• Metallische Schutzschichten

Unter den Methoden zur Erzeugung metallischer Schutzschichten, den sogenannten Me­tal lisierungsverfahren, sind vor allem das Schmelztauchen und das Galvanisieren hervor – zuheben. Beim Schmelztauchen (Feuermetallisieren) wird das zu schutzende Metall in die Schmelze eines Uberzugsmetalls getaucht. Die nach dem Abschrecken an der Luft oder in Wasser erstarrte metallische Schutzschicht ist im Allgemeinen dicker als ein auf galvani – schem Wege hergestellter Uberzug. Aus okonomischen Griinden wird das Schmelztauchen vor allem zur Erzeugung von Korrosionsschutzschichten aus niedrig schmelzenden Metal­len eingesetzt. Die wichtigste Anwendungsform ist die Feuerverzinkung. Nach dem Ent – fetten und Beizen mit verdiinnten Sauren werden die Stahlbleche, Stahlrohre und – halb – zeuge bzw. Stahlfertigerzeugnisse (z. B. Eimer, Kessel) in fliissiges Zink (Smp. 419,6°C) getaucht. Wegen der Dicke der Schutzschicht (0,05 mm) und der sofortigen Passivierung der Zinkoberflache an der Luft, wird die Feuerverzinkung bevorzugt als SchutzmaBnahme gegen AulJenbewitterung im Stahlbau, im Bauwesen, in der Landwirtschaft und in der Elektroversorgung eingesetzt. Eine Erhohung der Schutzwirkung ergibt sich durch eine zusatzlich aufgebrachte organische Deckschicht (Duplex-System: Feuerverzinkung + or­ganische Beschichtung). Durch die Kombination Zink / organische Beschichtung erhoht sich die Schutzwirkung um das 1,5- bis 2,5-fache der Summe der individuellen Schutzfak – toren. Das ist vor allem fur den Einsatz von Bauteilen in belasteten Industrieregionen und in aggressiven Boden von Bedeutung. Bei groBen Stahlkonstruktionen wird die Zinkschicht auf die Oberflache des zu schiitzenden Grundmetalls aufgespritzt (Spritzverzinkung). In einer Spritzpistole wird das Zink (entweder als Pulver oder als Draht) durch ein Brenn – stoff-CVGemisch geschmolzen, unter Druck zerstaubt und anschlieBend auf den Werkstoff aufgespritzt.

Beim Galvanisieren wird das Uberzugsmetall elektrolytisch auf der zu schiitzenden Ober­flache abgeschieden. Man unterscheidet die dekorative Galvanotechnik, bei der es im We – sentlichen auf ein gutes Aussehen der Oberflachen und auf den Glanz ankommt, und die funktionelle Galvanotechnik. Bei letzterer geht es um eine Verbesserung bestimmter funk – tioneller Eigenschaften, wie z. B. des Korrosions-, VerschleiB – und Leitfahigkeitsverhal – tens, von Werkstiicken bzw. Bauteilen.

Das zu beschichtende Werkstuck wird als Katode einer Elektrolysezelle geschaltet. Die Anode besteht aus dem als Schutzschicht aufzubringenden Metall. Das WerkstUck taucht in eine Elektrolytlosung (galvanisches Bad), die ein Salz des Schichtmetalls in schwefelsaurer Losung enthalt. Die Kationen der Salzlosung scheiden sich an der Katode ab und bilden die Deckschicht auf dem Werkstuck. Das allmahliche Auflosen des Anodenmaterials halt die Konzentration an Metallkationen im Elektrolytbad annahemd konstant. Die erzeugten Uberzuge (0,012 mm) haften bei sachgemaBer Vorbehandlung des Werkstucks gut auf der Metalloberflache. Eines der am haufigsten angewendeten galvanischen Verfahren ist die Vernickelung. Den Verfahren zur Herstellung galvanischer Uberzuge aus Edelmetallen (vor allem Gold und Silber), aus Kupfer, Chrom und Zinn, aber auch aus Legierungen (Messing, Bronze) kommt ebenfalls eine groBe wirtschaftlich-technische Bedeutung zu.

Fur eine Reihe von Anwendungen ist es zweckmaBig, mehrere Schichten ubereinander abzuscheiden (Mehrschichtsysteme). Zum Beispiel werden gut haftende und besonders glanzende Nickelschichten erzielt, wenn das Werkstuck aus Stahl zunachst einer vorher – gehenden Verkupferung unterzogen wird. Die erzeugte Schichtfolge Fe/Cu/Ni ist im Falle einer mechanischen Beschadigung der auBeren Nickelschicht weitgehend gegen Korrosion geschutzt.

Bei den Diffusionsverfahren werden an der Oberflache des zu schiitzenden Metalls diinne Schutzschichten erzeugt, indem Atome des eingesetzten Schutzmetalls in die darunter lie – gende Oberflache des zu schiitzenden Metalls diffundieren. Beim Inchromieren (Diffusi – onschromieren) gliiht man die zu schiitzenden Stahlteile (C-Gehalt < 0,1%) in einem Ofen bei 1100°C etwa zehn Stunden in Gegenwart leichtfliichtiger Chrom(II)-halogenide (Crl2 bzw. CrCl2). Das in Gegenwart von H2 (Reduktionsmittel!) freigesetzte Chrom diffundiert in die Stahloberflache, wobei 30…40% der Fe – durch Cr-Atome ersetzt werden. Die Chro – mierung des Stahls wird solange durchgefiihrt, bis die auBere, etwa 0,15 mm dicke Schicht einen Chromgehalt > 12% aufweist. Inchromierte Stahle sind nicht nur korrosionsbestandi – ger, sie weisen zusatzlich eine hohere Harte, VerschleiBfestigkeit und Zunderbestandigkeit auf.