Eine Plattform, unzählige Oberflächen
Brünieren ist das Bilden einer schwachen Schutzschicht auf eisenhaltigen Oberflächen. Je nach Eisengehalt und Verfahren ist die Farbe ein sehr dunkles oder helles Schwarz, teilweise mit einem rötlichen Stich. Streng genommen ist das Brünieren keine Oberflächenbeschichtung, da sich durch das Verfahren nur der Stahl an der Oberfläche schwarz färbt. Umgangssprachlich wird auch von Edelrost gesprochen. Aufgrund der geringen Sichtdicke von ca. 1 µm bleiben die Bauteile nahezu maßhaltig. Die Oberfläche ist sehr spröde und daher nur gering korrosionsbeständig. Mit Beölen oder Befetten lässt sich die Korrosionsbeständigkeit aber deutlich erhöhen. Die Schichten sind gut biege- und abriebfest. Außerdem sind sie bis ca. 300 °C temperaturbeständig.
Das Eloxieren oder Anodisieren ist ein Verfahren, um Aluminiumbauteile besser vor Korrosion zu schützen und dient zu dekorativen Zwecken. Die entstandene Schicht wird Oxidationsschicht genannt. In Kontakt mit Sauerstoff oxidiert Aluminium auch auf natürliche Weise, aber nicht homogen. Durch das industrielle Verfahren kann der Oxidierungsprozess genau bestimmt werden. Dabei werden Schichtdicken zwischen 5 und 25 µm aufgetragen. Diese dringen ca. zur Hälfte in das Bauteil ein und zur anderen Hälfte trägt es auf. Dadurch ist die Oberfläche sehr robust und die Maßhaltigkeit wird annähernd eingehalten. Eloxalschichten dienen auch der elektrischen Isolation. Die Isolationsfähigkeit ist stark abhängig von der Sichtdicke, dem Beschichtungsprozess und der Aluminiumlegierung. Die Farbauswahl beim Eloxieren ist sehr vielfältig. Oftmals wird schwarz oder farblos gewählt. Im Markt für Endkonsumenten kommen mehr Farben zum Einsatz, um die Produkte optisch zu veredeln.
Das industrielle Lackieren ist eines der gängisten Beschichtungsverfahren. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Bauteile zu lackieren. Die häufigsten Methoden sind das Eintauchen der Bauteile im Lack oder das Sprühverfahren. Beim Sprühverfahren wird in der Regel mit Druckluft und einer Lackierpistole gearbeitet. Bei dem Verfahren kann auch mit elektrostatischer Aufladung lackiert werden, wodurch ein Auftragswirkungsgrad von bis zu 95 % erreicht wird. Somit ist dieses Verfahren besonders ressourcenschonend und effektiv. Das Ausgangsmaterial vom Lack ist entweder flüssig oder pulverförmig. Die Vorteile bei Nasslackierungen sind die sehr gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse und die sehr gute Optik. Die Vorteile bei Pulverbeschichtungen sind die günstigen Verarbeitungskosten und die höhere Robustheit gegenüber Kratzern und Abrieb.
Beim Nitrieren werden die Oberflächenhärte und die Korrosionsbeständigkeit von Stahlbauteilen erhöht. In der Fachsprache wird das Verfahren auch als Aufsticken bezeichnet. Je nach Behandlungszeit können Sichtdicken zwischen 10 und 30 µm erreicht werden. Bei dem Verfahren wird mit Stickstoff und einer Temperatur zwischen 500 und 520 °C gearbeitet. Die Behandlungsdauer liegt zwischen 1 und 100 Stunden. Es gibt das Salzbadnitrieren, das Gasnitrieren und das Plasmanitrieren, die je nach Anwendungsgebiet und geforderten Eigenschaften eingesetzt werden.
Das Passivieren ist eine Schutzschicht auf Metallen. Diese kann spontan und unter natürlichen Umweltbedingungen passieren. Beste Beispiele sind die entstandene Patina bei alten Kupferteilen oder Chrombauteilen, die sehr lange glänzend bleiben. Beim industriellen Verfahren wird die Entstehung dieser Schutzschicht kontrolliert erzeugt. Häufig findet dieses Verfahren beim Edelstahl, bei Zinklegierungen und beim Aluminium Anwendung. Beim Aluminium wird es aber Eloxieren / Anodiseren genannt. Oftmals werden Bauteile auch vor Lackierprozessen passiviert, um eine gute Lackhaftung zu erzeugen.
Beim Pulverbeschichten wird der Pulverlack elektrostatisch aufgeladen und auf das Bauteil aufgetragen. Im Vorfeld muss das Bauteil sehr gut entfettet und gegebenenfalls mit einem Korrisionsschutz behandelt werden. Das kann zum Beispiel durch Passiveren oder Eloxieren erfolgen. Der Vorteil dieser Verfahren ist, dass neben dem Korrisionsschutz auch eine erhöhte Lackhaftung erzielt wird. Nach dem Beschichten erfolgt das Einbrennen im Ofen zwischen 140 und 200 °C. Die Einbrenndauer liegt, je nach Ofen- und Bauteiltemperatur, zwischen 15 und 25 Minuten. Nachteil bei sehr dünnwandigen Bauteilen ist ein möglicher Verzug durch die Wärmeeinwirkung. Bei Schweißbauteilen kann es an den Schweißstellen zu Ausdünstungen im Ofen kommen, wodurch Blasen im Lack entstehen und diese platzen. So kann es zu kleinen Löchern oder kraterähnlichen Unebenheiten kommen. Des Weiteren sind schlecht leitende Materialien nur schwer zu beschichten. Pulverlacke sind aber sehr robust gegen Kratzer und Abrieb. Außerdem sind sie umweltfreundlich und kostengünstig.
Durch Titanbeschichtungen erhalten Bauteile eine erhöhte Oberflächenhärte, sie werden korrosionsbeständiger und sind biokompatibel. Außerdem wird die Beschichtung auch für optische Zwecke verwendet. Eine Schichtdicke von maximal 4 µm ist dabei ausreichend. Höhere Schichtdicken bieten keinen wesentlich höheren Schutz, sondern neigen eher zur erhöhten Rissbildung. Für die Beschichtung werden die Bauteile im Vakuum mit Titannitrid bedampft. Die Temperatur liegt, je nach Verfahren, zwischen 200 und 450 °C.
Bei diesem Verfahren werden die Bauteile meistens erst elektrochemisch mit einer Nickel- oder einer Nickel-Kupfer-Beschichtung vorbehandelt, um eine bessere Haftung zu gewährleisten. Die Beschichtungen haben aber auch Auswirkungen auf die Oberflächenoptik. Im Anschluss wird das Chrom aufgetragen. Die Schichtdicke beträgt dabei 0,3 bis 1 µm, weshalb die Bauteile nahezu maßhaltig bleiben. In der Vergangenheit wurden viele Bauteile mit Chrom (VI) beschichtet. Seit 2011 wurde es aber in der REACH-Verordnung als potenziell gefährlicher Stoff eingestuft, jedoch noch nicht verboten. In Ausnahmefällen kann somit noch mit Chrom (VI) beschichtet werden. Heutzutage wird überwiegend mit dem weniger gefährlichen Chrom (III) beschichtet. Die Eigenschaften von verchromten Bauteilen sind hoher Glanzgrad, hoher Korrosionsschutz, hohe Härte und Abriebfestigkeit. Grundsätzlich eignen sich die Materialien Messing, Kupfer, Eisen, Stahl und Edelstahl zum Verchromen.
Vernickelte Bauteile sind beständig gegen Luft, Wasser, verdünnte Säuren und die meißten Laugen. Aufgrund der silbrig-weißen Optik wird es auch oft zu dekorativen Zwecken eingesetzt. Erst ab einer Schichtdicke von 25 µm ist ein effektiver Korrisionsschutz gegeben. Daher wird diese Beschichtung oft in einem Mehrschichtsystem, beispielsweise Kupfer-Nickel oder Kupfer-Nickel-Chrom, verwendet. Es wird zwischen dem galvanischen und dem chemischen Verfahren unterschieden. Bei dem galvanischen Verfahren wird mit einer elektronischen Spannung gearbeitet. Dieses Verfahren ist kostengünstiger, aber mit dem chemischen Vernickeln lassen sich verbesserte Eigenschaften hervorbringen.
Beim Verzinken wird vor allem Stahl mit einer Zinkschicht überzogen. Die Zinkschicht ist ein passiver Korrosionsschutz und dient dem edleren Eisen als Opferanode. Es gibt verschiedene Verfahren. Diese unterscheiden sich durch unterschiedliche Schichtdicken und weitere Korrosionsschutzeigenschaften. Je nach Verfahren und Bauteilmaterial sind Schichtdicken zwischen 7 und 150 µm notwendig. Grundsätzlich wird durch das Verzinken eine hohe mechanische Belastbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erzielt.