Galvanisieren

Beim Galvanisieren wird eine galvanische Zelle geschaffen, in der das zu beschichtende Teil die Kathode und das Beschichtungsmaterial die Anode ist. Die beiden Metalle werden in ein Elektrolytbad gegeben und ein Gleichstrom von der Anode zur Kathode angelegt. Ionen des Beschichtungsmaterials werden durch den Elektrolyten auf das Beschichtungssubstrat getrieben und bedecken das Teil mit einer dünnen Schicht des Beschichtungsmaterials. Stähle, Legierungen auf Nickel- und Kupferbasis sowie andere Metalle lassen sich leicht galvanisch beschichten. Es sind zwei Vorgehensweisen möglich. Wenn ein edleres (weniger aktives) Metall auf das Substrat aufgebracht wird, kann dies die Oxidationsneigung verringern und das Substrat vor Umwelteinflüssen schützen, solange die Beschichtung intakt bleibt. Zinn, Nickel und Chrom werden häufig für die Galvanisierung von Stahl verwendet, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Die Verchromung bietet auch eine Erhöhung der Oberflächenhärte auf HRC 70, was über der von vielen gehärteten legierten Stählen liegt. Leider kann jede Unterbrechung oder Vertiefung in der Beschichtung Knotenpunkte für eine galvanische Wirkung bilden, wenn leitende Medien (wie Regenwasser) vorhanden sind. Da das Substrat weniger edel als die Beschichtung ist, wird es zur Opferanode und korrodiert schnell. Die Galvanisierung mit Metallen, die edler sind als das Substrat, wird nur selten für Teile verwendet, die in Wasser oder andere Elektrolyte getaucht werden sollen. Alternativ kann ein weniger edles Metall auf das Substrat aufgebracht werden, das als Opferanode dient und anstelle des Substrats korrodiert. Das häufigste Beispiel hierfür ist die Verzinkung von Stahl, auch Galvanisierung genannt. Der Zink- oder Kadmiumüberzug korrodiert allmählich und schützt das edlere Stahlsubstrat, bis die Beschichtung aufgebraucht ist, woraufhin der Stahl oxidiert. Zinküberzüge können statt durch Galvanisieren auch durch ein Verfahren namens „Hot Dipping“ aufgebracht werden, was zu einer dickeren und schützenden Beschichtung führt, die an ihrem „perlmuttartigen“ Aussehen erkennbar ist. Bei galvanischen Beschichtungen ist zu beachten, dass es zu einer Wasserstoffversprödung des Substrats kommen kann, was zu einem erheblichen Festigkeitsverlust führt. Galvanische Beschichtungen sollten nicht für Teile verwendet werden, die durch Ermüdung belastet werden. Die Erfahrung hat gezeigt, dass galvanische Beschichtungen die Ermüdungsfestigkeit von Metallen stark verringern und zu einem frühzeitigen Versagen führen können. Wasserstoffversprödung – Wenn Kohlenstoffstahl zur Vorbereitung der Beschichtung oder bei einigen galvanischen Verfahren gebeizt wird, kann Wasserstoff vom Material absorbiert werden. Risse können sich zwar im Beiz- oder Galvanikbad bilden, treten aber häufiger auf, wenn die beschichteten Federn in Betrieb sind. Die Gefahr der Wasserstoffversprödung wird akuter, wenn (1) eine hohe Spannungskonzentration, (2) eine hohe Rockwell-Härte oder (3) ein hoher Kohlenstoffgehalt vorliegt. Gehärtete Werkstoffe sind besonders anfällig. Zur Vermeidung der Versprödung, müssen die Federn unmittelbar nach dem Beschichten gebrannt werden, um den Wasserstoff aus dem Material zu treiben.