Die verschiedenen Arten der Oberflächenbehandlung von Metallteilen

Die verschiedenen Arten der Oberflächenbehandlung von Metallteilen

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Um Korrosion zu vermeiden oder einfach nur um das Aussehen einer metallischen Oberfläche zu verbessern, verwenden Ingenieure oft einen zusätzlichen Nachbehandlungsprozess für einen Teil, oder die gesamte Außenfläche eines Metallteils nach der Bearbeitung,oder Herstellung. 

Darüber hinaus bieten einige dieser Behandlungen auch verbesserte mechanische oder elektrische Eigenschaften, die zur Gesamtfunktionalität der Komponente beitragen.

Diese Techniken werden zum Teilauch in Verdampfern verwendet, damit nur das verdampft wird, was verdampft werden soll. Lesen Sie mehr dazu hier.

Egal aus welchem ​​Grund, jeder dieser Veredelungsprozessen von Metalloberflächenspielt eine wichtige Rolle im Herstellungsprozess.

Galvanisierung

Dieser Prozess bildet eine dünne metallische Beschichtung auf dem Substrat. Der Prozess leitet einen positiv geladenen elektrischen Strom durch eine Lösung, die gelöste Metallionen enthält, und einen negativ geladenen elektrischen Strom durch das zu plattierende Metallteil. Übliche Metalle, die zur Galvanisierung verwendet werden, sind Cadmium, Chrom, Kupfer, Gold, Nickel, Silber, Zinn und Zink. Nahezu jedes Basismetall, das Elektrizität leitet, kann zur Verbesserung der Leistung galvanisiert werden.

Galvanische Beschichtung

Diese Behandlungsmethode ähnelt der Galvanisierung. Es wird jedoch hierbei kein Strom benötigt.Ein Reduktionsmittel ersetzt den Strom und ist in der Beschichtungslösung enthalten.

Chemische Behandlung

Bei dieser Methode werden Prozesse gebildet, bei denen mittels einer chemischen Reaktion, dünne Filme aus Sulfid und Oxid entstehen. Typische Anwendungen sind die Metallfärbung, der Korrosionsschutz und das Grundieren der zu lackierenden Oberflächen. Schwarzoxid ist eine sehr häufige Oberflächenbehandlung für Stahlteile. Durch die Passivierung wird freies Eisen von der Oberfläche von Edelstahlteilen entfernt.

Anodische Oxidation

Diese Art der Oberflächenbehandlung wird typischerweise für Leichtmetalle wie Aluminium und Titan verwendet. Diese Oxidfilme werden durch Elektrolyse gebildet und da sie porös sind, werden häufig Färbemittel und Farbstoffe für ein verbessertes ästhetisches Erscheinungsbild angegeben. Die Anodisierung ist eine sehr häufige Oberflächenbehandlung, die Korrosion an Aluminiumteilen verhindert. Wenn auch Verschleißfestigkeit erwünscht ist, können Ingenieure eine Version dieses Verfahrens angeben, die eine relativ dicke, extrem harte Keramikbeschichtung auf der Oberfläche des Teils bildet.

Heißtauchen

Bei diesem Verfahren muss das Objektin gelöstes Zinn, Blei, Zink, Aluminium oder Lötmittel getaucht werden, um einen metallischen Oberflächenfilm zu bilden. Das Feuerverzinken ist das Eintauchen von Stahl in ein Gefäß, das geschmolzenes Zink enthält. In Korrosionsbeständigkeit in extremen Umgebungen werden Leitschienen auf Straßen üblicherweise mit dieser Oberflächenbehandlung bearbeitet.

Vakuumplattieren

Vakuumbedampfen, Sputtern, Ionenplattieren, Ionennitrieren und Ionenimplantation sind einige der gebräuchlichsten Metalloberflächenveredelungsverfahren, bei denen Hochvakuum als Teil des Plattierungsprozesses verwendet wird. Ionisierte Metalle, Oxide und Nitride werden in einer kontrollierten Umgebung erzeugt. Das Objektwird in die Vakuumkammer überführt und die Metalle werden sehr genau auf dem Substrat abgeschieden. Titannitrid ist eine Oberflächenbehandlung, die die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen aus Stahl und Hartmetall verlängert.

Es gibt viele andere geschützte Oberflächenbehandlungen und Varianten der gebräuchlichsten Verfahren, die die Eigenschaften metallischer Teile verbessern oder modifizieren sollen. Ein bemerkenswertes Beispiel ist eine mit Kunststoff imprägnierte Keramikbeschichtung, die Verschleißfestigkeit und eine glatte, nicht haftende Oberfläche bietet.Möchten Sie mehr zu dem Thema erfahren? Dann schreiben Sie uns jederzeit gerne, damit wir weitere Artikel verfassen und veröffentlichen können.

Wie Feuerstahl vor Korrosion schützt

Wie Feuerstahl vor Korrosion schützt

Gesponserter Artikel

Feuerverzinken ist ein verfahren um Stahl vor Rost (Korrosion) zu schützen, indem der Stahl in geschmolzenes Zink eingetaucht wird, wodurch sich an der Berührungsfläche eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink und darüber eine sehr fest haftende reine Zinkschichtbildet. Dieses Verfahren wird in der Brückentechnik verwendet, um Brücken so langlebiger zu gestalten.

Die ersten Brücken sind schon in Gebrauch

Schon 2017 wurde die erste Brücke mit feuerverzinkten Stahl fertiggestellt. Die an der A44 liegende Brücke war das Pilotprojekt im Bereich Brücken aus feuerverzinkten Stahl und gelten heute noch als revolutionär. Des Weiteren hat sie durch intensive Forschung bewiesen, dass feuerverzinkter Stahl auch für ein zyklisch belasteten Brückenteil geeignet ist und eine Korrosionsschutzdauer von hundert Jahren ohne Wartung erreichen kann was für Brückenbauwerken in der Regel gefordert wird. Werden Stahl- und Verbundbrücken durch Beschichtung vor Korrosion geschützt, muss die Beschichtung in der Regel alle 25-dreißig Jahren erneuert werden, was nicht nur Kosten mit sich bringt, sondern auch den Verkehr stark belastet in Verbindung mit zusätzlichen Umweltbelastungen.

Die Schwester Brücke ist sogar noch beeindruckender

Ende 2017 wurde die Schwester Brücke im Ortsteil Pfeffingen fertiggestellt und ist mit neun Metern Länge 2,5 Meter länger als die Brücke an der A44 und kann von Fahrzeugen bis zu vierzig Tonnen befahren werden. Beide Brücken bestehen aus jeweils sechs Stahlträgern und zwei Carbon Betonplatten für die Carbon Betonplatten wurde Epoxidharz Getränkes Carbon Textil mit einem Beton der Festigkeitsklasse C70/85 verwendet. So konnte bei der Entwicklung der Betonrezeptur die Verschleiß Eigenschaften berücksichtigt werden, sodass auf eine Asphaltschutzschicht verzichtet werden konnte.

Innovationen im Brückenbau

Durch das Feuerverzinken sind Innovationen im Brückenbau im Moment nicht selten. So gibt es in der Baden-Württembergischen Albstadt zwei solcher feuerverzinkten Stahl-Verbundbrücken, die mit Carbonbeton kombiniert wurden, die als Ersatz für zwei marode Stahlbetonbrücken dienen und in extrem kurzer Zeit vor Ort montiert werden konnten. Diese kombinierte Bauweise bewährt sich in den Brücken mit unterschiedlicher Geometrie und Abmessungen durch eine ähnliche Bauweise.

Das Feuerverzinken führte auch schon zu einem Wasserturm in Gittermast Bauweise

Fast wie aus einem Science-Fiction-Film wirkt dieser feuerverzinkte Wasserturm in der kargen Landschaft der spanischen Extremadura. In seinen zwei Tanks können bis zu 100.000 Liter Wasser gelagert werden.

In den spanischen Medien können Sie mehr darüber lesen und es gibt viele Wege,wie Sie eine Webseite übersetzenkönnen.

Eine Technik die sich ständig weiterentwickelt

Der Vormarsch der Feuerverzinkung ist nicht mehr zu stoppen und neue Innovation sind keine Seltenheit. Was diese faszinierende Prozedur noch alles für Fortschritte mit sich bringt, wird spannend erwartet.

Oberflächenbehandlung von Kunststoffen

Oberflächenbehandlung von Kunststoffen

Innovative Plasmatechnologie

Es ist üblich, bei Plastik eine Oberflächenbehandlung durchzuführen. Ansonsten perlen Farben, Lacke und Beschichtungen einfach ab. Ursache ist die geringe Oberflächenenergie. Anstriche, Beschichtungen oder Klebstoffe finden keine Verbindungsstellen auf der Plasteoberfläche. Metalle, Glas und Keramik weisen eine höhere Oberflächenenergie als Kunststoffe aus. Dennoch findet auch bei ihnen das Plasmaverfahren Anwendung. Read more

Die 5 besten Methoden für die Oberflächenbehandlung von Kunststoff

Die 5 besten Methoden für die Oberflächenbehandlung von Kunststoff

Plasmatische Oberflächenbehandlung – 5 interessante Methoden

Der berühmte Maler Salvador Dali stellte bereits im Jahre 1931 ein prägnantes Sinnbild von heute modernen Plasmabehandlungen dar. Zugegebenermaßen ist das herangezogene Beispiel künstlerischer Freiheit etwas extrem, doch die von diesem Maler auf Leinwand dargestellten zerfließenden Uhren machen das Prinzip von Oberflächenbehandlungen mit Hilfe von Plasmen für eine normale Erklärung sehr gut deutlich.

Die Methoden sind:

  1. Wasserabweisende Oberfläche der Karosserie durch Plasmabehandlung
  2. Aerodynamische Fahrzeugbeschichtung von Rennwagen
  3. Messer wetzen statt plasmatischer Oberflächenbehandlung?
  4. Silberschmuck reinigen mit ionisierter Flüssigkeit
  5. Oberflächenbehandlung von PVC, Fliesen oder Glasscheiben

Die tiefergehende Bedeutung des Wortes „Plasma“, nämlich „Gebilde“ im Zusammenhang betrachtet mit der Wortverwendung „Kunststoff“ für alles, was nicht unmittelbar der gedeihenden Natur entstammt, macht grundsätzlich schon den Sinn dieser fremdartig wirkenden Bezeichnung deutlich. Plasmabehandlungen von Oberflächen werden hauptsächlich auf den Gebieten der Fahrzeugtechnik in Form von Beschichtungen, oder auch auf dem Reinigungssektor angewandt. Ebenso finden plasmatische Behandlungen von Oberflächen auch in Form von Ätzungen oder auch Versiegelungen statt.
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Atmosphärische Plasmabehandlung

Atmosphärische Plasmabehandlung und Wirkungen : Seit der Erfindung von atmosphärischer Plasmabehandlung wurde sie fortlaufend eingesetzt, um Oberflächenenergien verschiedener Materialien zu verbessern. Der Prozess erfordert die Behandlung von Oberflächen mit einem Druck, der jener des umgebenden Drucks, also des normalen Drucks, gleicht. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass atmosphärische Plasmabehandlung zur Vorbehandlung auf lokaler Ebene auf unterschiedlichen Oberflächen wie z. B. Metallen, Polymeren, Glas, Keramik und hybriden Materialien zum Einsatz kommt.

plasma in aktion - hier mit Atmosphärische Plasmabehandlung
Atmosphärische Plasmabehandlungen

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Methoden der Oberflächenaktivierung

Methoden der Oberflächenaktivierung

Während es mehrere Technologien zur Behandlung von Metalloberflächen gibt, gehören zu den meist verwendeten bei Polymeren und Metallen:

1. Die chemische Aktivierung

Polymere bestehen aus Kohlenwasserstoffen mit geringer Oberflächenspannung, doch für Klebstoffe wird eine hohe Oberflächenspannung benötigt. Eine Methode, um die Oberfläche von Metallen und Plastik zu erhöhen, ist unterschiedliche Funktionsgruppen auf dem behandelten Material zu erstellen. Die Technik ist kostengünstig, doch die Nebenprodukte bei der chemischen Aktivierung sind nicht flüchtig. Es wird daher empfohlen, die Oberfläche schnell von dem Material zu reinigen, nachdem die Aktivierung erfolgt ist. Read more

Grundlagen der Oberflächenaktivierung

Grundlagen der Oberflächenaktivierung

Während Plastik Metalle wie Aluminium und Kupfer aufgrund seines geringen Gewichts bei vielen Produktionsvorgängen ersetzen kann, kann es nicht die Verlässlichkeit dieser Metalle erreichen. Um diese Verlässlichkeit zu verbessern, kann einer Oberflächenaktivierung durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die Technik auch dazu benutzt werden, um die physikalischen Eigenschaften eines Metalls zu verbessern, dazu gehören Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit u.s.w. Alle Industrien verlassen sich auf diese Technologie, um Prozesse wie Metallisieren, Reinigungen und Klebkraftverbesserungen durchzuführen.

Was ist Oberflächenaktivierung?

Metall- oder Plastikoberflächen werden mit unterschiedlichen Chemikalien, Plasma oder UV-Strahlen behandelt, die die Energie auflädt und die atomare Struktur des Materials bis auf Mikronebene verändert. Es erhöht die Polarität einer behandelten Oberfläche und somit ihre Benetzbarkeit.

Im kommerziellen Rahmen kann Oberflächenaktivierung im wesentlichen zur Erhöhung der Oberflächenspannung von Metallen und Plastik einsetzt werden. In der Automobilindustrie, bei der Herstellung von medizinischen Geräten und in der Luftfahrtindustrie wird Oberflächenaktivierung auch dazu verwendet, um ein Material empfänglich für Bedruckungen und Klebstoffe zu machen.

Propellen
Propellen

Flugzeuge waren auch durch enie oberflächenaktivierung!
Flugzeuge waren auch durch enie oberflächenaktivierung!

Anwendungen für Plasmabehandlungen

Die Anwendungsgebiete von Plasmabehandlung sind nicht mehr nur auf Labore beschränkt. Die Methode ist seit ihrer Erfindung ein grundlegendes Werkzeug für Produktionsprozesse. In der Vergangenheit wurde Plasmabehandlung zur Fabrikation von mikroelektronischen Geräten verwendet, später jedoch kam sie auch in der medizinischen, plastikverarbeitenden, Automobil- und Textilindustrie für unterschiedliche Zwecke u.s.w. zum Einsatz, zu nennen wären beispielsweise Oberflächenaktivierung, Reinigung, Ätzungen und Beschichtungen u.s.w.

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Heutzutage kommt Plasma insbesondere bei der Behandlung von Plastikoberflächen, bei der Reinigung von Spritzennadeln aus Edelstahl, zur Behandlung von Plastiklinsen, Textilien, Ballon-Kathetern für Angioplastie, Filtermedien und Golfbällen zum Einsatz. Plasmabehandlung ist so weit verbreitet, dass Sie Schwierigkeiten haben werden, Produkte zu finden, die vor ihrer Fertigstellung diesen Prozess nicht durchlaufen haben.

Plasmabehandlung wird auch eingesetzt auf den Gebieten der:

  • Unterhaltungselektronik
  • Industrielle Elektronik
  • Medizinische und biopharmazeutische Industrien
  • Textilindustrie
  • Hydrophile Beschichtungen
  • Filtrierung
  • Auto- und Flugzeugindustrie
  • Energiequellengewinnung
  • Abweisende Beschichtungen (flüssig) und auf vielen anderen Gebieten.

Plasmareinigung

Plasmareinigung ist eine Methode, bei der eine hohe Energie auf eine Oberfläche geleitetet wird, die gereinigt werden soll. Der Energiefluss oxidiert durch Sauerstoff Plasma alle organischen Abfälle, die sich auf der Oberfläche angesammelt haben. Durch die Anwendung eines Inertgasplasmas oder eines Argonplasmas können Verunreinigungen mechanisch weggewischt werden. Abhängig von den Reinigungsauflagen kann eine breite Palette an Gasen oder Gasgemischen zum Einsatz kommen.

plastic oberflaeche

Aktivierte Plasma-Ionen und Atome agieren als eine Art Sandstrahl, der von der Natur aus molekular ist, dieser durchbricht die Wand der organischen Verunreinigungen auf der Oberfläche. Während dieses Prozesses werden die Verunreinigungen vaporisiert und dabei von der Oberfläche entfernt. Die Intensität einer Plasmabehandlung hängt von dem Durchfluss des Gas, dem Vakuumsgrad, der Reaktorgeometrie, der Pumpgeschwindigkeit, der Verdünnungs- und Reaktionsmittel u.s.w. ab.

Plasmareinigung kann eingesetzt werden für:

  • die Entfernung einer Oxidierung an der Oberfläche
  • zur Vorbereitung von Oberflächen wie Elastomer und Plastik
  • Reinigung von Keramik
  • Reinigung von metallischen Oberflächen auf hyperfeinem Niveau
  • Oberflächenvorbereitung von Glasprodukten, beispielsweise ophtalmischen Gegenständen

Plasmaätzung

Plasmaätzung wird normalerweise dazu genutzt, eine Oberfläche auf mikroskopischer Ebene zu härten. Die Oberflächen von Komponenten werden mit reaktivem Gas geätzt. Das Material wird sorgfältig abgetrennt und seine Form in ein Gas verändert, so dass das Vakuumsystem es einfach fortsaugen kann. Durch diesen Vorgang kann die Oberfläche des Materials signifikant vergrößert werden, so dass das Material schließlich eine bessere Benetzbarkeit aufweist. Man kann immer mehr über Plasmaätzung bei www.tantec-gmbh.de lesen.

Im Grunde werden Ätzungen auf Oberflächen benutzt, die nicht bedruckt oder beklebt werden können. Diese Oberflächen erfordern eine Vorbehandlung, bevor Kleber, Farbe oder Tinten aufgetragen werden können. Ätzen vereinfacht und beschleunigt den Prozess. Viele Plasmasysteme sind mit einer reaktiven Elektrode zum Ionenätzen ausgestattet, was es in Laborumgebungen zu einem kostengünstigen Werkzeug für Forschungszwecke macht.

plastic

Plasmaätzen ist in vielen Prozessen eine sinnvolle Ergänzung, insbesondere bei der Strukturierung von Silikon, bei Anwendungen auf Polytetrafluorethylen- oder PTFE-Komponenten, Photoresist Ashing und vielen anderen.

 

 

 

Beflammung mit Plasmabehandlung

Beflammung mit Plasmabehandlung

Ein Überblick über die Oberflächenaktivierung durch Plasmaflammen

Beflammung mit Plasmabehandlung ist eine der verlässlichsten Oberflächenaktivierungs-Technologien, die in zahlreichen Industrien zur Modifizierung von Oberflächenspannung bei Metallen und Plastik zum Einsatz kommt. Die Technik basiert auf der Herstellung von Plasma durch eine Verbrennung von Treibstoffen bei sehr hohen Temperaturen. Der Brennstoff wird in Abstimmung auf die physischen und chemischen Eigenschaften der zu behandelnden Oberfläche ausgewählt. Plasma besteht aus hoch energetischen ionisierten Partikeln.

In der Physik ist Plasma ein Teilchengemisch auf atomar-molekularer Ebene, dessen Bestandteile teilweise geladene Komponenten, Ionen und Elektronen sind.

Sobald Material in ein Plasmamedium gegeben wird, transferieren die Plasmapartikel ihre Energie auf die Oberflächenmoleküle des Materials und erhöhen so die Oberflächenspannung des Materials, so dass diese für Klebungen und Lackierungen empfänglich wird.

Systemkonfiguration

Eine Beflammungssystem zur Plasmabehandlung besteht aus den folgenden Modulen:

  • Einspritzer: eine Edelstahldüse, die den Treibstoff für die Plasmaherstellung einspritzt. Brennstoffe werden über die Düse eingespritzt und in der Gegenwart von Sauerstoff oder Luft verbrannt.
  • Brenner: der Treibstoff wird auf eine sehr hohe Temperatur (1.816°C) erhitzt. Dabei wird der Brenner fortlaufend kontrolliert, da schon geringe Abweichungen in der Temperatur die reaktiven Eigenschaften des Plasma verändern können.
  • Plasmaausgang: Plasma kommt aus dem Einspritzer. Andere Gase, die bei der Verbrennung entstehen, werden über den kleinen Ausgang abgelassen.

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Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung in der Automobilindustrie

Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung in der Automobilindustrie

Mit der steigenden Nachfrage nach Maßanfertigungen und Automatisierung in der Automobilindustrie steigt auch die Nachfrage nach fein austarierten Methoden für die Fertigung von qualitativ hochwertigen Fahrzeugen. Die Automobilindustrie benötigt dazu eine Vielzahl von belastbaren Vorbehandlungsprozessen zur Produktion von robusten und zuverlässigen Autos. Einer dieser Prozesse ist Plasmabehandlung. Auch wenn die Autohersteller Plasmabehandlung in der Automobilindustrie zur Behandlung von Oberflächen von Fahrzeugteilen seit Jahren einsetzen, kann Plasmabehandlung auch für die Verbesserung der Verbindungsstärke zwischen Fahrzeugteilen benutzt werden.

Was ist Plasmabehandlung?

Plasma ist gewissermaßen der vierte Aggregatzustand einer Materie. Lat der Gesetze chemischer Reaktionen kann ein Element seinen Aggregatzustand ändern, wenn ausreichend Energie zugefügt wird. Wenn ein Element gasförmig vorliegt, wird extrem viel Energie benötigt, damit es seinen Zustand in Plasma wandelt. Plasma besteht aus teilweise ionisierten Atomen, die eine hohe Energie besitzen. Wenn diese aufgeladenen Partikel in Kontakt mit einer Metalloberfläche kommen, transferieren sie ihre Energie auf die Metallatome und verändern so die chemischen und physischen Eigenschaften des Materials. Diese Modifikationen der chemischen Eigenschaften machen das Material empfänglich für Lacke und Klebstoffe. Das ist der Grund, weshalb Plasmabehandlung einer der am meisten verwendeten Vorbehandlungsprozesse in der Automobil- und Luftfahrtindustrie ist.

Autoteile behandln
Autoteilen werden auch mit Plasma behandelt

Wie erhöht Plasmabehandlung die Oberflächenspannung?

Autos werden aus Metall und Plastik gefertigt, und beide Materialien haben eine geringe Oberflächenspannung. Eine geringe Oberflächenspannung bedeutet, dass Drucktinte oder Lacke schlechter an der Oberfläche des Materials haften bleiben. Plasmabehandlung wird in der Automobilindustrie dazu eingesetzt, die Oberflächenspannung zu erhöhen, um sie bedruckbar, beklebbar und lackierbar zu machen.

Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung in der Automobilindustrie

Im Gegensatz zur weitverbreiteten Auffassung, dass Plasmabehandlung nur für die Vorbereitung zum Tintendruck eingesetzt wird, hat die Technologie weitere Anwendungsgebiete. Einige Anwendungsgebiete für Plasmabehandlungen in der Automobilindustrie sind:

  • Oberflächenbehandlung
  • Oberflächenreinigung
  • Klebung von Fahrzeugteilen

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