Wie Galvanisieren die CNC-Präzisionsteilbearbeitung verbessert

Die CNC-Teilebearbeitung umfasst häufig Oberflächenbehandlungsprozesse, wobei das Galvanisieren einer der gängigsten ist. Unter Galvanisieren versteht man das Aufbringen einer dünnen Schicht anderer Metalle oder Legierungen auf eine Metalloberfläche mittels Elektrolyse. Die Metallschicht wird auf das Substrat aufgebracht, um dessen Oberflächeneigenschaften oder Abmessungen zu verändern. Welchen Einfluss hat die Oberflächenbehandlungstechnik des Galvanisierens bei der CNC-Teilebearbeitung? In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Metallbeschichtung.

Metallbeschichtung und Vorteile

Das Galvanisierungsverfahren ist ein Nachbearbeitungsschritt. Dabei wird die Werkstückoberfläche mit einer dünnen Metallschicht überzogen. Ziel ist es, die Gesamtqualität des Produkts zu verbessern. Die zahlreichen Vorteile der Metallbeschichtung umfassen:

• Verbesserter Korrosionsschutz
• Oberflächenhärtung des Materials
• Verbesserte Lackhaftung
• Verbesserte Lötbarkeit
• Erhöhte Verschleißfestigkeit der Teile
• Reduzierte Reibung
• Veränderte Leitfähigkeit
• Verbesserte Hitzebeständigkeit
• Abschirmung gegen Strahlung

Metallbeschichtungen: Grundprinzipien

Beim Galvanisieren sind mehrere Schritte von der Vor- bis zur Nachbehandlung erforderlich.

Schritt 1: Vorbehandlung der Metallbeschichtungsoberfläche

Der erste Schritt besteht in der Vorbereitung des Substrats. Es muss vorbehandelt werden, um alle schädlichen Verunreinigungen, Fette und Öle zu entfernen, die den Prozess behindern könnten. Je nach gewählter Beschichtung oder Substrat können mehrere Teilschritte wie Reinigung, Beizen und weitere Vorbehandlungen notwendig sein.

Nach der Fertigstellung der Substratoberfläche (Entfernung von Schweißnähten, Graten und anderen Unebenheiten) wird das Substrat gereinigt. Dafür stehen verschiedene Techniken mit alkalischen oder sauren Chemikalien zur Verfügung.

Die Wahl des Reinigers hängt vom Material ab:

Alkalische Reiniger: Enthalten Carbonate, Phosphate, Borax. Wirksam für Stahl, Kupfer, Nickel, Edelstahl, Blei, Titan.

Saure Reiniger: Enthalten Salzsäure, Schwefelsäure u. a. Empfohlen für Magnesium.

Inhibierte alkalische Reiniger: Verhindern korrosive Reaktionen an Zink, Aluminium, Messing, Bronze, Zinn.

Manche Substrate benötigen nur eine Reinigung, andere mehrere. Nach jedem Schritt sollte mit destilliertem Wasser gründlich nachgespült werden.

Schritt 2: Überprüfung der Reinigungswirkung

Die Anforderungen des Teils bestimmen den Beschichtungsprozess und den erforderlichen Sauberkeitsgrad. Zur Überprüfung dienen:

Wasserbruchtest: Nach dem Spülen wird das Substrat hochgehalten. Läuft das Wasser gleichmäßig ab ohne ölige Rückstände, ist die Oberfläche sauber. Tropfenbildung deutet auf verbleibendes Fett hin.

Abwischtest: Mit einem sauberen Tuch über die Oberfläche wischen. Rückstände auf dem Tuch zeigen weiteren Reinigungsbedarf an.

Reflektivität: Bei manchen Produkten lässt sich die Sauberkeit über die Reflektivität beurteilen.

Schritt 3: Einrichten der Galvanisierstation

Nach Erreichen der erforderlichen Sauberkeit beginnt der Prozess. Benötigt werden: Gleichstromquelle (Gleichrichter), Behältnis (Wanne/Fass), Kathode (Werkstück), Anode (abzuscheidendes Metall) und passende Elektrolytlösung. Die Anode besteht aus dem abzuscheidenden Metall, die Kathode ist das Werkstück. Meist wird Wasser als Basis der Elektrolytlösung verwendet. Aufbau: Minuspol des Gleichrichters mit Werkstück verbinden, Pluspol in die Lösung tauchen.

Schritt 4: Galvanisierprozess

Beim Einschalten des Stroms beginnt die Abscheidung. Für dickere Schichten längere Stromzufuhr. Vorab sind Variablen wie Spannung, Temperatur, Eintauchzeit zu beachten. Fertige Elektrolyte haben oft Voreinstellungen auf dem Behälter. Höhere Spannungen vermeiden Blasenbildung.

Schritt 5: Nachbehandlung

Nach der Abscheidung ist meist eine Reinigung nötig, um Verfärbungen zu vermeiden. Elektropolieren nach dem Galvanisieren verbessert die Korrosionsbeständigkeit zusätzlich.

Schritt 6: Abfallbehandlung

Bei vielen Galvanisierprozessen fallen Schwermetalle an, die giftig sind. Eine Vorbehandlung des Abwassers vor der eigentlichen Klärung ist essenziell.

Standardmäßige galvanische Oberflächen für den industriellen Einsatz

Verzinken

Zink ist eines der günstigsten Materialien für galvanische Überzüge. Aufgebracht durch Tauchbad oder Spritzen. Das Substrat ist Kathode, metallisches Zink Anode in einem löslichen Zinksalz-Elektrolyten. Erzeugt einen sehr duktilen Überzug, dessen Dicke und Gleichmäßigkeit sich gut steuern lassen.

Verchromen

Verwendet Chromsäure und ein dreiwertiges Chrombad. Hauptzweck ist oft die optische Aufwertung, aber auch Korrosionsbeständigkeit und Härte steigen. Verchromte Teile eignen sich für industrielle Anwendungen und können abgenutzte Toleranzen wiederherstellen.

Verkupfern

Bei Bedarf an Kosteneffizienz und hoher Leitfähigkeit die beste Wahl. Oft als Grundierung für nachfolgende Beschichtungen. Beliebt für elektronische Bauteile wie Leiterplatten wegen niedrigem Materialkosten und hoher Abscheideeffizienz.

Vernickeln

Nickel eignet sich auch für chemisches Vernickeln (ohne Strom). Veredelt Haushaltsgegenstände (Besteck, Armaturen, Türgriffe) für Optik und Verschleißfestigkeit. Geeignet für Aluminium und Kupfer, auch als Unterlage für Verchromen.

Vergolden

Gold bietet hohe Leitfähigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Einfache Möglichkeit, diese Eigenschaften auf Silber und Kupfer zu übertragen. Weit verbreitet für elektrische Kontakte in der Elektronik.

Versilbern

Ähnlich wie Vergolden verbessert es Optik und Leitfähigkeit. Kostengünstiger als Gold und eignet sich gut für Kupferteile.

Verschiedene galvanische Verfahren erzeugen glatte, schnelle, gleichmäßige Beschichtungen, die Metallteile schützen und dekorieren. Galvanisieren verbessert physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften und beeinflusst so das Bearbeitungsverhalten.