderlichen Oberflächenbeschichtung wird die Galvanisierung in verschiedene Arten unterteilt, wie zum Beispiel:

• Vergoldung

Es ist bekannt für seine außergewöhnliche Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Vergoldungen finden Anwendung in der Elektronik, der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik. Die Dicke der Vergoldung variiert je nach Anwendung, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt beträgt sie >2.5 µm.

• Versilberung

Versilberung Wird dort eingesetzt, wo eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit der Oberfläche erforderlich ist. Es gilt als ideal für HF-Steckverbinder und Schalter. Manchmal kann eine Versilberung aufgrund von Sulfidbildung in der Luft eine Anlaufschutzbehandlung erfordern.

• Vernickelung

Vernickelt ist bekannt für seine hervorragende Verschleißfestigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit. Für eine gleichmäßige Beschichtung wird chemische Vernickelung verwendet, für eine glänzende, duktile Oberfläche Watts-Nickel.

• Verchromung

Traditionelle Chrombäder basieren auf sechswertigem Chromelektrolyten. Diese Bäder scheiden eine glänzende, verschleißfeste metallische Chromschicht ab. Da Cr⁶⁺-Verbindungen, die in traditionellen Verchromung Da Chrom und Chrom hochgiftig und krebserregend sind, setzt die Industrie zunehmend auf sicherere Alternativen. Systeme aus dreiwertigem Chrom (Cr³⁺) verringern die Gesundheitsrisiken und erhalten gleichzeitig den Glanz, die Härte und die Haltbarkeit, die man von einer Verchromung erwartet.

• Zink- und Zinklegierungsbeschichtung

Wenn Sie einen kostengünstigen Korrosionsschutz für Stahl benötigen, gibt es VerzinkungEs bietet eine achtmal bessere Korrosionsbeständigkeit und sorgt sowohl für eine Veredelung als auch für Korrosionsbeständigkeit.

• Kupferbeschichtung

Die Kupferbeschichtung ist recht wirtschaftlich und vielseitig; sie findet aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeit Anwendung in der Elektronik. Verkupferung wird auch als Grundierung für Materialien wie Nickel oder Chrom verwendet.

• Rhodinierung

Die Rhodinierung wird in der Schmuck- und High-End-Elektronik eingesetzt, da sie sowohl ein glänzendes Finish als auch eine verbesserte Verschleißfestigkeit bietet.

• Verzinnen

Aufgrund seiner Ungiftigkeit wird Zinn häufig in der Elektronik und in lebensmittelsicheren Anwendungen verwendet. Verzinnen kann in hellen oder matten Ausführungen ausgeführt werden.

Stromlose Beschichtung Platin

Bei der stromlosen Beschichtung, auch autokatalytische Beschichtung genannt, wird Metall durch eine sich selbst erhaltende Redoxreaktion abgeschieden, sodass kein externer elektrischer Strom erforderlich ist.

Die typische Dicke der stromlosen Beschichtung liegt zwischen 1 und 120 μm. Sie ist teurer und prozessabhängiger als die galvanische Beschichtung. Sie wird bevorzugt, wenn eine gleichmäßige Beschichtungsdeckung und spezielle Oberflächeneigenschaften erforderlich sind, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt.

 

Immersionsbeschichtung

Beim Tauchgalvanisieren wird eine dünne Metallschicht durch eine Verdrängungsreaktion auf andere Materialien aufgebracht. Das Tauchgalvanisieren bietet eine einfache Oberflächenveredelung, ist jedoch auf bestimmte Materialien wie Gold oder Silber beschränkt. Tauchgalvanisieren wird bevorzugt, wenn dünne, gleichmäßige Beschichtungen auf kleinen oder komplexen Teilen erforderlich sind.

Eloxieren

Eloxieren ist ein elektrochemischer Oxidationsprozess, der die Oberfläche von Metallen veredelt. Es wird hauptsächlich zum Aufbringen einer Aluminiumschicht verwendet, indem eine haltbare Oxidschicht gebildet wird. Eloxieren findet Anwendung in verschiedenen Industriezweigen wie der Luft- und Raumfahrt, der Architektur und der Automobilindustrie.

Thermisches Spritzen

Beim thermischen Spritzen wird zunächst das zu beschichtende Material erhitzt und auf ein Substrat geschossen, um eine dicke Schutzschicht zu bilden. Es wird in Umgebungen mit hoher Beanspruchung wie Turbinen, Rohrleitungen und Motoren eingesetzt. Das Verfahren kann jedoch teuer sein und raue Oberflächen erzeugen, die einer Nachbearbeitung bedürfen.

Heißes Eintauchen

Beim Feuerverzinken werden die Metallteile in ein geschmolzenes Metallbad getaucht, um eine dicke Beschichtung aufzutragen. Das Verfahren ist kostengünstig und schont die Oberflächen, insbesondere im Außenbereich. Allerdings kann es beim Feuerverzinken zu ungleichmäßigen Schichtdicken kommen.

Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)

Bei der PVD-Beschichtung wird das Material in einer Vakuumkammer verdampft und anschließend als dünne Schicht auf dem Substrat abgeschieden. PVD wird häufig in der Automobil-, Werkzeug- und Dekorationsindustrie für Oberflächen eingesetzt, die Härte, Verschleißfestigkeit und eine ansprechende Optik erfordern.

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)

Bei der CVD-Beschichtung wird die feste Beschichtung durch die thermische Zersetzung verdampfter Chemikalien in einer Reaktionskammer abgeschieden. Die mit dieser Methode erzeugten Beschichtungen sind äußerst langlebig und gleichmäßig. Ein Nachteil der CVD-Beschichtung besteht darin, dass sie hohe Temperaturen und kostspielige Anlagen erfordert, was die Substratkompatibilität beeinträchtigen kann.

Plasmaspritzbeschichtung

Beim Plasmaspritzen werden, wie der Name schon sagt, Materialien mit einem ultraheißen Plasmabrenner geschmolzen. Das geschmolzene Material wird dann auf eine Oberfläche gesprüht und bildet dort eine dicke Schutzschicht. Dieses Beschichtungsverfahren eignet sich ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Biomedizin, insbesondere dort, wo Hitze- und Verschleißfestigkeit entscheidend sind.

Welche Art von Material kann plattiert werden?

Eine große Bandbreite an Materialien kann galvanisiert werden. Die Wirksamkeit des Verfahrens hängt jedoch von folgenden Faktoren ab:

• Die Leitfähigkeit des Materials
• Oberflächeneigenschaften
• Kompatibilität mit der Beschichtungsmethode.

Dies sind die am häufigsten beschichteten Materialarten:

Metalle (leitfähige Materialien)

Dies sind die am häufigsten verwendeten Substrate für die Beschichtung. Dazu gehören:

• Stahl und Eisen werden üblicherweise mit Zink beschichtet.
• Aluminium mit Nickel- oder Chrombeschichtung
• Kupfer
• Messing und Bronze
• Titan und Edelstahl

Nichtmetalle

Obwohl nichtleitende Materialien nicht direkt galvanisiert werden können, ist eine Beschichtung nach Oberflächenaktivierung möglich. Zu diesen Materialien gehören:

• Kunststoffe
• Keramik und Glas
• Composite
• Graphit und kohlenstoffbasierte Materialien

Normen für die Beschichtung

Hier sind die allgemein verwendeten Standards für die Beschichtung und ihre Anwendung:

Standard	Optik	Typische Verwendung
ASTM B633	Galvanische Verzinkung zum Korrosionsschutz	Automobil, Maschinenbau, Hardware
ISO 4527	Anforderungen an Nickel- und chemische Nickelbeschichtungen	Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Werkzeuge
MIL-STD-1500	Qualitätskontrolle der Beschichtung militärischer Teile	Luft- und Raumfahrt, Verteidigungssysteme
RoHS	Beschränkt gefährliche Substanzen in Beschichtungen	Elektronik, Konsumgüter
NACE MR0175 / ISO 15156	Korrosionsbeständigkeit in sauren Umgebungen	Öl und Gas, petrochemische Komponenten

Wofür wird die Beschichtung verwendet?

Verbesserte Korrosionsbeständigkeit

Die Beschichtung dient als Schutzbarriere, die das Grundmetall vor Feuchtigkeit, Sauerstoff, Chemikalien und anderen korrosiven Elementen schützt. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Bauteils vor Korrosion geschützt.

Objekte dekorieren

Plattierungen werden häufig zu dekorativen Zwecken eingesetzt, um das Aussehen von Metallgegenständen zu verbessern. Versilberung und Verchromung verleihen Autoteilen ein attraktives, glänzendes Finish.

Verschleißschutz

Darüber hinaus wird die Verschleißfestigkeit der Komponentenoberfläche verbessert, sodass Reparaturen und Austausch seltener erforderlich sind.

Erhöhte Lötbarkeit

Manche Oberflächen sind aufgrund ihrer chemischen Beschaffenheit schwer zu löten. Um ihre Lötbarkeit zu verbessern, werden solche Oberflächen galvanisiert.

Reduzierte Reibung

Durch die Beschichtung entsteht eine glattere, steifere Oberfläche, die die Reibung zwischen beweglichen Teilen verringert. Lager oder Zahnräder werden üblicherweise verchromt, um den Reibungsverschleiß zu verringern.

Veränderte Leitfähigkeit

Durch die Beschichtung können auch die Leitfähigkeitseigenschaften von Bauteiloberflächen verändert werden. Normalerweise bieten Silber- und Goldbeschichtungen eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Verbesserte Farbhaftung

Die Oberfläche wird häufig mit einer Schicht aus Nickel oder Zink beschichtet, um die Haftung von Farben und Beschichtungen zu verbessern. Diese Metalle sorgen für eine saubere, gleichmäßige Oberfläche mit starken Bindungseigenschaften, die für eine bessere Haftung der Farbe sorgen.

Vorteile der Beschichtung

• Eine Beschichtung bietet hervorragenden Korrosionsschutz, beispielsweise eine Zink-Nickel-Beschichtung, die einem Salzsprühtest bis zu 720 Stunden standhält.
• Bietet eine hervorragende Verschleißfestigkeit, beispielsweise Hartchrom mit einer Leistung von bis zu 70 HRC.
• Es verbessert außerdem die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche. Die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche wird durch die Reduzierung des Kontaktwiderstands und der HF-Verluste bei Hochfrequenzanwendungen verbessert.
• Sorgt für eine längere Lebensdauer der Komponenten, insbesondere in rauen Umgebungen.

Einschränkungen der Beschichtung

• Manche Beschichtungen, beispielsweise bei hochfestem Stahl, können zu Wasserstoffversprödung führen, die unter Belastung zu Rissen führen kann.
• Aufgrund von Schwankungen der Stromdichte kann es beim Plattieren zu einer ungleichmäßigen Beschichtung komplexer Geometrien kommen.
• Bei einigen Galvanisierungsverfahren, beispielsweise bei der Verwendung von sechswertigem Chrom, kommen giftige Chemikalien zum Einsatz, die sowohl für die menschliche Gesundheit als auch für die Umwelt schädlich sind.
• Bei unzureichender Oberflächenvorbereitung oder inkompatiblen Grundmaterialien kann es bei der Beschichtung zu Haftungsproblemen kommen.