Galvanisieren

by test01 August 24, 2020

Das Galvanisieren (auch Galvanotechnik) ist ein Verfahren aus der Oberflächen- und Schichttechnik zum elektrochemischen Abscheiden von Metallen auf metallische oder metallisierte Oberflächen unter Verwendung eines Elektrolyten und Gleichstroms.

Die galvanische Beschichtung dient meist zum Korrosionsschutz der Werkstücke oder der Steigerung der Verschleißfestigkeit ihrer Oberfläche. Besonders oft findet das Verfahren Anwendung für die Beschichtung von Stählen mit Metallen eines geeigneten Eigenschaftsprofils. Solche metallischen Überzüge haben ein breites Anwendungsfeld, da sie das metallische Aussehen der Werkstücke und die elektrische Leitfähigkeit erhalten.

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Technische Grundlagen zum Galvanisieren

Das Galvanisieren ist ein Verfahren aus dem Bereich der Oberflächentechnik, deren generelles Ziel die Erzeugung funktionaler und dekorativer Schichten auf einem Grundmaterial ist. Die Beschichtungsverfahren aus der Hauptgruppe 5 (DIN 8580) werden in vielen technischen Industriezweigen eingesetzt:

  • Maschinen- und Anlagenbau
  • Kraftfahrzeugbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Medizintechnik
  • Elektrotechnik

Die Gründe für den Einsatz durch Galvanisierung erzeugter Metallüberzügen bestehen in der gezielten Beeinflussung der folgenden Merkmale des Werkstücks:

  • Werkstückaussehen: Durch das Galvanisieren können Werkstücke eine vom Grundmaterial abweichende Farbgebung erhalten. Auch Kunststoffgegenstände können mit einer metallischen Oberfläche mit individuellem Glanzgrad versehen werden. Besonders verbreitet ist das Verchromen als dekorative Anwendung.
  • Korrosionsschutz: Korrosion bezeichnet die messbare Veränderung eines metallischen Werkstoffes durch die Reaktion mit seiner Umgebung, die zu einer funktionalen Beeinträchtigung führen kann. Galvanische Beschichtungen können das Trägermaterial vor Korrosion in der freien Atmosphäre, durch aggressive Medien und Kontaktkorrosion schützen.
  • Technische Aufgaben: Durch die Wahl eines metallischen Überzugs mit geeigneten Eigenschaften können unter anderem die Leitfähigkeit, Lötfähigkeit, Verschleißfestigkeit sowie das magnetische Verhalten eines Werkstücks beeinflusst werden.
Galvanisierte Teile der Firma SC ADE METAL SRL
Galvanisierte Teile der Firma SC ADE METAL SRL

Mittels Galvanik werden etwa Chrom, Kuper, Nickel oder Zink als Überzug auf das Substrat aufgebracht. Ein bedeutender Vorteil des Galvanisierens ist die Möglichkeit zur gezielten Einstellung von Werkstückeigenschaften bei sparsamem Rohstoffeinsatz.

Verfahrensablauf des Galvanisierens

Als notwendige Bedingung für die Funktionalität der nur wenige Mikrometer dicken Schicht ist eine sorgfältige Vorbehandlung anzusehen. Der Verfahrensablauf lässt sich allgemein in drei Schritte gliedern.

  1. Bei der Vorbehandlung werden durch mechanische und chemische Behandlung Rost, Zunder, Fette und Öle, Späne und Schleifstaub aus vorangegangenen Bearbeitungsschritten vom Werkstück entfernt. Schleifen und Polieren sowie Beizbäder dienen dem Abtragen der Oberfläche, während Verfahren zur Entfettung Rückstände von der Oberfläche lösen sollen. Der letzte von mehreren Spülvorgängen schließt die Vorbehandlung ab.

2. Das Beschichten, der zentrale Schritt des Galvanisierens, verwendet als Elektrolyt wässrige Lösungen von Salzen des Metalls, mit dem das Werkstück überzogen werden soll. Beispielsweise dient Kupfersulfat als Elektrolyt beim Verkupfern. Das Werkstück ist vom Elektrolyt umgeben und ist als Kathode an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Den Gegenpol bildet eine Anode aus dem Beschichtungsmaterial. Unter dem Einfluss des elektrischen Felds trennen sich die Salzmoleküle in Ionen.

Galvanisieren - so funktioniert es
Funktionsweise beim Galvanisieren

Die positiven Metallionen lagern sich auf dem Werkstück ab, wodurch sich eine gleichmäßige Schicht ausbildet. Negative Ionen bilden mit dem Metall der Kathode neue Salze.

3. Auf das Beschichten erfolgt die Nachbehandlung, die zumindest das Spülen und Trocknen, manchmal aber auch die Passivierung oder Chromatierung (etwa bei galvanisch verzinktem Stahl) des Werkstücks umfasst.

Eigenschaften galvanisch erzeugter Metalloberflächen

Die Eigenschaften des Metallüberzugs sind so zu gestalten, dass diese die Eignung des Werkstücks auf seinen Verwendungsbereich hin optimieren. Die folgenden Kenngrößen dienen zur Beurteilung der galvanisch erzeugten Schicht:

  • Werkstoff und Gefüge
  • Mechanische, elektrische und andere physikalische Eigenschaften
  • Geometrische Kenngrößen
  • Fertigungstechnische Kenngrößen
Galvanisierte Winkelplatte der Firma MP srl
Galvanisierte Winkelplatte der Firma MP srl

Wird eine Eigenschaft der metallischen Schicht im Hinblick auf den Verwendungszweck verbessert, kann sich das negativ auf andere Eigenschaften auswirken. Es muss daher ein für das Einsatzgebiet der Werkstücke geeigneter Kompromiss angestrebt werden. Neben der Wahl des Metalls für den Überzug bestimmen die Abscheidungsbedingungen das Eigenschaftsprofil des Überzugs erheblich mit:

  • Zusammensetzung des Elektrolyten
  • Kathodische Stromdichte
  • Elektrolyttemperatur und –zirkulation
  • Galvanisierdauer
Galvanisiertes Stahlblech der Firma Lynx Metal Works
Galvanisiertes Stahlblech der Firma Lynx Metal Works

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Anfrage für galvanische Verzinkung
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Anfrage für galvanisch verzinktes Pedal
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Anfrage für Galvanisieren als Oberflächenschutz
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