Beschichtungen - Seminare

Nach DIN 8580 gehört das Beschichten zu den Fertigungsverfahren wie z. B. das Umformen, Trennen, Fügen, also zu den Prozessen der Produktionstechnik, und es bedeutet das Aufbringen einer festanhaftenden Schicht auf der Oberfläche eines Materials. Es gibt eine große Anzahl von Beschichtungswerkstoffen, aber nicht alle Materialien lassen sich als Untergrund und Beschichtung miteinander kombinieren. Normalerweise sind Untergründe vor der Beschichtung mechanisch bzw. chemisch vorzubehandeln, damit sich eine gute Verbindung mit der Deckschicht ergibt. Es gibt chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren zur Aufbringung der Schichten.

Beschichtungen können zur Verbesserung der funktionalen Eigenschaften eingesetzt werden, etwa als Verschleißschutz, Gleitmittel, Antihaftmittel oder als Antifoulingsubstanz, und sie können Bauteile optisch aufwerten. Vor allem aber haben sie Bedeutung als Maßnahme zur Verhinderung der Korrosion an metallischen Werkstoffen. Dabei trennen Schutzschichten das korrosionsgefährdete Metall vom Elektrolyten und verhindern damit die Entstehung eines elektrochemischen Systems als Grundvoraussetzung für die Korrosion.

Man unterscheidet in zwei Hauptgruppen des Korrosionsschutzes ¹ bei Metallen, und zwar in diejenige des Schutzes durch Überzüge entweder metallischer Art (durch Feuerverzinkung, Al-Überzüge, Verzinnen, Verchromen usw.) oder nichtmetallisch mit Emaille (Spritzauftrag aus gesinterter Glaskeramik). Diese Überzüge sind stets anorganisch und werden vorwiegend bei unlegierten Stählen angewandt.

Im Gegensatz dazu stehen die organischen Systeme der zweiten Gruppe des Korrosionsschutzes, gekennzeichnet durch Beschichtungen mit Lacken, die als Nasslacke (meist mit Lösemitteln und/oder Wasser), Wasserlacke (mit Wasser als Lösemittel) oder als Pulverlacke (trocken, lösemittelfrei) aufgetragen werden. Bei den Auftragsverfahren unterscheidet man zwischen Spritzen (Nass-/Wasserlacke), Tauchen (Nass-/Wasserlacke) und Pulvern (Trockenlacke). Automobilkarosserien z. B. werden häufig im sogenannten KTL-Verfahren grundiert, einem elektrophoretischen Tauchverfahren, das einen hervorragenden Korrosionsschutz bietet.

Zur Erhöhung des Verschleißschutzes vor allem bei Werkzeugen gibt es Verfahren, mit denen Hochleistungs-Hartstoffschichten auf Stähle aufgebracht werden können: Die PVD (Physical Vapor Deposition)-Verfahrenermöglichen den Schichtaufbau durch Aufdampfen von Metallen, Nitriden, Carbiden und Oxiden im Hochvakuum auf das kalte Werkstück. Man unterscheidet dabei zwischen den drei Verfahrensvarianten Vakuumaufdampfen (rein thermisch), Sputtern (Kathodenzerstäuben) undIonenplattieren (Verdampfen und Ionisieren bzw. Zerstäuben und Ionisieren des Beschichtungsmaterials in zwei oder häufiger einem Schritt). Neben der Oberschichtenveredelung von Werkzeugen (hauptsächlich bei Schneid-, Bohr- und Umformwerkzeugen) kommen die PVD-Verfahren auch bei der Komponentenbeschichtung von Motoren- und Hydraulikteilen (etwa Kolben, Kolbenringe, Nockenwellen, Stößel, Zahnräder, Steuerscheiben) und bei hochbelasteten Teilen aus dem Maschinenbau zur Anwendung. Mehrlagige Beschichtungen, zunehmend auch im Nanometerbereich, sind mit diesen Verfahren ebenfalls darstellbar.

¹ Prof. Dr. C. Strobl, Hochschule für angewandte Wissenschaften Ingolstadt: Korrosion und Korrosionsschutz, Seminar im Haus der Technik, 2011