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Beschichtungen

Richtige Beschichtung erweitert die Einsatzmöglichkeiten

| Autor: Stéphane Itasse

Nicht nur das Aussehen, auch die Funktion von Bauteilen bestimmen ihre Oberflächen maßgeblich mit. Interessante Fortschritte machen in jüngster Zeit Beschichtungen, die für weniger Reibung, Verschleiß oder Korrosion sorgen.

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Auf hoher See sind die Anforderungen an den Korrosionsschutz besonders stark.
Auf hoher See sind die Anforderungen an den Korrosionsschutz besonders stark.
(Bild: Siemens)

Wenn Herbststürme auf dem Meer die Wellen hochpeitschen, überspülen sie nicht nur Plattformen aller Art. Auch die Luft ist äußerst salzhaltig und bildet mit dem Wasser schon bei ruhigerem Wetter eine Umgebung, in der die meisten Industriemetalle schnell verrosten. Wohl kaum eine Anwendung stellt deshalb so hohe Anforderungen an den Korrosionsschutz wie die Offshore-Industrie, weil nicht nur der Bau, sondern auch die Reparatur oder gar der Austausch von Bauteilen auf hoher See gleich ein Vielfaches von dem an Land kostet. Das Wachstum der Offshore-Windkraft hat deshalb auch die Anbieter von Korrosionsschutzschichten angespornt.

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Für Offshore-Anwendungen hat die MTV Metallveredlung eine galvanische Schutzbeschichtung mit hoher Verschleißbeständigkeit und einem Korrosionsschutz namens M-Protect entwickelt. Diese intermetallische Zinn-Nickel-Verbindung aus 35 % Nickel und 65 % Zinn wird aus einem Hochleistungselektrolyten mittels einer speziellen Strommodulation abgeschieden, wie Heiko Reski, Marketing & Sales Manager bei MTV, auf Anfrage von MM MaschinenMarkt erläutert. Es entsteht eine metallische, atomare Bindung mit exzellenter Haftfestigkeit zum Grundmaterial, die sich wie ein Verbundwerkstoff verhält.

Bronze erhöht den Korrosionsschutz

Eine zusätzliche Steigerung dieser Korrosionsbeständigkeit hat MTV durch die Abscheidung einer Bronzeschicht als Diffusionssperre erreicht. „Bronze zeichnet sich durch hohe Mikrostreufähigkeit aus, wodurch Ungänzen im Grundmaterial sehr gut verschlossen werden“, sagt Reski. Gleichzeitig wird durch ihre hohe Duktilität eine Beständigkeit gegen dynamische Belastung erreicht. Die Bronze besteht dabei aus einer circa 5 bis 8 µm dicken Schicht Anschlagkupfer plus einer ungefähr 32 bis 35 µm dicken Schicht Gelbbronze aus etwa 88 % Kupfer und 12 % Zinn. Diese Kombination von Bronze als Sperrschicht und M-Protect als Deckschicht hat sich der Hersteller patent- und namensrechtlich als Nil35 schützen lassen.

Dank der elektrolytischen Abscheidung der Nil35-Schichten sind laut Hersteller selbst große sowie Bauteile mit komplizierter Geometrie und Innenbeschichtungen kostengünstig realisierbar. Nil35-­Schichten bieten daher eine Alternative zu den teuren Verfahren wie Spritzschichten oder geschweißten Beschichtungen (Claddings), die bisher bei schwierigen Umgebungsbedingungen und in aggressiver Atmosphäre angewendet wurden.

Nil35-Schichten sind korrosionsbeständig gegen Seewasser, starken Säuren und ätzenden Chloridlösungen wie Salzsäure, Eisen-III-Chlorid oder gar Königswasser. Dadurch eignen sie sich zum Beispiel für Hydraulikzylinder im Offshore-­Einsatz oder für Armaturen in der chemischen Industrie. So hat Nil35 bei Bosch Rexroth als erste galvanische Beschichtung den verschärften Seewasserbeständigkeitstest nach ASTM G48-C in einer Salzsäure+Eisen-III-Chlorid-Lösung bei 40 °C über 72 h ohne Lochfraßkorrosion bestanden. Liebherr hat diese Beschichtung 2000 h lang einem neutralen Salzsprühnebeltest (NSS) unterzogen.

Doch auch Bronzeschichten als solche erfüllen noch ihre Aufgaben, denn Bronze zählt zu den korrosionsbeständigsten Metallen überhaupt. Aufgrund ihrer Eigenschaften wie Zähigkeit und Schlagfestigkeit werden Bronzeschichten insbesondere für die korrosions- und verschleißfeste Ausrüstung von Hydraulikteilen im Bergbau eingesetzt. Weitere Anwendungsbereiche liegen in der Nahrungsmittel- und chemischen Industrie. MTV hat dabei nicht nur das Verfahren der galvanischen Bronzeabscheidung prozessfähig gemacht, sondern auch in jüngerer Zeit noch weiter verbessert. „Wir können die Legierung als Gradienten abscheiden, sodass zuerst fast ausschließlich Kupfer abgeschieden wird und dann mit zunehmender Schichtstärke mehr und mehr Zinn eingebaut wird. Hierdurch wird direkt am Grundmaterial eine exzellente Korrosionsbeständigkeit gewährleistet und nach außen zur Umgebung dann durch die Weißbronze eine gute Verschleißbeständigkeit“, so Reski.

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 Stéphane Itasse

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, MM MaschinenMarkt