Zum PVD-Beschichten werden Metalle in hochreiner fester Form als Schichtmaterial eingesetzt. Je nach gewünschten Schichteigenschaften sind das beispielsweise Titan, Aluminium, Chrom oder auch Zirkonium und Silizium. Dieses Material wird Target genannt.

Die Zusammensetzung, Dicke und Eigenschaften der Schicht können durch die Wahl des Targets, der Prozessparameter und der Abscheidebedingungen kontrolliert werden. Dadurch können beispielsweise die Struktur, die Härte, aber auch die thermische Beständigkeit gesteuert werden.

Die gewünschte Schichtdicke ist zudem von der Größe und dem Einsatzzweck des Werkstücks abhängig. Grundsätzlich sind bis zu 10 μm möglich. Bei Mikrowerkzeugen beträgt die Schichtdicke hingegen meist weniger als 1 μm.

Es gibt unterschiedliche Verfahren zur PVD-Beschichtung, die auch kombiniert werden können. Einige der am weitesten verbreiteten sind:

• Arc-PVD: Beim Lichtbogenverdampfen wird ein Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Schichtmaterial erzeugt, um Partikel aus dem Target zu lösen.
• Sputtern: Das Target wird mit magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen beschossen.
• Laser: Das Material wird mit Laserstrahlen beschossen, um die Verdampfung einzuleiten.

Bei Härtha bieten wir Sputtern und die Lichtbogenbeschichtung an. Grundsätzlich laufen die verschiedenen Verfahren nach denselben Schritten ab.

Verdampfung

Bei der Verdampfungsabscheidung wird das Target so stark erhitzt, dass die Atome auf der Oberfläche als Gas freigesetzt werden, um für den nächsten Schritt verfügbar zu sein. Dafür gibt es verschiedene Technologien. Bei Härtha nutzen wir das Arc-Verfahren.

Die Verdampfung findet im Vakuum statt, um kontrollierte Bedingungen zu gewährleisten und eine Wechselwirkung mit Luftmolekülen zu unterbinden.

Reaktion

Damit sich das verdampfte Material auf der Werkstückoberfläche niederschlägt, wird nun ein Reaktivgas zugeführt, das sich mit den Metalldämpfen verbindet. Die Wahl des Gases hat einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften der Schicht. In der Regel handelt es sich um ein kohlenstoffhaltiges Gas oder Stickstoff. Diese Gase erzielen eine starke Haftung und bilden Nitrid- und Oxid-Verbindungen, die vor Rost und Korrosion schützen.

Um unerwünschte chemische Reaktionen zu verhindern, findet dieser Schritt in einer chemisch nicht reaktiven Atmosphäre statt. Das kann durch ein Inertgas wie Argon erreicht werden. Damit die Schichtdicke auf dem gesamten Werkstück einheitlich ausfällt, wird es während dieses Schritts über mehrere Achsen gedreht.

Ablage

Im letzten Schritt kondensieren die verdampften Atome des Targets auf der Werkstückoberfläche und bilden dort eine dünne Filmbeschichtung.

Verschleißschutzschichten im Überblick

PVD-Beschichtungen können als Verschleißschutzschichten dienen. Zum Beispiel sind Titannitrid, Titancarbonitrid und Titanaluminiumnitrid häufig verwendete Grundtypen. Überblick über Schichtsysteme und ihre Eigenschaften finden sie in unser Tabelle.

PVD-Beschichtungen kommen in einer Vielzahl von Branchen für verschiedenste Bauteile zur Anwendung:

• Schneidewerkzeuge
• Umform- und Formwerkzeuge
• Kunststoffformen
• Industrielle Komponenten
• Automobilkomponenten
• Schmuck und Uhren
• Medizintechnik
• Deko- und Sportanwendungen
• Aluminiumdruckguss

Die PVD-Beschichtung ist eine Oberflächenbehandlung. Um Änderungen im Gefüge und der Härte auszuschließen und Maßhaltigkeit zu gewährleisten, muss der Werkstoff beschichtungsgerecht wärmebehandelt sein.

 

Da PVD-Beschichtungen unterhalb von 500 °C vorgenommen werden können, eignet sich das Verfahren sehr gut für Schnellarbeitsstähle, Warmarbeitsstähle und manche Kaltarbeitsstähle.

 

Auch Stähle, die bei sehr niedrigen Temperaturen angelassen wurden, können grundsätzlich beschichtet werden – mit speziellen Schichtsystemen für Niedertemperaturverfahren (zwischen 250 °C und 450 °C).

Die wichtigsten Vorteile von PVD-Beschichtungen im Überblick:

• Hohe Maßhaltigkeit wegen geringer Schichtdicke
• Hohe Haftfestigkeit
• Steigerung des Verschleißwiderstands und der Härte
• Reibungsminderung durch glatte Oberflächen
• Beschichtungstemperatur bis 450 °C
• Beliebiger Schichtaufbau (Monolayer, Multilayer)
• Optische Veredelung

Bei Härtha bieten wir Ihnen das PVD-Beschichten und das DLC-Beschichten an. Wir beschichten Werkstücke in unterschiedlichen Größen, vom Mikrobereich bis zu einem Durchmesser von 500 mm. Neben standardisierten Schichten entwickeln wir auch maßgeschneiderte Lösungen für Ihren spezifischen Anwendungsfall.

Wir prüfen alle PVD-Beschichtungen visuell. Wenn Sie eine eingehende Prüfung wünschen, können wir zerstörungsfreie Prüfmethoden empfehlen.

Um Ihnen ein Angebot zum PVD-Beschichten zu unterbreiten oder eine andere Beschichtungslösung für Sie zu finden, benötigen wir zunächst folgende Angaben:

• Anwendungszweck
• Werkstoffbezeichnung
• Thermische Vorbehandlungen
• Gewünschte Schichtdicke in μm

Finden Sie einen Standort in Ihrer Nähe. Unsere Standortübersicht zeigt Ihnen, wo wir bei Härtha mit PVD beschichten und welche metallverarbeitenden Verfahren wir noch anbieten.

DLC-Beschichtungen sind diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen. Es stehen verschiedene Techniken zur Verfügung. Am häufigsten sind die PVD-Beschichtung, ein physikalisches Verfahren, und die plasmaunterstützte chemische Abscheidung bzw. Plasma-Assisted Chemical Vapour Deposition, kurz PACVD.

 

Zudem werden wasserstoffhaltige, amorphe Kohlenstoffbeschichtungen (Amorphus Diamond-Like Carbon, kurz ADLC) und wasserstofffreie Beschichtungen unterschieden.

 
 

Hydrierte amorphe Kohlenstoffbeschichtung

 

Die ADLC-Beschichtung ist die häufigste Variante der DLC-Beschichtung. Sie wird in der Regel per PACVD-Verfahren aufgebracht. Diese DLC-Schichten erzielen Härten zwischen 1.200 HV und 2.200 HV und Trockenreibwerte von 0,1 bis 0,2 gegen Metall. Grundsätzlich sind sie bei Temperaturen bis zu 300 °C verwendbar.

 

Durch Hinzufügen von Dotierungselementen können die Eigenschaften der Beschichtung auf die gewünschten Ergebnisse angepasst werden.

 

 

Wasserstofffreie DLC-Beschichtungen

 

Wasserstofffreie DLC-Beschichtungen sind in der Regel härter als ADLC-Beschichtungen und verfügen ebenfalls über einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Sie werden meist durch das Arc-PVD-Verfahren auf das Werkstück aufgebracht. Dabei entsteht tetraedrischer amorpher Kohlenstoff (ta-C), der eine höhere abrasive Verschleißfestigkeit als amorpher Kohlenstoff bietet.

 

Diese besonders verschleißfesten DLC-Beschichtungen kommen häufig im industriellen Bereich zum Einsatz, zum Beispiel für Automobilkomponenten, Rennfahrzeuge, Industriebauteile sowie für Öl- und Benzinanwendungen, Nockenwellen, Ventile, Hydraulikpumpen u.v.m.

 

 

PVD- und PACVD-Verfahren im Vergleich

 

Beschichtungsverfahren	PVD	PACVD
DLC-Schicht	HC08  Cr+a-C:H:W	HC09  Cr+a-C:H:W+a-C:H
Härte HV 0,05	1.200 – 1.800	2.200 – 2.000
Einsatztemperatur	350 °C	300 °C
Abscheidungstemperatur	< 200 °C	< 200 °C
Farbe	Grau	Schwarz
Schichtdicke µm	1-6	1-6
Reibungskoeffizient	0,2 trocken,gegen Stahl	0,1 trocken,gegen Stahl

Die DLC-Beschichtung findet bei sehr niedrigen Temperaturen (unter 200 °C) statt. Dadurch können auch Aluminium, Kupfer, Messing oder niedrig angelassene Stähle auf diese Weise veredelt werden. Einige geeignete Werkstoffe im Überblick:

• Chrom
• Stahl
• Aluminium
• Kupfer
• Titan
• Messing
• Molybdän
• Silizium

DLC-Beschichtungen eignen sich hervorragend zum Schutz von Bauteilen, die hohen Belastungen und extremer Reibung ausgesetzt sind. Sie werden in Branchen wie der Automobilindustrie, dem Maschinenbau und der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Typische Anwendungen sind:

• Hydraulische Antriebe
• Kraftstoffeinspritzsysteme
• Pumpen
• Schneidklingen
• Abfüllanlagen

 

Der niedrige Reibungskoeffizient und die hohe Härte von DLC-Beschichtungen schützen das Bauteil vor hohem Verschleiß und somit vor Lochfraß, Scheuern und Festfressen. 

• Geringe Beschichtungstemperatur (bis 200 °C)
• Sehr dünne Schichtdicke (in der Regel 1 μm – 6 μm)
• Maximale Einsatztemperatur bis 350 °C
• Hohe Haftfestigkeit
• Hohe Maßhaltigkeit
• Mikrohärte bis 2.200 HV
• Hohe chemische Beständigkeit
• Niedriger Reibungskoeffizient (0,08 – 0,1)
• Geringe Adhäsionsneigung
• Korrosionsschutz
• Optische Veredelung

Je nach Anwendungsfall können unterschiedliche Schichtsysteme die ideale Lösung für Ihre Werkstücke sein. Wir bieten Ihnen neben standardisierten PVD-Beschichtungen auch speziell auf Ihre Bedürfnisse abgestimmte DLC-Beschichtungen.

Härtha betreibt verschiedene Standorte in Deutschland, Italien und den Niederlanden. In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo wir DLC-beschichten und welche Verfahren wir in Ihrer Nähe noch anbieten.

Um Ihnen ein Angebot zum DLC-Beschichten unterbreiten zu können, benötigen wir im ersten Schritt die Werkstoffbezeichnung des zu behandelnden Werkstücks und gegebenenfalls Informationen über thermische Vorbehandlungen.

 
Das Ziel der Phosphatierung ist die Bildung einer Phosphatschicht an der Metalloberfläche. Zunächst wird das Bauteil gebeizt, um die natürliche Oxidschicht auf dem Metall zu entfernen. Dabei lösen sich Metall-Kationen unter Wasserstoffentwicklung.
 
Danach folgt das Bad in einer Phosphatlösung und schwer lösliche Phosphate werden ausgefällt. Je nach Zusammensetzung der Lösung bildet sich nun eine Eisen-, Mangan- oder Zinkphosphatschicht. Das Verfahren kann ggfs. wiederholt werden. Es gibt die schichtbildende und die nicht schichtbildende Phosphatierung.
 

Nicht schichtbildende Phosphatierung

 
Die nicht schichtbildende Phosphatierung wird so bezeichnet, weil keine Metall-Kationen aus der Phosphatlösung ins behandelte Metall übergehen. Stattdessen stammen sämtliche Kationen zur Schichtbildung aus dem Werkstoff selbst. Das erlaubt eine hohe Maßhaltigkeit, bietet aber einen geringeren Korrosionsschutz als die schichtbildende Phosphatierung.
 

Schichtbildende Phosphatierung

 
Bei der schichtbildenden Variante der Phosphatierung können ebenfalls Kationen aus dem Grundmetall an der Schichtbildung beteiligt sein, aber der Großteil der Metall-Kationen stammt aus der Phosphatlösung. Bei Passteilen muss die zusätzliche Schicht, die hunderte Nanometer bis wenige Mikrometer betragen kann, eingeplant werden.
 

Metalle und Arten

 

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal bei der Phosphatierung ist das Metall, das zum Schichtaufbau beiträgt – am häufigsten sind das Eisen, Zink oder Mangan. Je nach gewünschten Eigenschaften können auch zwei oder drei dieser Metalle gleichzeitig aufgebracht werden.

 

Eisen

Die Eisenphosphatierung dient zum Korrosionsschutz und als Grundlage zur Lackierung von Bauteilen wie zum Beispiel Blechen. Sie gilt als die einfachste und günstigste Variante, weil die Aktivierung und die Phosphatierung im selben Arbeitsschritt erfolgen. Zur Eisenphosphatierung sind Temperaturen von 25 °C bis 65 °C notwendig und ein bei pH- Wert zwischen 4 und 6. Eisenphosphatschichten wiegen zwischen 0,2 g/m² und 0,8 g/m². Die Eisenphosphatierung eignet sich für Werkstücke aus Eisen, Aluminium und Zink.

 

Zink

Bei der Zinkphosphatierung muss die Metalloberfläche vorbehandelt werden, um eine feinkristalline Zinkphosphatschicht zu erreichen. Dazu erfolgt zunächst ein Bad mit Titansalzen. Dem darauffolgenden Bad bei 35 °C bis 80 °C und pH-Werten von 2,2 bis 3,2 wird Nickel zugesetzt. Bei diesem Verfahren bilden sich Poren auf der Metalloberfläche, die Öle zum Korrosionsschutz besonders gut aufnehmen. Auch die Lackhaftung auf blankem und verzinktem Stahl verbessert sich. Die Zinkphosphatschicht sieht matt aus und ist hellgrau bis mittelgrau. Sie wiegt 1,5 g/m² bis bis 30 g/m².

 

Mangan

Die Manganphosphatierung findet bei Temperaturen von 90 °C bis 95 °C und einem ph- Wert zwischen 2,2 und 2,4 statt. Manganphosphatschichten wiegen zwischen 10 g/m² und 25 g/m². Sie bieten reibungsreduzierende Eigenschaften, einen guten Korrosionsschutz und eine hohe Aufnahmefähigkeit für Öl – ideal zum Einsatz bei Getrieben oder Gleitlagern. Mit ihrer dunkelgrauen bis schwarzen Farbe und ihrem seidig-matten Aussehen wird die Manganphosphatierung auch zur optischen Aufwertung von Handfeuerwaffen eingesetzt.

 

INFO: Schichtdicke
Die Zusammensetzung der Phosphatlösung bestimmt die Dicke der Konversionsschicht. Während Phosphatierungen mit Mangan oder Zink bis zu 2 μm dick sein können, betragen Eisenphosphatierungsschichten in der Regel nur einige hundert Nanometer.

 

 

Weitere Metalle und Arten

Die Trikationenphosphatierung beschreibt eine Zink-Nickel-Mangan-Phosphatierung. Natriumnitrat, Natriumnitrit, Natriumfluorid und Kalzium sind weitere Zusätze, die häufig zur Phosphatierung genutzt werden. Seltener ist die Verwendung von Titan, Zirkonium und Kupfersulfat. Auf Nickel wird wegen seiner gesundheitsgefährdenden Eigenschaften größtenteils verzichtet.

 

Merkmale und Vorteile

• Haftvermittler: die Phosphatschicht ist fest verankert auf dem Grundmetall
• Hoher Korrosionsschutz: Poren und Kapillaren sorgen für eine hohe Aufnahmefähigkeit von Korrosionsschutzölen und -lacken
• Hohe Gleitfähigkeit: Verminderung von Reibung und Verschleiß
• Optik je nach Verfahren einstellbar: feinkristalline bis grobkristalline Struktur, hellgraue bis schwarze Farbe
• Isolierung: Phosphatschichten bieten einen hohen Isolationswiderstand
• Rostbeständigkeit: beschädigte Schichten sind kaum rostanfällig

 

 

Die Phosphatierung wird häufig bei Stahl angewendet, aber auch bei Aluminium sowie bei verzinkten und cadmierten Stählen. Sie dient in erster Linie zur Vorbereitung auf eine Beschichtung. Da die Phosphatschicht sehr gut auf metallischen Oberflächen haftet und ihre Poren oder Kapillaren die perfekte Grundlage für Öle, Fette und Lacke bilden, wird sie als Haftvermittler eingesetzt.

 

Phosphatieren als Korrosionsschutz

Die Phosphatschicht selbst bietet bereits einen Korrosionsschutz, der beispielsweise durch Wachsen oder Einölen zusätzlich verbessert werden kann. Zudem ist die Schicht rostbeständig und kann eine Unterrostung weitestgehend verhindern. Die Zinkphosphatierung ist korrosionsbeständiger als die Eisenphosphatierung.

 

Verbesserung der Gleiteigenschaften durch Phostphatschichten

Phosphatieren verbessert die Gleiteigenschaften von Werkstücken. Vor allem Zinkphosphatschichten werden für die Kaltumformung von Stahl genutzt. Sie reagieren mit Alkaliseifen zu Zinkseifen, die höheren Temperaturen standhalten und ein ideales Schmierstoffsystem bilden.

 

Um ein Festfressen von Werkstücken bei Schmierstoffmangel zu vermeiden, kommen zudem häufig Manganphosphatschichten zum Einsatz. Sie können den Verschleiß an den Reibeflächen mindern.

 

Elektrische Eigenschaften

Phosphatschichten eignen sich hervorragend zur Isolierung, da sie bei geringer Dicke einen hohen elektrischen Widerstand bieten. Sie kommen zum Beispiel bei Elektroblechen für Magnetkerne zum Einsatz.

 

Phosphatschichten bieten einen höheren Korrosionsschutz als Brünierschichten, da ihre unregelmäßige Kontur Korrosionsschutzölen und -fetten eine bessere Haftung bietet als die amorphen Brünierungsoberflächen.

 

Die Brünierung eignet sich besonders gut für Präzisionsteile, da sie eine hohe Maßhaltigkeit vorzuweisen hat, weil sich die Schicht innerhalb der Bauteiloberfläche bildet. Bei der schichtbildenden Phosphatierung muss hingegen die Schichtdicke berücksichtigt werden, die auf der Oberfläche entsteht.

 

Für das Gelingen der Phosphatierung ist die genaue Abstimmung zwischen Temperaturen, Reaktionszeiten, Chemikalien und deren Konzentration essenziell. Dank jahrelanger Praxiserfahrung in der Badführung und moderner Anlagen können wir für die exakte Bestimmung dieser Parameter garantieren. Wir stellen sicher, dass Ihr Grundwerkstoff nicht beschädigt wird, und richten die Dicke der Phosphatierungsschicht, die Kristallgrößen und die Oberflächenhaftung ganz nach dem Einsatzzweck Ihrer Werkstücke aus. Verlassen Sie sich auf einen kompetenten Partner für maximale Qualität.

 

 

Maximale Werkstückgröße:
1.800 x 320 x 500 mm

 

 

Wir freuen uns, dass Sie Ihre Werkstücke bei Härtha phosphatieren lassen wollen. Übermitteln Sie uns im ersten Schritt bitte folgende Angaben:

• Werkstoffbezeichnung
• Ggfs. Angaben zu vorangegangenen Wärmebehandlungen
• Ggs. Angaben zur gewünschten Schichtstärke (in μm)

 

 

Unsere Standortübersicht verrät Ihnen, wo wir das Phosphatieren und viele weitere Verfahren bei Ihnen in der Nähe anbieten.

 

Das Eloxieren wird in drei Phasen unterteilt – die Vorbehandlung, die anodische Oxidation und die Versiegelung. Optional kann vor der Versiegelung ein Farbbad erfolgen, falls eine Einfärbung des Werkstücks gewünscht ist.

Vorbehandeln

Damit die Werkstückoberfläche optimal auf die Oxidation vorbereitet ist, wird sie zunächst gründlich gereinigt und von Staub und Fett befreit. Zudem können thermische Vorbehandlungen wie das Warmbiegen oder Schweißen Veränderungen im Material hervorrufen, die sich auf die Eloxalschicht übertragen. Durch chemisches Beizen können diese Unebenheiten ausgeglichen werden, um ein möglichst homogenes Gefüge zu erreichen. Die DIN 17611 definiert alle Methoden zur Vorbehandlung auf das Eloxieren.

Anodisch Oxidieren

Nun folgt das eigentliche Eloxalverfahren im Elektrolyt-Bad. Dazu wird das Aluminium- Werkstück in Oxal- oder Schwefelsäure eingetauch. Gleichzeitig erfolgt durch die Verbindung mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle eine anodische Schaltung. Zudem kommt eine Kathode zum Einsatz. Meist sind das Platten aus Titan oder Blei, weil sie unempfindlich gegenüber dem Elektrolyt sind. Durch Elektrolyse spaltet sich nun das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff entweicht an der Kathode und der Sauerstoff reagiert mit dem Aluminium der Anode.

 

Es bildet sich eine dünne Sperrschicht, die immer weiter in das Aluminium hineinwächst. Kapillarähnliche Poren entstehen. Am Ende ragt in etwa ein Drittel der Eloxalschicht über das ursprüngliche Oberflächenniveau des Werkstücks hinaus.

Einfärben

Sobald letzte Säurereste entfernt wurden, kann nun ein Farbbad erfolgen. Die offenen Poren nehmen die Farbe auf, so dass sie gut vor Abrieb geschützt ist. Dieser Vorgang kann bis zu 20 Minuten dauern. Übliche Färbungen sind Gold, Violett, Blau, Rot und Grün, aber auch Schwarz. Eine Weißfärbung ist nicht möglich.

Versiegeln

Abschließend wird das Werkstück in demineralisiertem Wasser gekocht. Dabei bildet sich ein transparentes Aluminiumoxidhydrat, das die verbliebenen Poren an der Oberfläche der Eloxalschicht verschließt.

 

Nach DIN 8580 wird das Eloxieren als Beschichtungsverfahren eingestuft. Genauer spezifiziert, handelt es sich um eine galvanische Beschichtung durch elektrolytische Oxidation von Aluminium.

 

Es ist eine natürliche Eigenschaft von Aluminium, mit dem Sauerstoff in der Luft zu Aluminiumoxid zu reagieren. Dadurch bildet sich eine wenige Nanometer dicke und transparente Oxidschicht an der Oberfläche, die vor Korrosion schützt. Härte und Verschleißbeständigkeit bleiben unbeeinflusst.

 

Mit dem Eloxalverfahren wird diese Schichtbildung verstärkt, so dass Schichtdicken von 5 μm bis 25 μm realisiert werden. Solange die Werkstückoberfläche unverletzt bleibt, schützt diese Schicht das Werkstück zuverlässig vor Korrosion.

 

Beim Eloxieren werden Härten zwischen 200 HV und 400 HV erreicht. Durch das Harteloxalverfahren sind bis zu 600 HV möglich. Zudem kann die Eloxalschicht zu dekorativen Zwecken eingefärbt werden.

 

INFO: Welches Metall kann man Eloxieren?
Eloxieren ist ausschließlich mit Aluminium möglich. Darauf deutet schon das Akronym „Eloxal“ hin, das für „elektrolytische Oxidation von Aluminium“ steht und oft als Synonym verwendet wird. Bei Eisenmetallen tritt durch Oxidation keine Veredelung der Oberfläche ein, sondern Verrosten. Hier kommen andere Varianten zur Oberflächenveredelung zum Einsatz, wie zum Beispiel das Brünieren bei Stahl.

 

Das Eloxieren bringt eine Reihe wichtiger Vorteile für Aluminiumbauteile:

 

• Hohe Korrosionsbeständigkeit für die Anwendung im Außenbereich
• Kratzfeste, harte Oberfläche ohne Abblättern
• Dekorative Eigenschaften
• Geringe Schichtdicke
• Elektrische Isolierung

 

Haupteinsatzzweck des Eloxalverfahrens ist der Korrosionsschutz von Halbzeugen aus Aluminium wie beispielsweise Bleche, Stangen, Rohre oder Profile. Aber auch die Färbung für dekorative Zwecke wird häufig eingesetzt, zum Beispiel bei Verbindungselementen wie Karabinern.

 

INFO: Zusätze an Legierungskomponenten
Grundvoraussetzung für eine gelungenes Eloxalverfahren ist ein Werkstoff in Eloxalqualität, kurz EQ. Bei Aluguss und ähnlichen Legierungen können durch Eloxieren hingegen Strukturveränderung oder Fleckenbildung auftreten. Gängige Werkstoffe zum Eloxieren sind beispielsweise AlMg 1 hh EQ oder AlMgSi 0,5 EQ.

 

Für eine reibungslose Schichtbildung beim Eloxieren dürfen keine Fremdmetalle im Aluminium eingeschlossen sein und Unebenheiten auf der Aluminiumoberfläche müssen beseitigt sein.

 

Die Eigenschaften der Eloxalschicht sind von der Temperatur, der Stromdichte und der Spannung abhängig, aber auch von der Zusammensetzung des Elektrolyts. Während der Grundstoff der Eloxalschicht immer Aluminiumoxid ist, können chemische Zusätze zum Elektrolyt Eigenschaften wie die Beständigkeit verbessern.

 

Zudem spielt die Verwendung von Gleichstrom oder Wechselstrom eine Rolle. Die Schichtdicke wird im Wesentlichen von der Dauer der Behandlung beeinflusst.

 

Im Gegensatz zu Aluminium leitet Aluminiumoxid keinen elektrischen Strom. Die Oxidschicht wirkt sich also auf die Isolationsfähigkeit des Werkstücks aus.

 

Eloxiertes Aluminium muss nur selten gewartet werden. Im normalen Umfeld genügt eine Reinigung pro Jahr, unter rauen Bedingungen zweimal jährlich. Es empfehlen sich pH-neutrale Reinigungsmittel, um die Oberfläche zu schonen.

 

 

Während eine Pulverbeschichtung die Oberflächenstruktur eines Werkstücks verdeckt, bleibt diese bei der Eloxierung weiterhin erkennbar, da die Eloxalschicht nur wenige Nanometer dick ist. Zudem ist die Schicht matt.

 

 

1.600 mm x 600 mm x 900 mm

 

 

Die Härterei Härtha betreibt Filialen in ganz Deutschland und Europa. In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo wir das Eloxieren anbieten.

 

 

Gerne unterbreiten wir Ihnen ein unverbindliches Angebot zum Eloxieren. Zunächst benötigen wir die betreffende Werkstoffbezeichnung. Wir melden uns dann umgehend mit weiteren Informationen bei Ihnen.

 

 
Die chemische Vernickelung ist eine maßhaltige Beschichtungsmethode für fast alle Metallsorten. Ein außenstromloser chemischer Prozess bei einer Temperatur von etwa 90 °C sorgt für die Abscheidung der Chemisch-Nickel-Schicht. Dabei stellt sich eine gleichmäßige Verteilung der Schichtdicke auf dem gesamten Werkstück ein.
 
Die chemische Vernickelung ist sehr zeitintensiv und entsprechend teuer. Man benötigt in etwa eine Stunde für 10 μm Chemisch Nickel. Dickere Schichten als 50 μm sind in der Praxis daher selten.
 
INFO: Unterschied zum Galvanisch Nickel
Zur Abscheidung von Nickelionen aus dem Metall sind Elektronen notwendig. Beim Galvanisch Nickel wird dazu von außen elektrischer Strom zugeführt, zum Beispiel aus einem Gleichrichter. Beim Chemisch Nickel werden die Elektronen hingegen durch eine Redoxreaktion im Bad selbst erzeugt. Das ermöglicht konturentreue Beschichtungen mit einer Toleranz von ± 2 μm bis ± 3 μm bei einer Schichtdicke von 8 μm bis 80 μm. Ab 50 μm können sich allerdings Spannungen in der Chemisch-Nickel-Schicht bilden.
 

Schichteigenschaften

 

Über die Phosphorkonzentration können die Eigenschaften der Nickel-Phosphor-Schicht gezielt gesteuert werden. Bei 3 % bis 7 % spricht man von einem niedrigen Phosphorgehalt, 6 % bis 9 % sind ein mittlerer Phosphorgehalt und 10 % bis 12 % sind ein hoher Phosphorgehalt.
 

• Je höher der Phosphorgehalt, desto höher fällt der Korrosionsschutz aus. Wichtig ist auch die Porenfreiheit der Schicht. Diese ist abhängig von der Werkstoffsorte und Vorbearbeitungen des Werkstücks (Fräsen, Polieren etc.), weil diese die Haftfestigkeit beeinflussen. Die Dicke der Korrosionsschutzschicht beträgt in der Regel mindestens 30 μm bis 50 μm.
• Je geringer der Phosphorgehalt, desto höher steigt die Härte bzw. die Verschleißfestigkeit. Durch eine zusätzliche Wärmebehandlung (bis zu einer Stunde bei maximal 400 °C) können 800 HV bis 1.100 HV erreicht werden. Zwischen 10 μm und 50 μm Schichtdicke sind üblich.

 
Die Optik der Chemisch-Nickel-Schicht lässt sich nur bedingt gestalten, zum Beispiel durch Glanzbildner im Elektrolyt. Einstellbare Eigenschaften wie die Korngrenzendichte können das Aussehen in geringem Ausmaß beeinflussen. Die Optik hängt also im Wesentlichen von der Vorbearbeitung des Werkstücks ab – glänzende Oberflächen bleiben glänzend, matte Oberflächen bleiben matt.
 
Auch die Haftfestigkeit ist abhängig von der Werkstoffsorte und von vorherigen
Bearbeitungen. Eine Wärmebehandlung bei geringen Temperaturen und langer Haltezeit verbessert die Haftfestigkeit.
 

Verfahrensarten

 

Mid-Phos Chemisch Vernickeln
(Mittlerer Phosphorgehalt)

Bei Chemisch Nickel Mid-Phos wird ein mittlerer Phosphorgehalt (6 % bis 9 %) erreicht. Es wird angewendet, um die Härte (ca. 600 HV) und Verschleißfestigkeit von Werkstücken zu steigern und einen guten Korrosionsschutz (über 480 Stunden bei s/min = 0,030 mm) zu erreichen. Die Werkstücke werden ferromagnetisch. Durch eine Wärmebehandlung kann die Härte auf ca. 1.000 HV erhöht werden.
 

High-Phos Chemisch Vernickeln
(Hoher Phosphorgehalt)

Bei Chemisch Nickel High-Phos stellt sich ein hoher Phosphorgehalt (10 % bis 12 %) ein. Dieses Verfahren ist ideal für Werkstücke, die eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit (über 500 Stunden bei s/min = 0,030 mm) aufweisen sollen und nicht magnetisch sein dürfen. Verschleißfestigkeit und Härte (ca. 550 HV) sind geringer als beim Mid-Phos-Verfahren. Auch hier kann eine thermische Nachbehandlung zu einer höheren Härte (ca. 900 HV) verhelfen.
 

Thermische Behandlung

Eine thermische Nachbehandlung chemisch vernickelter Werkstücke dient in erster Linie zur Härtesteigerung auf bis zu 1.000 (± 50) HV; außerdem zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Erhöhung der Schichthaftung. Dazu werden die Werkstücke bei 230 °C bis 400 °C getempert.
 

Hybridbeschichtung

Die Hybridbeschichtung vereint sämtliche Vorteile der Verfahren Chemisch Nickel und Hartchrom. Nach der chemischen Vernickelung folgt das Hartverchromen. So entsteht ein Schichtsystem mit einem sehr guten Korrosionsschutz und einer sehr hohen Verschleißfestigkeit. Die jeweilige Schichtdicke orientiert sich am Anwendungszweck. Werkstücke mit Hybridbeschichtung eignen sich für die Nutzung in rauen Umgebungen mit hohen chemischen und mechanischen Belastungen.
 

Trommelbeschichten

Beim Trommelbeschichten befinden sich die Werkstücke in einer perforierten Trommel, die sich um die eigene Achse dreht. Durch die Rotation werden alle Werkstücke gleichmäßig behandelt. Dieses Verfahren wird für Schüttware wie zum Beispiel Schraubverbinder eingesetzt.
 

Gestellbeschichten

Die chemische Vernickelung mittels eines Gestells eignet sich für große und sperrige Werkstücke oder Präzisionsbauteile. Diese werden am Gestell aufgehangen oder darauf gesteckt und vorsichtig durch das Verfahren geführt.
 

Versiegelung

Eine Versiegelung bietet porösen Bauteiloberflächen Schutz. Sie eignet sich zum Beispiel für Gussteile. Ein transparenter organischer Schutzfilm erhöht die Korrosionsbeständigkeit, verringert folglich die Griffempfindlichkeit und verbessert nebenbei das Aussehen.
 

Chemisch Vernickeln bietet eine Reihe wichtiger Vorteile für die behandelten Bauteile:

 

• Hoher Korrosionsschutz sowie hohe Härte und Verschleißfestigkeit
• Härte und Verschleißfestigkeit können durch Wärmebehandlung weiter verbessert werden
• Gewünschte Eigenschaften können über den Phosphorgehalt präzise gesteuert werden (z.B. Härte, Duktilität, magnetische Eigenschaften)
• Gleichmäßige Schichtdicke auch bei Werkstücken mit komplexer Geometrie
• Hohe Reproduzierbarkeit und Seriensicherheit
• Sehr gute Lötfähigkeit
• Schichtaufbau ohne Blei und Cadmium
• Keine externe Stromquelle notwendig

 

 

Die umfangreichen Einsatzmöglichkeiten und behandelbaren Metallsorten machen Chemisch Nickel für viele Branchen unverzichtbar:

 

• Werkzeugbau
• Maschinen- und Anlagenbau (z.B. Robotik)
• Automobil und Luftfahrt (z.B. Antriebs- & Steuerungstechnik)
• Elektroindustrie & Mikroelektronik (z.B. Kühlkörper, Steckverbinder, Batterien, zu lötende Bauteile)
• Medizintechnik

 

 

Grundsätzlich eignen sich alle metallischen Grundwerkstoffe zum Chemisch Vernickeln. Das umfasst neben Stahl und Edelstahl auch Aluminium, Zink-Druckguss und Buntmetalle wie Kupfer, Messing und Bronze sowie weitere Werkstoffe nach Musterbeschichtung.

 

 

 

Bei der chemischen Vernickelung werden Nickelionen aus dem Bad ins Werkstück eingebracht. Einen stabilen Nickelgehalt und den passenden ph-Wert gewährleisten Nachdosierpumpen und regelmäßige Kontrollen. Der Metall Turn Over (MTO) gibt das Badalter an. Es muss eine konstante Temperatur von 90 °C beibehalten werden. Nach ein bis zwei Wochen wird das Bad komplett neu angesetzt.

 

Diese aufwendige Badführung und die lange Verfahrensdauer machen Chemisch Nickel zu einem kostspieligeren Verfahren mit komplexerer Anlagentechnik als galvanische Verfahren.

 

 

 

Neben Chemisch Nickel und chemisch Vernickeln, die beide auf die chemische Natur des Verfahrens hinweisen, gibt es noch eine Reihe weiterer Begriffe für dieses Verfahren, wie zum Beispiel die englische Bezeichnung Electroless Nickel (kurz EN). In Hinblick auf die enthaltenen Elemente hat sich auch der Begriff Nickel-Phosphor-Legierung, kurz Nickel Phosphor bzw. NiP, etabliert. Zudem werden Niedrigphosphor/Low Phos, Mittelphosphor/Mid Phos und Nickel Hochphosphor/High Phos nach Phosphorgehalt unterschieden.

 

 

 
Die Abmessungen unserer Anlage sind:
 
Länge: 2.100 mm
Breite: 1.150 mm
Höhe: 730 mm

 

Wir können Trommelware behandeln und Spezialmaße auf Anfrage.

 

Bei Härtha bieten wir die chemische Vernickelung an verschiedenen Standorten an. Erfahren Sie mehr in unserer Standortübersicht.

 

 

Sie wollen Bauteile bei uns chemisch vernickeln lassen? Bitte teilen Sie uns zunächst die Werkstoffbezeichnung und thermische Vorbehandlungen mit (falls erfolgt). Unsere Spezialisten melden sich umgehend bei Ihnen.

 

 
Laut DIN 50983 ist Brünieren ein Fertigungsverfahren mit Umwandlung der Metalloberfläche, also keine Beschichtung. Dazu wird das Bauteil in eine alkalische oder saure Lösung eingetaucht und erhitzt.
 
Durch eine chemische Reaktion zwischen dem Brüniermittel und dem Werkstoff bildet sich nun der so genannte Edelrost – eine schwarze Mischoxidschicht an der Bauteiloberfläche. Diese Schicht ist nur ca. 1 μm dick und hat keinen Einfluss auf die Maßhaltigkeit.
 
Für die Brünierung von Metallen sind eine Vorbehandlung und eine Nachbehandlung notwendig. Folgender Ablauf hat sich etabliert:
 

 

Vorbehandlung

Um Stahl erfolgreich zu brünieren, muss das Werkstück zunächst von Rückständen und Verunreinigungen befreit und gründlich gereinigt werden. Dazu sind folgende Schritte notwendig: Entfetten, Spülen, Beizen, erneutes Spülen
 

Brünieren

Um das Brünierbad anzusetzen, wird Brüniersalz in kaltes Wasser gerührt. In Kombination mit einer Hitzezufuhr lassen exotherme Prozesse die Temperatur bis zum Siedepunkt ansteigen.
 
Jetzt folgt der eigentliche Prozess des Brünierens. Dazu wird das Bauteil mit Hilfe von Trommeln, Gestellen oder Sieben in die Brüniersalzlösung eingetaucht, bis sich die Oberfläche tiefschwarz färbt. Während des gesamten Vorgangs wird das Brünierbad auf Siedetemperatur gehalten. Dieser Vorgang kann fünf bis dreißig Minuten dauern. Das ist abhängig von der Bauteilgeometrie, der Werkstoffsorte und dem Einsatzzweck.
 

Nachbehandlung

Um das Metall nach dem Brünieren von Salzresten zu befreien, wird das Werkstück erneut gespült, in der Regel mit heißem Wasser und Ultraschall. Danach wird ein Korrosionsschutz auf der Oberfläche aufgebracht.
 
INFO: Beständigkeit und Schutzwert der Brünierung
Ihren Korrosionsschutz erhält die Brünierschicht durch Konservierungsöle oder -fette. Dann hält sie mechanischen Belastungen wie Biegen und Drücken stand und ist beständig gegen Hitze bis zu 300 °C. Auch Beanspruchungen aus dem alkalischen Millieu, also gängige Schmierstoffe, Lacke und Lösemittel, greifen die behandelte Schicht nicht an.
Brünierte Werkstücke eignen sich daher gut für die Nutzung in Innenräumen. Dagegen lösen Säuren die Brünierschicht auf. Für eine Verwendung im Außenbereich müssen behandelte Teile also zusätzlich geschützt werden.

 

Die Brünierung als Oberflächenbehandlung bringt eine Reihe von Vorteilen für ein
Werkstück:

 

• Die charakteristische Schwarzfärbung beim Brünieren lässt den Stahl Antik wirken und gilt als optische Aufwertung
• Das Brünieren schützt vor Korrosion, vor allem in Verbindung mit Ölen und Fetten
• Die Brünierschicht ist hochgradig abrieb- und biegefest und bis zu 300 °C temperaturbeständig
• Kaum Beeinträchtigung der Maßhaltigkeit und damit kein Verzug
• Keine Beeinträchtigung der Leitfähigkeit

Brünieren findet Anwendung im Maschinen- und Anlagenbau, um die Lebensdauer von Bauteilen zu erhöhen. Das spielt insbesondere für Wälzlager eine große Rolle, aber auch Federn, Spannbacken, Schrauben, Beschläge und Bedienelemente sowie Bauteile für Handfeuerwaffen werden häufig brüniert. Zudem werden Teile aus optischen Gründen brüniert, um sie durch das Schwarzfärben Antik wirken zu lassen.

 

INFO: Schwarzfärben
Neben dem Brünieren bezeichnet das Schwarzfärben noch weitere Methoden. Es dient auch zum Korrosionsschutz von Schmiedeprodukten und Kochgeschirr aus Eisen. Dazu wird Leinöl auf der Eisenoberfläche abgebrannt. Das Werkstück wird in glühender Kohle auf 400 °C bis 700 °C erhitzt und mit Leinöl abgeschreckt oder erst mit Öl bestrichen und dann erhitzt. Das Öl verflüchtigt sich in Form von Rauch. Mehrere Durchgänge sind nicht ungewöhnlich für das gewünschte Ergebnis. Der Vorgang wird auch als Schwarzbrennen oder Einbrennen bezeichnet.

 

Oxidierbare Metalle wie zum Beispiel Stahl, Kupfer oder Messing und Gusseisen eignen sich zum Brünieren. NE-Metalle und rostbeständiger Stahl eignen sich nicht zur Brünierung, weil sie keine Mischoxidschicht bilden können.

 

Ein Überblick über einige geeignete Werkstoffe:

 

Während beim Chromatieren und Phosphatieren die jeweilig namensgebenden Elemente in die Oberflächenschicht eingelagert werden, lagert sich beim Brünieren ausschließlich Sauerstoff ein. Die Oxidschicht entsteht, eine Schicht aus Eisenoxyduloxid bzw. eine Eisen(II)- oder Eisen(III)-Oxidschicht.

 

Nach DIN 8580 ist das Brünieren keine Beschichtung gemäß Hauptgruppe 5, sondern eine Änderung der Stoffeigenschaften gemäß Hauptgruppe 6.3. Es werden also Teilchen in die Oberfläche eingebracht, statt auf die Oberfläche aufgetragen. Aus diesem Grund ändern sich die Abmessungen des Bauteils kaum.

 

Die individuellen Parameter beim Brünieren haben einen entschiedenen Einfluss auf die nachhaltige Qualität dieser Oberflächenbehandlung. Nur mit viel Erfahrung kann die wichtige Balance zwischen Temperatur, Zeit, Chemikalien und Konzentration perfekt auf Ihre Werkstücke abgestimmt werden. Moderne Anlagen stellen sicher, dass die sensiblen Parameter genau eingehalten werden. Auf diese Weise können wir bei Härtha immer für Ihre gewünschten Produkteigenschaften garantieren, auch bei einem sehr engen Toleranzbereich.

 

Unsere Anlagen eignen sich für eine maximale Werkstückgröße von bis zu:
2.700 mm x 400 mm x 600 mm

 

Unsere interaktive Standortübersicht verrät Ihnen, wo wir das Brünieren in Deutschland und Europa anbieten.

• Eine höhere Farbtiefe kann durch eine mehrstufige Brünierung erreicht werden (DIN 50 938).
• Nur Eisen oxidiert beim Brünieren – der Eisenanteil entscheidet also über die Tiefe der Schwarzfärbung. Eine höhere Konzentration anderer Legierungsbestandteile führt folglich zu helleren und gegebenenfalls rötlichen Färbungen.
• Bei Edelstählen wird die Brünierung Schwarzfärbung bzw. Edelstahlschwarzfärbung genannt.
• Durch die chemische Natur des Verfahrens können problemlos Innenbereiche und Bohrungen brüniert werden.
• Bei der so genannten Schnellbrünierung wird die Brünierlösung manuell auf das Werkstück aufgetragen.

 

Wir freuen uns, dass Sie Ihre Bauteile bei uns brünieren lassen wollen. Dazu benötigen wir im ersten Schritt die Werkstoffbezeichnung sowie Angaben über thermische Vorbehandlungen. Unsere Experten kommen dann umgehend auf Sie zu.