RoHS-konforme Beschichtungen

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RoHS ist die Abkürzung für Restriction of Hazardous Substances. Dahinter verbirgt sich die Richtlinie 2011/65/EU, die sich mit der Beschränkung des Einsatzes von bestimmten gefährlichen Stoffen in Elektro- und Elektronikgeräten befasst. Die Altgeräte enthalten in der Regel wertvolle Bunt- und Edelmetalle sowie Metalle aus Seltenen Erden, die möglichst vollständig zurückgewonnen werden sollen. In der Beschichtung, in Lötverbindungen und in Isolierungen enthaltene Gefahrstoffe, könnten beim Recycling von Elektro- und Elektronikschrott in die Umwelt gelangen und Gesundheitsschäden hervorrufen.

RoHS-konform gestaltete Produkte

Das umweltschonende Recyceln von ausgedienten Elektro- und Elektronikgeräten gestaltet sich einfacher, wenn bei der Herstellung der Geräte auf den Einsatz von Gefahrstoffen verzichtet wird. Würden die Geräte gefährliche Stoffe enthalten, müssten kostenintensive Vorkehrungen gegen deren Freisetzung getroffen werden.

Im Einklang mit anderen EU-Richtlinien, die die Verwendung von Gefahrenstoffen einschränken, wurde die Richtlinie 2011/65/EU speziell für Elektrogeräte und elektronische Ausrüstungen beschlossen. Deutschland hat die Forderungen der RoHS-Richtlinie in der Elektro- und Elektronikgeräte-Stoff-Verordnung (ElektroStoffV) umgesetzt.

RoHS-konform sind danach Produkte, deren Gehalt an

• chrom(VI)-haltigen Verbindungen,
• Schwermetallen (Blei, Cadmium, Quecksilber, Kobalt),
• bestimmten Weichmachern in Kunststoffen (Di(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP), Butylbenzylphthalat (BBP), Dibutylphthalat (DBP) und Diisobutylphthalat (DIBP)) sowie
• bestimmten Flammschutzmitteln in Isolierungen (Polybromiertes Biphenylen (PBB), Polybromiertes Diphenylethern (PBDE))

unterhalb festgelegter Grenzwerte liegt.

Elektro- und Elektronikgeräte gemäß ElektroStoffV

Unter dem Begriff “Elektro- und Elektronikgeräte” versteht die Verordnung Produkte, welche elektrischen Strom oder elektromagnetische Felder nutzen, erzeugen, übertragen oder messen, wobei die elektrische Spannung bei höchstens 1 kV Wechselspannung oder 1,5 kV Gleichspannung liegt.

In § 1 der Verordnung sind die Kategorien der betreffenden Elektrogeräte und Elektronikgeräte gesondert aufgelistet. Für die Oberflächentechnik sind vor allem die Produkte interessant, die Bauteile mit einer Beschichtung für den Korrosionsschutz enthalten. Das sind zum Beispiel Haushaltsgroßgeräte, elektrische und elektronische Werkzeuge, Messgeräte und elektronische Ausgabegeräte. Vor allem ist die Beschichtung der Bleche, aus denen Gehäuse aufgebaut werden, von den Forderungen der RoHS betroffen.

Bedeutung für die Oberflächenbeschichtung

Für die Oberflächentechnik ist die Forderung nach chrom(VI)-freien Verbindungen von Bedeutung. Metallische Werkstoffe für die Gehäuse von Elektrogeräten wurden bis vor wenigen Jahren häufig durch Gelbchromatieren vor Korrosion geschützt. Dabei entsteht durch die Einwirkung von Chromsäure und bestimmten Zusätzen eine dauerhafte, äußerst widerstandsfähige, chrom(VI)-haltige Konversionsschicht auf der Oberfläche. Die fast unsichtbare Chromatschicht hat einen goldgelben Schimmer. Daraus leitet sich der Name für das Verfahren ab.

Der Begriff “Konversionsschicht” bezeichnet eine Beschichtung, die sich durch die Umwandlung oberflächennaher Bereiche der Werkstoffe ausbildet, wenn die Prozesschemikalien und das Material miteinander reagieren. Mit Schichtdicken von 0,01 bis 1,25 µm ist die Gelbchromatierung sehr wirtschaftlich.

Hauptanwendungsgebiet der Gelbchromatierung war der Korrosionsschutz von verzinktem Eisen. Außerdem eignet es sich für die Beschichtung von Aluminium, Silber, Magnesium und Cadmium. Die Chromatschicht eignet sich auch hervorragend als Haftgrund für eine anschließende Farbgebung.

Seit nachgewiesen wurde, dass sechswertiges Chrom in löslicher Form äußerst giftig und krebserregend ist, soll dieses Verfahren der Oberflächentechnik durch weniger gefährliche Beschichtungsverfahren ersetzt werden. Die Forderung findet sich sowohl in der REACh-Verordnung als auch in der EU-Altfahrzeugverordnung und in der RoHS-Richtlinie.

Oberflächenbeschichtung RoHS-konform herstellen

Als Ersatz für eine chrom(VI)-haltige Beschichtung greift die Oberflächentechnik häufig auf dreiwertige Chromverbindungen zurück, die durch die chemische Reaktion einer Mischung aus Chrom-, Phosphor- und Flusssäure mit dem Werkstoff erzeugt wird. Diese Verfahren werden als Grünchromatierung oder als Dickschichtpassivierung bezeichnet. Die Oberfläche erhält bei der Behandlung einen blaugrünen Schimmer. Die Dicke der Konversionsschicht beträgt mindestens 5 µm. Der vergleichsweise geringere Korrosionsschutz kann durch eine zusätzliche Versiegelung verstärkt werden.

Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit chrom(III)-haltiger Konversionsschichten lässt sich erreichen, wenn die vorausgehende Beschichtung von Eisenwerkstoffen mit Zinklegierungen statt mit reinem Zink durchgeführt wird. Als Legierungselemente eignen sich zum Beispiel Eisen oder Nickel.

RoHS-konform sind auch Beschichtungen, die durch Zinkphosphatieren erzeugt werden. Einige dieser Konversionsverfahren haben den Vorteil, dass sie sich für den Korrosionsschutz von Bauteilen eignen, die aus unterschiedlichen Werkstoffen (Stahl, verzinkter Stahl, Aluminium) zusammengesetzt sind. Die gleichmäßigen Phosphatschichten bilden eine gute Basis für alle Arten von Lackierungen.

Die Entwicklung von Beschichtungen, die den gleichen oder einen höheren Schutz vor Korrosion als sechswertige Chromatierungen bieten und gleichzeitig den Anforderungen der ElektroStoffV genügen, wird laufend fortgesetzt. Eine Möglichkeit besteht zum Beispiel in der Verwendung von komplexen Titan- oder Zirkoniumfluoriden. Diese Stoffe bilden Passivierungsschichten aus Titanoxid oder Zirkoniumoxid auf den Werkstückoberflächen.

Nachweis der RoHS-Konformität in der Oberflächentechnik

Hersteller, Importeure und Vertreiber von Elektrogeräten und Elektronikgeräten sind verpflichtet, sicherzustellen, dass die jeweiligen Produkte RoHS-konform sind. Die Hersteller bestätigen im Rahmen einer Konformitätserklärung, dass die von ihnen produzierten Elektro- und Elektronikgeräte keine der genannten Gefahrenstoffe enthalten, bzw. die vorgegebenen Grenzwerte unterschritten sind.

Voraussetzungen für diese Erklärung sind

• eine technische Dokumentation, aus der hervorgeht, wie die Forderungen erfüllt wurden,
• eine interne Fertigungskontrolle,
• eine Kennzeichnung, (Serien-, Chargen oder Typnummer und Herstellerangaben) die die Rückverfolgbarkeit des Produktes ermöglicht und
• die Kennzeichnung durch das CE-Zeichen, das die Konformität des Produktes mit den Vorgaben der Europäischen Union verdeutlicht.
• Importeure und Vertreiber dürfen die Produkte nur dann in Verkehr bringen, wenn sie überprüft haben, dass der Hersteller der betreffenden Elektrogeräte alle Anforderungen erfüllt hat.

Vorgehensweise und Inhalt von Konformitätserklärung und Konformitätsbewertung sind in den Richtlinien der Europäischen Union allgemeinverbindlich geregelt. Alle Unterlagen, die zum Nachweis der Konformität erstellt wurden, müssen mindestens zehn Jahre aufbewahrt und auf Anforderung den zuständigen Behörden vorgelegt werden.