18. JANUAR 2019

zurück

kommentieren drucken  

Alternative zur Hartverchromung


Technik/Laser

Aufgrund des Chrom(VI)-Verbots wird derzeit vermehrt nach Alternativen zur Hartverchromung gesucht.Eine ist das Top Speed Cladding – eine Hochgeschwindigkeitsvariante des Laserauftragschweißens.
Mehrseitiger Artikel:
1 2 3  

Damit Metallbauteile Abrieb und Korrosion standhalten, werden vielfach spezielle Oberflächenbeschichtungen aufgetragen. Als eines der effektivsten Verfahren hat sich die Hartverchromung herauskristallisiert. Infolge der EU-rechtlichen Nutzungseinschränkungen für Chrom-VI wird inzwischen allerdings vermehrt nach Alternativbeschichtungstechniken gesucht. Das schließt auch die Entwicklung neuer Verfahren ein. Zu ihnen gehört das Top Speed Cladding von GTV als Hochgeschwindigkeitsvariante des Laserauftragschweißens. Der Prozess wurde unter Einsatz von Laserline-Hochleistungsdiodenlasern speziell für die Beschichtung rotationssymmetrischer Bauteile entwickelt. Er erreicht bei Laserleistungen von 3 bis 10 Kilowatt eine Oberflächengeschwindigkeit von mehr als 20 Metern pro Minute und zeichnet sich durch einen außergewöhnlich hohen Pulverwirkungsgrad aus.

Ausgelöst wurde die Suche nach neuen Beschichtungsverfahren, als Chrom-VI 2013 in den Anhang XIV der Europäischen Chemikalienverordnung REACH aufgenommen wurde, in dem besonders besorgniserregende Stoffe verzeichnet sind. Das Chrom(VI)-Verbot trat dann mit dem Erreichen des Sunset-Dates Mitte September 2017 endgültig in Kraft. Das als stark gesundheitsgefährdend eingestufte Material darf fortan nicht mehr ohne Zulassung verwendet werden. Die Zulassungspflicht soll die von Chrom-VI ausgehenden Risiken minimieren und den Einsatz von Ersatzsubstanzen oder -technologien vorantreiben. Anwender der Hartverchromung tun sich allerdings schwer, einen qualitativ gleichwertigen Ersatz zu finden, da galvanische Beschichtungen kostengünstig zu realisieren sind und gleichzeitig als besonders hochwertig gelten. Sie erreichen hohe Härtegrade von 900 bis 1.000 HV0.3 und schützen effektiv vor aggressiven chemischen Stoffen.

Folglich müssen sich Verfahrenstechniken, die als Ersatz infrage kommen, dem Vergleich mit den hohen Qualitätsmerkmalen der Hartverchromung stellen. Dabei stehen nicht nur Neuentwicklungen wie das Top Speed Cladding, sondern auch altbekannte Beschichtungsverfahren im Fokus: Neben dem galvanischen Zink-Nickel-Beschichten wird besonders mit pulverbasierendem Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (High-Velocity-Oxygen-Fuel = HVOF) und Laserauftragschweißen experimentiert. Die zwei pulverbasierenden Beschichtungstechniken konnten sich bereits in einer Vielzahl von Anwendungen bewähren und sind seit langem etabliert. Trotzdem bezweifeln zahlreiche Anwender, dass HVOF-gespritzte oder laserbasierende Schichten technisch und wirtschaftlich mit Hartchromschichten konkurrieren können.

HVOF-Spritzschichten haben den Vorteil, innerhalb kurzer Prozesszeiträume aus einer Vielzahl von Materialien herstellbar zu sein. Es können Metalle, Legierungen, Keramik, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe genutzt werden. Die Beschichtungsmaterialien werden mit einem Spritzbrenner aufgeschmolzen und anschließend per Gasstrom auf die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks geschleudert. So bleibt eine strikte Trennung zwischen Schichtmaterial und Substrat bestehen und die Schutzschicht frei von Verunreinigungen. Die sehr dünnen Spritzschichten erreichen je nach verwendetem Beschichtungsmaterial zum Teil einen sehr hohen Härtegrad. Dabei sind die HVOF-gespritzten Hartmetallschichten mit mehr als 1.400 HV0.3 sogar den Hartchromschichten überlegen und garantieren speziell bei tribologischen Belastungen eine außerordentliche Verschleißfestigkeit. Diese wird auch durch die Risse nicht beeinträchtigt, die zuweilen beim Erkalten der Schichten entstehen. Bei Antikorrosionsbeschichtungen muss allerdings aufgrund der Risse mehrlagig gearbeitet und der Vorteil dünner Schichten aufgegeben werden. Auch bei starken Stoß- oder Querkräften kann die rein mechanische Verklammerung von Schicht- und Grundmaterial nicht die nötige Stabilität garantieren. Daher reichen Thermische Spritzschichten unter diesen Aspekten nicht an die Qualität der Hartverchromung heran. Auch der Pulverwirkungsgrad gibt Anlass zu Kritik, da je nach Anwendung bis zu 50 Prozent des Materials verloren gehen.


Mehrseitiger Artikel:
1 2 3  
Ausgabe:
bbr 07/2018
Unternehmen:
Bilder:
Bild: GTV Verschleißschutz
Bild: GTV Verschleißschutz
Bild: GTV Verschleißschutz
Bild: GTV Verschleißschutz

kommentieren drucken  


ANZEIGE

 

 
» Finden Sie weitere Fachartikel in unserem Artikelarchiv

  Jetzt Newsletter
abonnieren!


Themenvorschau bbr (PDF)

bbr Bänder Bleche Rohre - Themenvorschau

   Themenvorschau 1-2019

bbr Sonderhefte und Supplements