Oberflächenveredelung

Die Oberflächenveredelung wird in der Fertigung von Teilen zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften angewendet. Sie können dadurch funktionale (z. B. Korrosionsschutz, Verschleißschutz, Verhinderung von Kontamination), dekorative (Farbe, Vergolden von Schmuck), aber auch funktional-dekorative Eigenschaften erhalten.

Die einzelnen Verfahren der Oberflächenveredelung umfasst dabei mehrere, nacheinander ablaufende Prozesse. Bearbeitungsverfahren wie Schleifen oder Polieren gehören nicht zur Oberflächenveredelung. Sie können jedoch als Prozess der Oberflächenveredelung integriert werden.
Das Aufbringen von Schichten bzw. Überzügen wie metallische Überzüge (galvanische Überzüge, Schmelzüberzüge, Plattierung, PVD-Schichten oder thermisch gespritzte Schichten), keramische Überzüge (Reaktionsschichten, CVD-Schichten, Thermisch gespritzte Schichten), amorphe Überzüge (Emaille) oder organische Überzüge (Lackierung, Kunststoffbeschichtung) und das Entfernen von Schichten (Beizen) gehören zu den klassischen Verfahren der Oberflächenveredelung. Zahlreiche Materialien können veredelt werden. Dazu gehören Holz, Papier, Metalle und Kunststoffe.

Vorteile der Oberflächenveredelung

• hervorragend für die Außenanwendung geeignet
• sehr guter Korrosionsschutz
• sehr harte und kratzfeste Oberflächen
• zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten
• geringer Wartungsbedarf

Anwendungsbeispiele

• Verzinken und Lackierung im Automobilbau
• Hartstoffschichten wie TiN auf Metallbohrern
• Beschichtung mit Nanopartikel
• Kunststoffbeschichtung von Konservendosen
• Vergolden von Schmuck
• Brillengestelle
• Autoteile
• Muttern, Schrauben, Bolzen
• Unterschiedliche Werkzeuge

Unterschiedliche Materialien

• Aluminium

Aufgrund der hohen Formstabilität und des geringen Gewichts hat das Aluminium immer mehr an Bedeutung gewonnen. Ein großer Teil dieser Beliebtheit ist auf dessen Oberflächenveredelung zurückzuführen.
Über Veredelungsverfahren wie Beizen, Glasperlenstrahlen, Chromatieren und Eloxieren erhält das Aluminium eine höhere Widerstandsfähigkeit oder ein dekoratives Aussehen. Bei diesen Verfahren erhält die Aluminiumoberfläche eine strapazierfähige Schicht, die eine höhere Härte als Messerstahl, Glas oder Hartchrom mitbringt und selbst sehr hohen Forderungen in Bezug auf Gleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und elektrische Durchschlagsfestigkeit gerecht wird. Diese Schicht kann bei Bedarf eingefärbt werden.

• Metalle

Die Oberflächenveredelung von Metallen wie Edelstahl oder Stahl kann in vielen Industriezweigen nötig sein. Zu den Branchen zählen die Automobilindustrie, Medizintechnik, das Baugewerbe, Elektroindustrie, Containerindustrie, Branchen zur Herstellung von Laborausstattung, Industrieanlagen, Luft- und Raumfahrt u. a.

Mit der Veredelung der Oberfläche ist die Galvanisierung gemeint, deren Ziel es ist, Edelmetalle auf unedle Metalle aufzutragen. Dadurch entsteht eine feine Oberflächenschicht. Vorrangig steht dabei die Veränderung der Oberflächeneigenschaften zu Zwecken der Dekoration, Reflexionsvermögen, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und verbesserte Härtung im Mittelpunkt. Darüber hinaus ist die Behandlung von Metallen ein wichtiger Faktor zur Verlängerung von Metallen wie Baustoffe und Karosserieteilen.

Bei der Oberflächenbehandlung von Metallen wird durch ein elektrolytisches Bad Strom gesendet. Das Metall, das aufgetragen werden soll, befindet sich am Pluspol. Das Werkstück, das veredelt werden soll, befindet sich am Minuspol. Hierbei löst der elektrische Strom Metall-Ionen von der Elektrode ab. Die Metall-Ionen werden durch Reduktion auf dem Werkstück abgelagert, wodurch das Werkstück eine gleichmäßige Oberflächenbeschichtung erhält.

Je länger sich das Werkstück im Bad befindet, desto stärker werden die Metallschichten. Vor allem die Aluminium-Oberflächenveredelung und Veredelung zum Schutz vor Korrosion sind sehr beliebt.

• Kunststoff

Auch Kunststoff kann durch eine Oberflächenveredelung in seinen Eigenschaften verändert werden. Eine optische Aufwertung der Oberflächen ist dadurch ebenso möglich wie eine verbesserte Oberflächenbeständigkeit und eine Verbesserung der Materialeigenschaften.

Dafür kommen folgende Verfahren zur Anwendung:

1. Optische Aufwertung der Oberflächen

• Prägung von Strukturen
• Lackieren
• Glasperlenstrahlen
• Veredelung der Oberflächen durch Kunststoff-Kunststoff-Verbund
• Metall-Kunststoff-Verbund
• Laminieren mit Top-Coat-Folien

2. Verbesserung der Oberflächenbeständigkeit

• Lackieren
• Metall-Kunststoff-Verbund
• Aluminium-Kunststoff-Verbund
• Laminieren
• Kunststoff-Kunststoff-Verbund

3. Verbesserung der Materialeigenschaften

• Aluminium-Kunststoff-Verbund
• Kunststoff-Kunststoff-Verbund
• Metall-Kunststoff-Verbund

• Holz

Auch Oberflächen von Holz werden zur Verbesserung ihrer Eigenschaften veredelt. Ein klassisches Verfahren ist die Oberflächenveredelung mit 2K-Lack. Der Zweikomponenten-Lack aus Stammlack und Härter ist besonders robust und widerstandsfähig gegen Wasser und Chemikalien. Durch dieses Verfahren entstehen extrem robuste Holzoberflächen, die bei Bedarf gefärbt werden können.
Die Behandlung mit einem verdünnten Lack zählt ebenfalls zu den Verfahren der Oberflächenveredelung von Holz. Durch das Einziehen des Lacks in das Holz wird das Material um ein Vielfaches widerstandsfähiger.

• Messing

Früher bestanden viele Werkstücke aus Vollmessing. Heute ist es möglich, durch Galvanik Werkstücken mit komplexen Geometrien eine Messing-Optik zu verleihen. Dadurch ist eine kostengünstigere und ressourcenschonendere Fertigung aufgrund günstigerer Grundmaterialien möglich. Das wirkt sich positiv auf das Gesamtgewicht aus.
In Abhängigkeit vom Grundmaterial sind hier ebenfalls Unterschichten notwendig. Das heißt, dass vor der finalen Oberfläche Messing die Werkstücke aus Kupfer, Eisen, Aluminium, Zinkdruckguss und Edelstahl mit Kupfer- und Nickel-Schichten behandelt. Dadurch werden die Werkstücke ideal gegen Verschleiß und Korrosion bei einer gleichzeitig dekorativen Optik geschützt.

• Papier

Viele Papiere erhalten eine Oberflächenveredelung, die in folgende Gruppen unterschieden werden:

• geprägte Papiere
• maschinenglatte Papiere
• beschichtete Papiere
• satinierte Papiere
• gestrichene Papiere

geprägte Papiere:

Papiere und Kartons werden teilweise mit einer Struktur versehen. Die Oberfläche erhält ihre Optik durch Prägekalander mit einer gravierten Stahlwalze. Dadurch entstehen Papiere, die genarbt, gerippt, geadert oder gehämmert sind.

maschinenglatte Papiere:

Dabei handelt es sich um Papiere, die aus der Papiermaschine kommen, und eine weitgehend raue Oberfläche besitzen. Sie werden auch als Naturpapiere bezeichnet.

beschichtete Papiere:

Bei diesem Verfahren werden Papiere mit Kunststoffen oder Lacken beschichtet, um den Karton oder das Papier wasser-, wisch- oder aromadicht zu machen.

satinierte Papiere:

Durch das Satinieren bekommt Papier eine geschlossene, glatte Oberfläche durch Kalander. Aufgrund des Bügeleffekts der Walzen wird das Papier glänzend, glatt und dichter.

gestrichene Papiere:

Diese Papiere werden für hochwertige Druckerzeugnisse benötigt. Auf diese Papiere wird eine Streichmasse aus Pigmenten und Streichhilfsmitteln aufgebracht, verteilt, getrocknet und adressiert. Dadurch entsteht eine glänzende oder matte Oberfläche.

• Glas

Durch verschiedenen Veredelungsverfahren erhält jedes Glas eine individuelle Oberfläche. Die Veredelung erfolgt durch eine Pulverbeschichtung, Kaltschiebedekore, Direktdruck, Etikettierung oder Tampondruck.

Oberflächenveredelung durch Verchromen

Verchromte Oberflächen sind bei vielen Produkten des täglichen Lebens zu finden. Die Oberflächenveredelung durch Chromverfahren eignet sich vor allem für mittlere Schichtdicken. Sie wird häufig für dekorative und korrosionsschützende Zwecke verwendet. Durch das Verchromen entsteht eine silberähnliche Farbe. Mechanische Vorbehandlungen, wie Polieren und Schleifen, beeinflussen die Oberfläche und schaffen spiegelglänzende oder matte Oberflächen.

Vorteile wie ausgezeichnete Deckfähigkeit, hohes Reflektionsvermögen, dauerhafter Glanz, Verschleißfestigkeit, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit sprechen für die Oberflächenveredelung durch Verchromen.
Klassische Chromverfahren sind das Glanzverchromen und das Mattverchromen. Beim Glanzverchromen sind die Veredelungsmaterialien Stahl, Edelstahl, Kupfer, Bronze, Aluminium, Zinkdruckguss und Messing. Bei diesem Veredelungsverfahren wird eine dünne Schicht von 0,2 bis 0,5 μm abgeschieden. Aufgrund ihrer geringen Dichte bestimmt die darunterliegende Schicht (meist Nickel) den Glanzgrad. Daher müssen alle Materialien (außer Edelstähle, die auf Hochglanz poliert wurden) verchromt und vernickelt bzw. verkupfert und vernickelt werden.

Beim Mattverchromen kommen ebenfalls Veredelungsmaterialien wie Stahl, Kupfer, Edelstahl, Messing, Aluminium, Zinkdruckguss und Bronze zur Anwendung. Wie beim Glanzverchromen wird auch beim Mattverchromen eine dünne Schicht von 0,2 bis 0,5 μm abgeschieden. Vor dem Verchromen wird hier Mattvernickelt.

Zusätzliche Wärmebehandlung

Durch eine Wärmebehandlung der Werkstoffe werden hervorragende Gebrauchseigenschaften erreicht. Bei der Wärmebehandlung wird Wärme benutzt, um keramische oder metallische Werkstoffe aufzuschmelzen und diese auf ein Substrat aufzutragen. Dadurch bildet sich an der Oberfläche des Bauteils eine dünne Schicht mit spezifischen Eigenschaften.
Die Wärmebehandlung dient dazu, die Oberflächen von vorwiegend metallischen Bauteilen härter und damit korrosionsfester und verschleißfester zu machen. Keramische Beschichtungen wirken zusätzlich elektrisch und thermisch isolierend.

Fazit