Oberflächentechnik

Oberflächentechnik,

 

Gesamtheit von Verfahren, mit deren Hilfe Oberflächeneigenschaften in einem gewünschten Sinne verändert werden können. Häufig werden zur Oberflächentechnik auch Verfahren der Untersuchung und Messung (Oberflächenmessung) von Oberflächen beziehungsweise oberflächennahen Bereichen gezählt. Beeinflusst werden einzeln oder in Kombination das Korrosionsverhalten (Korrosion), das tribologische Verhalten (Verschleiß), die ästhetisch-dekorative Wirkung und eine Reihe funktioneller Eigenschaften (elektrische oder thermische Leitfähigkeit, Reflexionsvermögen, physiologisches Verhalten, Kontaminationsverhalten, katalytisches Verhalten u. a.). Es werden unterschieden: Verfahren, die zu einer Modifizierung der Oberflächeneigenschaften führen (Oberflächenbehandlung) und solche, durch die Material aufgetragen wird (Beschichtungsverfahren); die Grenzen sind fließend. I. Allgemein entstehen Werkstoffverbunde, die andere Eigenschaften haben als der Schichtwerkstoff oder der Grundwerkstoff allein hätte; die Änderung der Gesamteigenschaften ist immer zu berücksichtigen (z. B. Einfluss innerer Spannungen im Oberflächenbereich auf das Festigkeitsverhalten, »Tragfähigkeit« des Grundwerkstoffes - harte Schichten auf weicheren Werkstoffen und umgekehrt). Vor Anwendung der oben genannten Verfahren ist in der Regel eine Oberflächenvorbehandlung durchzuführen. Vielfach sind die Verfahren der Oberflächentechnik multivalent nutzbar (z. B. Spritzen von Anstrichstoffen oder Emails). Die Schichten können als Einzelschichten aufgebracht werden, in der Regel werden aber Schichtsysteme, Legierungs-, Composit- oder auch Gradientenschichten erzeugt.

 

Zu den Verfahren der Oberflächenbehandlung gehören das Umformen (z. B. Glattwalzen, Druckpolieren, Kugelstrahlen), die Wärmebehandlung (rein thermisch: Flammenhärten, Induktionshärten; thermochemisch: Einsatzhärten, Nitrierhärten, Härten; Diffusionsverfahren: Alitieren, Inchromieren, Sherardisieren, Borieren), bestimmte chemische und elektrochemische Verfahren (Beizen, Glänzen, Elektropolieren, anodisches Umwandeln, Eloxieren) und die Behandlung mit energiereichen Strahlen (Laser- oder Elektronenstrahlhärten, -umschmelzen oder -umschmelzlegieren, Ionenimplantation). In diese Verfahrensgruppe können auch Verfahren der Vor-, Zwischen- und Nachbehandlung gerechnet werden wie Bürsten, Schleifen, Polieren, Ultraschallreinigen, Flammstrahlen, Beizen, Entfetten und verschiedene Abtragverfahren.

 

Die Schichten zur Oberflächenbeschichtung unterteilt man in anorganisch-nichtmetallische (Phosphate, Emails, Keramiken), organischen (Hochpolymere, Lacke, Kunststoffpulver, Silikate, Schutzöle) und metallische Schichten (Zink, Kupfer, Messing, Chrom). Die anorganisch-nichtmetallischen Schichten werden beispielsweise durch chemisches Umwandeln (Oxidschichten, Konversionsschichten wie Phosphat-, Chromat- und Oxalatschichten, Phosphatieren), anodisches Umwandeln (Oxidschichten auf z. B. Aluminium, Einfärbung möglich), Aufschmelzen (Email), thermisches Spritzen (Hartstoffe, Keramik wie Oxide und Carbide), CVD-Verfahren und PVD-Verfahren (Karbide, Nitride, Oxide) erzeugt.

 

Anstrichstoffe können durch Streichen, Rollen, Tauchen (einfaches Tauchen, Elektrotauchen beziehungsweise Elektrocoating), Fluten, Spritzen; Kunststoffpulver (Pulverlacke) durch elektrostatische Spritzen, Wirbelsintern und Flammspritzen aufgetragen werden. Weitere Beispiele für die Beschichtung mit organischen Stoffen sind das Gummieren, das Tauchen in Schmelzmassen und das Aufpolymerisieren.

 

Metall. Schichten werden vorwiegend durch galvanische Verfahren (Galvanotechnik, Verkupfern, Vernickeln, Verchromen) oder stromlose chemische Verfahren (z. B. reduktive Nickel- oder Silberabscheidung), durch Eintauchen in schmelzflüssiges Metall (Schmelztauchverfahren, Feuerverzinken), thermisches Spritzen (Metallspritzverfahren), CVD- und PVD-Verfahren, Diffusionsverfahren, mit Unterstützung durch Elektronen- und Laserstrahlen und durch Plattieren aufgebracht.

 

Ein Sonderfall der Oberflächentechnik sind die nur begrenzte Zeit schützenden und zumeist zusätzlich zum vorhandenen Korrosionsschutz aufgebrachten Öl-, Fett- und Wachsschichten.