Metall (Fach) / Beschichten (Lektion)

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• Beschichtungsverfahren aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand - PVD-Verfahren (physical vapor deposition) - CVD-Verfahren (chemical vapor deposition)
• Beschichtungsverfahren aus dem ionisierten Zustand - Galvanisieren - Oxidieren - elektrolytische Tauchabscheidung
• Galvanisieren, Oxidieren und elektrolytische Tauchabscheidung ... ... sind Verfahren, die die Wirkung elektrischer Felder oder von Dissoziationsvorgängen nutzen um Metallsalze oder Säuren in Ionen aufzuspalten. Die entstehenden Metallionen werden dann auf der zu beschichtenden Werktstückoberfläche elektrolytisch abgeschieden. Die zu beschichtenden Oberflächen müssen elektrisch leitfähig und chemisch rein sein.
• Beschichtung aus dem flüssigen, breiigen oder pastenförmigen Zustand - Tauchlackieren - Spritzlackieren - elektrostatisches Spritzen - Emaillieren - thermisches Spritzen
• Möglichkeiten des Schichtaufbaus bei PVD-Verfahren - Gradientenschicht - Mehrlagenschicht - Monolagenschicht
• Komponenten von Lacken (4 Kategorien) - Filmbildner - Farbmittel und Füllstoffe - Hilfsstoffe - Lösemittel
• Beschichtung aus dem pulverförmigen oder festen Zustand - Aufschmelzen (z.B. Wirbelsintern, Rotationssintern, Pulverflammspritzen) - elektrostatisches Pulverbeschichten (elektrostatisches Pulversprühen, elektrostatisches Wirbelbad)
• Wozu dient bei den PVD-Verfahren das Hochvakuum? - um die Verdampfungstemperatur des Schichtwerkstoffs zu reduzieren - um eine Kollision der schichtbildenden Atome (die eine relativ niedrige kinetische Energie besitzen) mit Restgasatomen zu verhindern
• Filmbildner ... bestehen hauptsächlich aus synthetischen Harzen (Alkyd-, Polyamid-, Poliurethanharze) und liegen im flüssigen Lack gelöst oder als disperse Phase (fein verteilt) vor. Sie bestimmen weitgehend das Verhalten des Lacks, seinen Filmbildungsmechanismus (physikalische Trocknung oder chemische Vernetzung) und die Schichteigenschaften wie Haftung, Härte, Elastizität und Abriebfestigkeit. Mit den nichtflüchtigen Hilfsstoffen bilden die Filmbildner das Bindemittel.
• 4 Bedingungen fürs Tauchlackieren - keinen Lack schöpfen beim Auftauchen der Werkstücke (d.h. Auslauföffnungen vorsehen) - keine Luftblasen in offenen Hohlräumen des Werkstücks - Werkstücke müssen sauber sein. - kein Aufschwimmen der Werkstücke oder feste Verbindung mit Transportsystem
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• 4 Vorteile des konventionellen Tauchlackierens - hohe Wirtschaftlichkeit - einfache Automatisierung - geringe Lackverluste - vollständige Beschichtung der Werkstücke
• Welche Lacke werden beim Elektro-Tauchlackieren eingesetzt? wasserlösliche Suspensionen von Binde- und Farbmitteln
• Welche Polung des Werkstücks ergibt beim Elektrotauchlackieren i.d.R. den besseren Korrosionsschutz? kathodisches Tauchlackieren (KTL)
• 5 Komponenten einer Elektrotauchanlage - Tauchbecken - verschiedene Kreisläufe zur Aufrechterhaltung der Tauchbadstabilität - Spülung - Stromversorgung - Transportsystem
• Spritzlackieren Spritzlackieren ist ein universelles, häufig eingesetztes Beschichtungsverfahren, mit dem sich gute Oberflächen erzielen lassen und das sich für kleine und große Stückzahlen wirtschaftlich eignet.
• Eigenschaften chemisch abgeschiedener Ni-Schichten (7 v. 9) - Die meisten Werkstoffe sind beschichtbar (nach entsprechender Vorbehandlung). - Chemisch Nickel ist in den meisten Fällen eine Ni-P-Legierung. - durch den Phosphor-Einbau sehr gute Korrosionsschutzeigenschaften - Maßhaltigkeit: im Gegensatz zu galvanischen Schichten gleichmäßige Schichtdickenverteilung - Erzielung hoher Härten (500 bis 1200 HV) - hervorragende tribologische Kennwerte - Reibungs- und Verschleißschutz  - gute Lötbarkeit   - markante Sperrschichtfunktion (Elektronik) - Anwendung im Netz-, Trommel- und Gestellbetrieb  
• gängige P-Gehalte chemisch abgeschiedener Nickelschichten hoch: 10 bis 14 % mittel: 9 bis 12 % niedrig: 3 bis 7 %
• Pulverflammspritzen Das Bauteil wird bis über die Schmelztemperatur des Pulvers erhitzt. Bei Berührung der Pulverteilchen mit dem erwärmten Bauteil sintern diese an und verschmelzen zu einem geschlossenen Überzug. Das Verfahren arbeitet sehr effektiv, da das nicht angesinterte Pulver vom Bauteil abfällt und wieder verwendet werden kann.
• Whisker Whisker (Haarkristalle) sind nadelförmige Einkristalle von wenigen µm Durchmesser und bis zu mehreren hundert µm Länge, die aus galvanisch oder pyrolytisch abgeschiedenen Schichten herauswachsen. Im Bereich von Lötverbindungen sind Whisker mit einer Länge von mehreren Millimetern bekannt.
• Werkstoffe mit starker Neigung zur Whiskerbildung (4 v. 5) Antimon (Sb, 51) Cadmium (Cd, 48) Indium (In, 49) Zink (Zn, 30) Zinn (Sn, 50)
• Feuerverzinken: grundsätzliche Verfahrensvarianten - Stückverzinkung - Bandverzinkung
• Wodurch entsteht beim Feuerverzinken die gute Haftfestigkeit zwischen Grundmetall und Zinkschicht? Die gute Haftfestigkeit entsteht durch eine Legierungsschicht, die sich an der Grenzfläche zwischen Grundmetall und Zinkschicht bildet.
• Feuerverzinken: Schutzwirkung des Zinks auf Stahlteilen Die Schutzwirkung des Zinks auf Stahlteilen beruht auf dessen elektronegativem Charakter. Zink ist unedler als Eisen. Bei einem verzinkten Stahlteil wird nach einer Beschädigung der Zinkschicht (unter Bildung eines Lokalelements) das Zink zur sich auflösenden Anode und der Stahl zur geschützten Kathode.
• Plattieren: Verfahrensprinzip und Ziel Beim Plattieren wird flächenhaft ein relativ hochwertiges Beschichtungsmaterial in fester Form auf ein einfaches, preiswertes Substrat aufgebracht. Ziel des Plattierens ist die Herstellung eines Verbundwerkstoffs mit spezifischen Eigenschaften.
• Einflussgrößen aufs Beschichtungsergebnis beim Galvanisieren (5 v. 6) - Elektrolytenzusammensetzung - Elektrolytenbewegung - Elektrolytentemperatur - Stromstärke - Spannung - Oberflächenbeschaffenheit/Rauheit des Substrats
• Beschichten aus der gasförmigen Phase (geeignet zur Beschichtung von Hartmetallplatten) - Vakuumaufdampfen- Sputtern- Ionenplattieren
• Verfahrensgruppen der Schichdickenmessung (4 v. 5) - mikroskopische Verfahren (zerstörend) - coulometrische Verfahren (teilzerstörend) - Wirbelstrommessverfahren - magnetinduktive Messverfahren - kapazitive Messverfahren
• 3 Schichteigenschaften - Schichtdicke - Porösität - Haftfestigkeit
• zerstörungsfreie Verfahren der Schichtdickenmessung (Gruppen) - Wirbelstrommessverfahren - magnetinduktive Messverfahren - kapazitive Messverfahren

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