Schrauben mit verschiedenen Oberflächenveredelungen

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Schrauben gibt es in vielen Varianten und Farben. Diese entstehen durch Oberflächenveredelungen, welche dafür sorgen, dass das Verbindungselement vor Korrosion (Flächen-, Mulden-, Loch- & Spaltkorrosion) geschützt ist.

Doch was genau bedeuten die verschiedenen Überzüge?

Wie werden die Oberflächen hierbei behandelt?

Wir haben hierzu eine kleine Übersicht erstellt und wollen euch diese heute näher bringen.

Blanke Schrauben bestehen aus unbehandelten Stahl, welcher so gut wie keinen Korrosionsschutz bietet. Aus diesem Grund werden meistens die Verbindungselemente mit einem Überzug versehen, der den Schutz entweder temporär oder kathodisch (langfristig) erzeugt.

Der temporäre Schutz

Der temporäre Schutz bietet wie der Name schon sagt nur einen zeitlich begrenzten Korrosionsschutz, welcher nicht sehr effektiv ist und somit mehr oder weniger nur der Lagerung und des Transportes dient oder nur in geschlossenen, nicht Feuchtigkeit belasteten Räumen eingesetzt werden kann.

Die am meisten angewendeten Verfahren für den temporären Schutz sind:

  1. Das Einölen: Hier wird der Stahl mit vorgesehenen Ölen bearbeitet, wobei darauf geachtet werden muss, dass das Öl auch Feuchtigkeit verdrängt und die Fläche luftdicht bearbeitet ist.
  2. Das Brünieren: Hierbei wird eine künstliche “Rostschicht” auf den Stahl aufgetragen, welcher vor angreifendem Sauerstoff schützt.
  3. Das Phosphatieren: Durch eine chemische Reaktion von metallischen Oberflächen mit einer wässrigen Phosphat-Lösungen, wird eine fest haftende Schicht aus Metallphosphaten gebildet. Dieser Überzug wird häufig als Grundierung für die weiteren Verfahren verwendet.

 

Der permanente Korrosionsschutz

Diese Art des Schutzes ermöglicht normalem Stahl auch im Außenbereich eingesetzt zu werden. Dies kann durch Aufbringen oder Entfernen von Schichten geschehen. Wobei bei dem Auftragen der Schichten viele verschiedene Arten der Überzüge verwendet werden können.

Auftragen von Überzügen

Hierbei werden verschiedene Materialien /Stoffe auf das zu behandelnde Stück aufgetragen um so einen Korrosionsschutz zu bieten. Hierzu zählen folgende Schichten:

Metallische Überzüge

Die Bearbeitung mit metallischen Überzügen, bietet wohl die meisten Varianten der Oberflächenveredelung. Die Schichten betragen üblicherweise 5 – 8 µm, bei höherer Anforderung aber auch 40 µm oder mehr. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von ungefähr 90 µm.

Schmelzüberzüge:

Hierzu gehört zum Beispiel das Feuerverzinken. Beim Feuerverzinken wird z.B. die Schraube in ein 455 – 480° C heißes Zinkbad getaucht und somit beschichtet. Anschließend wird es geschleudert und zur Abkühlung mit Wasser oder Luft in Kontakt gebracht.

Ein weiteres Schmelzverfahren wäre das Aufbringen von Zinklamellenüberzügen. Bei diesem Verfahren werden Zinklamellendispersionen aus Zink- und Aluminiumstückchen anhand eines Tauchbades aufgebracht und anschließend eingebrannt. Je nach benötigtem Korrosionsschutz kann dieser Vorgang 2-3 mal wiederholt werden.

Galvanische Überzüge:
3 Beispiele für galvanische Überzüge

3 Beispiele für galvanische Überzüge

Beim Galvanisieren werden die Verbindungselemente in Elekrolyten getaucht, wodurch gleichmäßige dünne Schichten erreicht werden, welche der z.B. Schraube, eine hohe Haftigkeit und den Korrosionsschutz garantieren. Dieser kann durch eine Passivierung (meist Dick- oder Dünnschichtpassivierung genannt) noch verbessert werden.

Das am meisten bekannte Verfahren ist hierbei wohl das galvanische Verzinken. Hierbei wird Zink durch ein  elektrolytisches Bad und der Zufuhr von Strom auf das Verbindungselement aufgetragen. Durch eine Passivierung und einer zusätzlichen Versiegelung kann der Korrosionsschutz um einiges erhöht werden.

Ebenfalls zu den galvanischen Verfahren zählt die Verkupferung. Dieser Schutz zählt zu den dekorativen Schichten und wird oft als Unterkupferung bei galvanischen Nickel- oder Chromschichten eingesetzt. Diese Veredelung verfügt über eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit.

Beim Verzinnen, überzieht sich diese beim Gelangen an die Atmosphäre mit einer dünnen Oxidschicht, welche einen langen Glanz garantiert, jedoch sehr anfällig gegen Fingerabdrücke ist. Hier liegt ebenfalls eine gute elektrische Leitfähigkeit vor.

Weitere galvanische Überzüge wären:

  • galvanisches Vernickeln (optisch ansprechend; Schutz verbesserbar; Einsatzbeispiel: Möbelbeschläge)
  • galvanisches Verchromen (dekorativ; harte- & widerstandsfähige Oberfläche gegen viele Laugen, Säuren und Gase; Bsp. Medizintechnik)
  • Zink-Eisen-Überzug (0,3-1 % Eisenanteil; guter dekorativer Schutz; erhöhte Temperaturbeständigkeit)
  • Zink-Nickel-Überzug (Langzeit Korrosionsschutz; hält hoher thermischer Belastung Stand)
Plattierung:

Beim Plattieren wird ein Metall auf den Stahl (oder anderes Metall) mechanisch aufgebracht und überdeckt den Stahl. Dies kann durch Aufwalzen, Aufschweißen, Angießen, Tauchen, Spreng- oder Elektroplattieren erfolgen. Heutzutage wird jedoch meist die Walzschweißplattierung angewandt. Dieses Verfahren bietet mehrere Vorteile, es kann einen Korrosionsschutz, eine höhere Oberflächenhärte, ein gefälligeres Aussehen oder eine bessere Gleiteigenschaft erzeugen.

Thermisch gespritzte Schichten:

Hier wird das gewünschte Metall als Draht oder Pulver in eine Spritzpistole gegeben und darin verflüssigt. Anschließend wird es durch Druckluft zerstäubt auf das Verbindungselement getragen. Zum Beispiel Zink, Zinn, Aluminium, Messing, usw. mit verschiedenen Pistolen (Flamm- oder Autogenspritzpistolen, Lichtbogenpistolen, Plasmaspritzpistolen).  Eine Nacharbeitung durch z.B. Aufschmelzung ist oft notwendig. Meistens wird das Verfahren jedoch bei Masten oder Hallen verwendet.

PVD-Schichten:

Bei diesem Verfahren wird das aufzutragende Material durch Beschuss von Laserstrahlen, magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen oder Lichtbogenentladung verdampft und im Unterdruck als Gas auf das Verbindungselement aufgetragen. Es findet oft in der Industrie ihren Einsatz.

Keramische Überzüge

Keramische Überzüge sind alle hochtemperaturbeständigen Schutzschichten, die das Hauptmaterial bei sehr hohen Temperaturen vor Korrosion schützen. Sie können glasige, oxydisch-kristalline oder mischkeramische, cermetartige Überzüge sein, welche auf das Metall gebrannt, feuerfest aufgestrichen oder schmelzflüssig, durch Flammspritzen aufgetragen werden. Ihre Anwendung finden sich oft in der Luftfahrt, Atomreaktoren, usw. .

Amorphe Überzüge

Dies sind Überzüge aus Emaile, einer glasähnlichen Masse, die bei 1.100° C geschmolzen werden und beim Abschrecken in Wasser zu Granulat verfallen. Dieses Granulat wird mit Zugabe von Farbmitteln zu Pulver gemahlen. Vor dem Auftragen muss die Stahloberfläche gereinigt und angeraut werden, anschließend wird das Pulver mit Wasser angemischt und durch Eintauchen oder Bespritzen auf diesen aufgetragen. Zum Schluss wird getrocknet und eingebrannt.

Den Einsatz finden diese Überzüge mit verschiedenen Eigenschaften in (Beispiele) :

  • Küchengeräte (säurebeständiges Email)
  • Waschkessel (laugenbeständiges Email)
  • Herdwände (temperaturbeständiges Email)
  • Schilder (wetterfestes Email)

Organische Überzüge

Diese Überzüge bestehen aus Kohlenstoffverbindungen und kommen aus der organischen Chemie.

Lacke und Anstriche:

Diese Stoffe bestehen aus 3 Hauptbestandteilen, Farb-, Binde- und Lösungsmittel. Meistens wird als Bindemittel Kunststoff gewählt (Kunstharzlacke und Reaktionsharze), aber auch Öl-, Teer-, Kalk- und Leimfarben. Nachdem der Stahl gereinigt wurde, werden die Überzüge in mehreren Schichten aufgetragen: Primer, Grund- & Deckschicht. Dies kann durch Streichen, Tauchen und Spritzen erfolgen. Um der Schutzschicht Abhilfe beim Unterrosten zu gewähren, ist es sinnvoll zu Verzinken oder Phosphatieren.

Kunststoffbeschichtungen:

Kunststoffüberzüge können in drei Formen eingesetzt und für diese jeweils verschiedene Techniken benutzt werden, um sie aufzutragen.

  • Pulver (Wirbelsintern, Flammspritzen, elektrostatisches Spritzen)
  • Pasten/Flüssigkeiten (Tauchen, Spritzen, Streichen anschließend Schmelzen oder Sintern im Ofen)
  • Folien (Kaschieren, Aufschrumpfen, Aufschmelzen)

Dies können sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste sein und haben viele Vorteile zu bieten, wie elektrische Isolierung oder die gute Korrosionsbeständigkeit gegen Wasser, Chemikalien, Erdboden und atmosphärische Einflüsse.

Entfernen von Schichten

Hierzu zählt allein das Beizen. Hierbei werden die Oberflächen mit einer aggressiven Chemikalie (meist Säure oder Lauge) angeätzt, wodurch die Oberfläche vor Korrosion geschützt wird oder aber auch die Farbe verändert werden kann. Dieser Vorgang wird häufig durch elektrischen Strom unterstützt und unter anderem in der Galvanotechnik angewandt, um hier aufgetragene Metallschichten zu entfernen oder die Oberfläche oxidfrei zu bekommen.

Übersicht über den Schutz

 Art der Überzüge Oberflächen Korrosionsschutz
nichtmetallische Überzüge Einölen

undefiniert

Brünieren

kaum

Phosphatieren

kaum

metallische Überzüge galvanische Überzüge: Verzinken

gut

gelb Verzinken

gut

blau Verzinken

kaum

Verzinnen

gut

Vernickeln

kaum

Verchromen

kaum

Verkupfern

kaum

Zink-Eisen-Überzug

sehr gut

Zinnk-Nickel-Überzug

sehr gut

Schmelzüberzüge: Zinklamellenschichten

gut

Feuerverzinken

sehr gut

Thermisch gespritzte Schichten

sehr gut

PVD-Schichten

gut

Plattierung

gut

keramische Überzüge

sehr gut

amorphe Überzüge Emaile

gut

organische Überzüge Lacke und Anstriche

sehr gut

Kunststoffbeschichtungen

sehr gut

entfernen von Schichten Beizen

kaum

Es gibt also viele verschiedene Verfahren der Oberflächenveredelung, welche anschließend in den unterschiedlichsten Gebieten eingesetzt werden. Jedoch sollten für den Außenbereich und Flächen die direkt dem Wetter und anderen Einflüssen (z.B. Chlor) ausgesetzt sind, lieber Edelstahlschrauben verwendet werden.


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