Surface Technology Area: Hightech-Schichten für schnelle Autos

Im Automobilbereich sind viele Edelstahlzubehörteile der Korrosion und schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Poligrat (Halle 6, Stand E46) hat deshalb mit Veroglaze ein neues Verfahren zur Veredelung von Metalloberflächen entwickelt. Dieses Verfahren ermöglicht es, Sol-Gel-Schichten in porenfrei geschlossene Beschichtungen aus reinem Siliziumdioxid umzuwandeln. Dabei werden die Substrate nicht über etwa 150 °C erwärmt. Die Schichtstärken liegen im Bereich von 2 bis zu 8 μm. Die Eigenschaften der innovativen Schichten entsprechen denen von Quarzglas oder Hartemail. Veroglaze zeichnet sich also durch hohe Härte sowie Beständigkeit gegen Alterung, Temperaturen bis zu 1000 °C und gegen Chemikalien mit Ausnahme von konzentrierter Flusssäure aus.

Die Metallbeschichtung kann sowohl farblos transparent als auch farbig hergestellt werden, wobei eine weitgehende Wahlfreiheit hinsichtlich Farbe und Farbtiefe besteht. Das Verfahren eignet sich gleichermaßen zur Beschichtung von Edelstahl, Stahl, Aluminium, Zink und Kupferlegierungen sowie auch von Keramik, Beton und Holz.

Es wird im Spritzverfahren aufgebracht und anschließend eingebrannt. Es erfordert zur Applikation keine speziellen Anlagen mit Nassbehandlung, Vakuum oder Strom. „Wir gehen davon aus, dass das neue Verfahren in Zukunft sicher auch in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen wird, gerade wenn es um den Aspekt Kratzfestigkeit geht“, erklärt Siegfried Pießlinger-Schweiger, Geschäftsführer von Poligrat.

EPG (Halle 6, Stand C36) hat ebenfalls auf Basis der Sol-Gel-Technologie ein Beschichtungsmaterial entwickelt, das sowohl hohen Schutz gegen äußere Einflüsse bietet als auch den hohen optischen Anforderungen im Automotive-Sektor gerecht wird: Nanoseal.

Endrohrblenden bei Fahrzeugen besitzen bei Temperaturen bis über 500 °C einen verminderten Korrosionsschutz und weisen unschöne Verfärbungen auf: Der Edelstahl läuft an. Um dies zu vermeiden, werden diese Blenden herkömmlicherweise unter Verwendung von Chrom-VI-Verbindungen verchromt.

Diese sind gemäß REACH-Verordnung der EU nur noch in genehmigungspflichtigen Ausnahmen mit strengsten Auflagen möglich. Der Bedarf an alternativen Korrosionsschutzschutzlösungen ist daher sehr hoch. Glas weist diese toxischen Eigenschaften nicht auf. Es ist zudem korrosionsstabil, äußerst kratzfest und sehr dicht. Eine glasartige Schicht kann Edelstahl vor dem Korrosionsangriff schützen und stellt eine günstige Alternative zum üblichen Verchromen dar.

Nanoseal kann mittels Sprühverfahren auf fast alle Edelstahloberflächen aufgebracht werden. Die Schichten sind so dünn, dass sie mit bloßem Auge nicht erkennbar sind, der ursprüngliche Metallcharakter bleibt also erhalten, egal ob gebürstete oder hochglanzpolierte Oberflächen vorliegen. Neben diesen transparenten Beschichtungsmaterialien sind auch farbige Schichten möglich. Besonders beliebt und nachgefragt sind tiefschwarze Beschichtungen. Hier hat das Unternehmen mit Nanoseal Deepblack ein sehr beständiges und stabiles Beschichtungsmaterial entwickelt.

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) wird als Hochleistungswerkstoff überwiegend in der Luft- und Raumfahrt, zunehmend aber auch im Fahrzeugbau eingesetzt. CFK besitzt neben einem geringen spezifischen Gewicht herausragende mechanische Eigenschaften, so dass dieses Material häufig als Substitution für schwere metallische Werkstoffe verwendet wird. Dafür ist häufig eine Metallisierung erforderlich. Bisher erfolgte diese über eine Vorbehandlung mit Chromschwefelsäure, die aber akut toxisches und krebserregendes Chrom (VI) enthält.

Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST (Halle 6, Stand B34/2) hat vor diesem Hintergrund ein neuartiges, umweltfreundliches Verfahren entwickelt, das ohne Chrom (VI) auskommt. Dabei wird mittels eines Laserstrahls eine Vielzahl kleiner Löcher in die Oberfläche gebrannt. Abstand und Ausprägung der Löcher ähneln den Vertiefungen, die beim chemischen Ätzen erzeugt werden. „Die nachfolgenden Arbeitsschritte sind analog der herkömmlichen Kunststoffmetallisierung: Palladium-Aktivierung, außenstromlose Metallisierung sowie die galvanische Verstärkung“, berichtet Dr. Andreas Dietz, Fachmann vom IST.

Gerade bei Motorkomponenten lautet das Motto: kleiner, leichter, reibungsärmer. Durch dieses Downsizing wachsen aber die Anforderungen an die Beschichtungssysteme, die für die benötigten Materialeigenschaften sorgen müssen. So weisen Verdichterräder, die mit Durni-Coat auf der größten Chemisch-Nickel-Anlage Europas für Serien- und Kleinteile bei AHC (Halle 6, Stand B40/17) beschichtet werden, eine deutlich höhere thermomechanische Belastbarkeit auf. Das wirkt sich vor allem bei der Zuführung von Abgasen auf der Verdichterseite eines Turboladers positiv aus, da hier feinste Teilchen das Verdichterrad bei immensen Drehzahlen über Gebühr beanspruchen würden.

Daneben bietet AHC auch eine selektive galvanische Veredelung namens Selga-Coat an, bei der definierte Oberflächenbereiche bearbeitet werden, indem der Elektrolyt in geschlossenen Werkzeugen gezielt nur an den vorgesehenen Stellen zum Einsatz kommt. Diese partielle Beschichtung findet bei unterschiedlichsten Autoteilen – von Radnaben bis zu Ventilen, von Motorkolben bis zu Kupplungskomponenten – Anwendung. (sk)

Beschichtungslösungen aller Art werden in der Surface Technology Area im Rahmen der Industrial Supply in Halle 6 der Hannover Messe gezeigt. Diese präsentiert das gesamte Spektrum der Oberflächentechnik – darunter auch viele Innovationen für die Automobilindustrie. Teil der Surface Technology Area ist ein neuer Gemeinschaftsstand zur Plasma- und Laseroberflächentechnik. Hier finden Besucher kompetente Ansprechpartner und vielfältige Vernetzungsmöglichkeiten rund um das Thema Oberflächenbehandlung, -modifikation und -beschichtung mittels Plasma oder Laser – und das von der Vorbehandlung über die Entwicklung und Analytik bis hin zur Anwendung inklusive der benötigten technischen Komponenten und Anlagen.