{"id":3226,"date":"2021-02-12T09:21:40","date_gmt":"2021-02-12T08:21:40","guid":{"rendered":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/?p=3226"},"modified":"2021-02-17T17:28:39","modified_gmt":"2021-02-17T16:28:39","slug":"galvanische-oberflaechenbeschichtung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/galvanische-oberflaechenbeschichtung\/","title":{"rendered":"Was ist galvanische Oberfl\u00e4chen-Beschichtung?"},"content":{"rendered":"

Die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung ist ein Verfahren, bei dem elektrischer Strom Metalle dazu bringt, sich gleichm\u00e4\u00dfig auf der Oberfl\u00e4che von Werkst\u00fccken abzulagern. Die Metallschicht dient in den meisten F\u00e4llen dem <\/strong>Korrosionsschutz<\/strong><\/a>, dem Schutz vor mechanischem Verschlie\u00df oder der Verbesserung der elektrischen Leitf\u00e4higkeit. Au\u00dferdem k\u00f6nnen dekorative Zwecke oder eine leichtere Weiterverarbeitung des Grundmaterials Ziel der galvanisch bewirkten Metallabscheidung sein. Wie das gelingt, soll hier etwas n\u00e4her erl\u00e4utert werden.<\/strong><\/p>\n

Was ist Galvanik?<\/h2>\n

Gleichspannungsquellen aus unterschiedlichen Metallen<\/h3>\n

Die Bezeichnung Galvanik und die davon abgeleiteten Begriffe gehen auf den italienischen Naturforscher Luigi Galvani zur\u00fcck, der als erster die Wirkung von elektrischem Strom in einer leitf\u00e4higen Fl\u00fcssigkeit beobachtet hat. Ohne es zu wissen, dass er damit einen Stromkreis aufbaut, hat er zwei unterschiedliche Metalle und einen Froschschenkel durch Dr\u00e4hte miteinander verbunden. Zwischen den unterschiedlichen Metallen hat sich eine elektrische Spannung eingestellt. Als der Stromkreis geschlossen war, ist Strom geflossen und hat den Froschschenkel zum Zucken gebracht. Das Blut im Froschschenkel hat den Strom weitergeleitet.<\/p>\n

\"Portr\u00e4t<\/p>\n

Der Spannungsunterschied zwischen unterschiedlichen Metallen wurde zun\u00e4chst zur Erzeugung von Gleichstrom in Batterien genutzt. Darin befinden sich Kupfer, Zink und Schwefels\u00e4ure. Wird die Batterie in einen geschlossenen Stromkreis eingebaut, liefert sie Strom. Das Zink l\u00f6st sich dabei nach und nach auf. Wenn es verbraucht ist, ist die Batterie leer.<\/p>\n

\"Zeichnung
\u00a9 acrogame – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Galvanische Metallabscheidung<\/h3>\n

Die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung nutzt den entgegengesetzten Vorgang. Eine Gleichspannungsquelle befindet sich in einem geschlossenen Stromkreis, der durch eine leitf\u00e4hige Fl\u00fcssigkeit f\u00fchrt. Au\u00dferhalb der Fl\u00fcssigkeit besteht der Strom aus frei beweglichen Elektronen, die vom Minuspol der Spannungsquelle zum Pluspol flie\u00dfen wollen. Kommen sie in der Fl\u00fcssigkeit an, w\u00e4ren sie auf eine „Mitfahrgelegenheit“ angewiesen.<\/p>\n

Eine einfache „Mitfahrgelegenheit“ gibt es aber nicht. Stattdessen l\u00f6sen die Elektronen elektrochemische Reaktionen aus. Die Stelle, an der die Elektronen in der Fl\u00fcssigkeit ankommen, ist die Kathode. Sie zieht die positiv geladenen Metallionen an. Die Metallionen nehmen die Elektronen auf und werden dabei zu einem festen Metall, das sich auf der Kathode absetzt. Das st\u00f6rt das Gleichgewicht zwischen den Metallionen und den negativ geladenen Ionen in der Fl\u00fcssigkeit. Die negativen Ionen wandern deshalb zu der Stelle, die mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbunden ist. Das ist die Anode. Dort liefern sie Elektronen ab. Diese flie\u00dfen zur Spannungsquelle und der Stromkreis ist geschlossen.<\/p>\n

\"Galvanische<\/p>\n

Die Fl\u00fcssigkeit, in der die elektrochemischen Reaktionen ablaufen, wird als Elektrolyt bezeichnet. Die Beschaffenheit von Anode und Kathode sowie die Zusammensetzung des Elektrolyten bestimmen, welche Reaktionen konkret zustande kommen. Daraus resultieren unterschiedliche elektrochemische Verfahren zur Oberfl\u00e4chenbeschichtung.<\/p>\n

\"Ein
\u00a9 Alchemist-hp https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki, https:\/\/creativecommons.org\/licenses\/by-sa\/3.0\/de\/deed.en<\/figcaption><\/figure>\n

Anodische Oxidation<\/h3>\n

Die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung schlie\u00dft auch chemische Verfahren ein. Dazu z\u00e4hlt die anodische Oxidation, die vor allem f\u00fcr die Herstellung von Schutzschichten auf Aluminium bekannt ist (Eloxieren). Als Elektrolyt dient dabei in der Regel Schwefels\u00e4ure, das zu beschichtende Metall wird als Anode geschaltet. Der von au\u00dfen zugef\u00fchrte Gleichstrom bewirkt, dass sich an der Anode Sauerstoff abscheidet. Dieser bildet mit dem Grundwerkstoff eine sch\u00fctzende Oxidschicht. Das darunter liegende Metall wird von dieser Beschichtung gleichm\u00e4\u00dfig bedeckt. Im sp\u00e4teren Einsatz werden Sauerstoff und Feuchtigkeit durch die Oxidschicht von den Oberfl\u00e4chen der behandelten Werkst\u00fccke ferngehalten und diese vor Korrosion gesch\u00fctzt.<\/p>\n

\"<\/p>\n

Metallveredelung ohne \u00e4u\u00dfere Stromquelle<\/h3>\n

Unedle Metalle lassen sich durch Eintauchen in einen Elektrolyten, der das aufgel\u00f6ste Salz eines edlen Metalls enth\u00e4lt, galvanisieren. Elektrochemische Prozesse sorgen daf\u00fcr, dass sich das unedle Metall aufl\u00f6st und dass sich das edle auf den Oberfl\u00e4chen der Werkst\u00fccke abscheidet. Ist die Oberfl\u00e4che vollst\u00e4ndig bedeckt, kommt die Reaktion zum Stillstand.<\/p>\n

Das Verhalten unedler Metalle, sich zuerst aufzul\u00f6sen, wird au\u00dfer f\u00fcr die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung f\u00fcr den aktiven Korrosionsschutz genutzt. Die bekanntesten Beispiele daf\u00fcr ist das Verzinken von Stahl oder der Einbau von Opferanoden in Schiffsr\u00fcmpfen. Korrosionsausl\u00f6sende Faktoren greifen die Zinkschicht oder die Opferanode an und verschonen das Grundmaterial.<\/p>\n

\"Galvanisierung
\u00a9bogdanvija – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Praktische Durchf\u00fchrung der galvanischen Oberfl\u00e4chenbeschichtung<\/h2>\n

Vor- und Nachbehandlung<\/h3>\n

Die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung funktioniert nur dann zufriedenstellend, wenn die Oberfl\u00e4chen sorgf\u00e4ltig vorbereitet werden. Um eine haltbare Beschichtung aufzubauen m\u00fcssen die Oberfl\u00e4chen frei von Verunreinigungen sein. Unedle Metall\u00fcberz\u00fcge (z.B. Zink) ben\u00f6tigen eine Nachbehandlung, bei der eine Konversionsschicht erzeugt (z.B. Phosphatiere, Chromatieren) wird. Vor- und Nachbehandlung sind Verfahrensschritte, die auch in den anderen Bereichen der Oberfl\u00e4chentechnik angewendet werden.<\/p>\n

Sollen Kunststoffe oder Glas galvanisiert werden, muss ihre Oberfl\u00e4che leitf\u00e4hig sein. Das wird durch die Beschichtung mit metallhaltigem Lack, d\u00fcnne chemische erzeugte Metall\u00fcberz\u00fcge oder eine aufw\u00e4ndige Ausstattung mit Metallkeimen erreicht.<\/p>\n

\"Galvanisierte
\u00a9 bogdanvija – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Galvanisierung mit Verbrauch der Anode<\/h3>\n

Die Gr\u00f6\u00dfe der Werkst\u00fccke entscheidet \u00fcber die Gestaltung der Anlagen, in denen die Beschichtung erzeugt wird. Gro\u00dfe Teile werden in B\u00e4der getaucht. Die elektrisch leitende Verbindung zum Minuspol der Gleichstromquelle l\u00e4sst das Teil zur Kathode werden. Die Anode besteht meistens aus dem Metall, das sich auf der Oberfl\u00e4che ablagern soll. Als Elektrolyt wird eine Salzl\u00f6sung eingesetzt, die ebenfalls das Anodenmaterial enth\u00e4lt. Bei geschlossenem Stromkreis wandern die Metallionen zum Werkst\u00fcck. Gleichzeitig l\u00f6sen sich aus der Anode Metallionen heraus. Bei guter Badpflege kann dieser Prozess so lange fortgesetzt werden, bis die Anode aufgebraucht ist. Dieses Verfahren wird zum Beispiel f\u00fcr das galvanische Versilbern, Vergolden, Verkupfern und Verzinken eingesetzt.<\/p>\n

\"galvanische
\u00a9 Cezanne-Fotografie – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Galvanisierung mit stabiler Anode<\/h3>\n

Bei der Beschichtung durch Verchromen enth\u00e4lt nur der Elektrolyt die ben\u00f6tigten Metallionen. An der Anode wird indes Sauerstoff freigesetzt. Dieses Verfahren erfordert eine verst\u00e4rkte Badkontrolle und die sorgf\u00e4ltige Nachdosierung des Chromsalzes.<\/p>\n

Galvanisierung in Trommeln oder Glocken<\/h3>\n

Die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung von Kleinteilen erfolgt in Galvanisiertrommeln oder -glocken. Das sind mit \u00d6ffnungen versehende Beh\u00e4lter, die leitend mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden sind und sich im Elektrolytbad bewegen oder vom Elektrolyt durchsp\u00fclt werden.<\/p>\n

Einflussfaktoren auf die Oberfl\u00e4chenbeschichtung<\/h3>\n

Die Stromst\u00e4rke entscheidet dar\u00fcber, wie viel Elektronen an der Kathode zur Verf\u00fcgung stehen und an der Anode abgef\u00fchrt werden. Sie ist abh\u00e4ngig von der anliegenden Spannung und der Leitf\u00e4higkeit des Elektrolyten. Je h\u00f6her die Stromst\u00e4rke ist und je l\u00e4nger sich die Teile im geschlossenen Stromkreis befinden, desto h\u00f6her wird die Dicke der Metallschicht.<\/p>\n

\"Gewalzter
\u00a9 Mulderphoto – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Die Qualit\u00e4t der Beschichtung h\u00e4ngt von der Zusammensetzung und der Temperatur des Elektrolyten ab. Durch Glanzbildner, Netzmittel, pH-Wert Stabilisatoren und andere Hilfsstoffe werden die Eigenschaften der Schicht gezielt beeinflusst. Fremdstoffe, wie Verunreinigungen oder aus den Werkst\u00fccken gel\u00f6ste Ionen st\u00f6ren die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung. Deshalb sind die Verwendung von enth\u00e4rtetem Wasser f\u00fcr den Badansatz und die laufende Badkontrolle entscheidende Voraussetzungen f\u00fcr einen ordnungsgem\u00e4\u00dfen Schichtaufbau.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die galvanische Oberfl\u00e4chenbeschichtung ist ein Verfahren, bei dem elektrischer Strom Metalle dazu bringt, sich gleichm\u00e4\u00dfig auf der Oberfl\u00e4che von Werkst\u00fccken abzulagern. Die Metallschicht dient in den meisten F\u00e4llen dem Korrosionsschutz, dem Schutz vor mechanischem Verschlie\u00df oder der Verbesserung der elektrischen Leitf\u00e4higkeit. 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