Galvanisieren

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Begriffserklärungen

Galvanisieren ist ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Werkstoffen mit Metallen. Es wird verwendet, um die Eigenschaften eines Metalls zu verbessern, wie z.B. seine Härte, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder sein Aussehen zu verändern.

Das Galvanisierungsverfahren ist benannt nach dem italienischen Wissenschaftler Luigi Galvani, der in den späten 1700er Jahren Entdeckungen über Elektrizität und die Reaktion von Metallen auf elektrische Ströme machte.

Das Galvanisieren wird durchgeführt, indem man ein Metall mit einem anderen Metall beschichtet. Das zu beschichtende Metall wird als Anode in eine Lösung aus Salzen des Beschichtungsmetalls getaucht, während das Beschichtungsmetall selbst als Kathode dient. Wenn eine Stromquelle angeschlossen wird, fließt ein Strom durch die Lösung und das Metall wird auf die Anode aufgetragen.

Man unterscheidet verschiedene Arten von Galvanisierungsverfahren, wie z. B.:

  • Elektrolytisches Galvanisieren:
    Bei diesem Verfahren wird das Metall in einer Elektrolytlösung beschichtet, wobei eine Stromquelle den Strom liefert. Das Verfahren wird in der Regel verwendet, um dünne Schichten von Metallen wie Gold, Silber, Nickel oder Kupfer aufzutragen.

  • Verzinken:
    Dieses Verfahren wird verwendet, um Eisen- oder Stahlteile mit einer Schutzschicht aus Zink zu versehen, um Korrosion zu verhindern.

  • Anodisieren:
    Hier werden Aluminiumteile mit einer Schutzschicht versehen, die Korrosion verhindert und die Oberfläche des Aluminiums härter macht.

  • Vernickeln:
    Das Vernickeln dient dazu, Metallteile mit einer Schicht aus Nickel zu überziehen, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und ihnen ein glänzendes Aussehen zu verleihen.

  • Verchromen:
    Beim Verchromen werden die Metallteile mit einer Schicht aus Chrom überzogen, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und ihnen ein glänzendes Aussehen zu verleihen. Das Verchromen wird häufig in Kombination mit dem Vernickeln durchgeführt, wobei das Nickel als Zwischenschicht für eine besser Haftung des Chroms sorgt.

In der Wassertechnik kommen vor allem die drei Verfahren Verzinken, Vernickeln und Verchromen zum Einsatz, um die Beständigkeit verschiedener Bauteile gegenüber Korrosion zu erhöhen oder den Produkten ein besseres Aussehen zu verleihen. So werden Tempergussfittings, welche aus einer Eisenlegierung bestehen, häufig verzinkt und Messingkugelhähne meist vernickelt, während z. B. Eckventile unter Waschtischen oder andere sichtbare Bauteile häufig verchromt werden. Da beim Verchromen eine Zwischenschicht aus Nickel aufgetragen wird und Nickel in Trinkwasserleitungen verboten ist, sind die Gewinde vom Verchromen ausgenommen, um die Nickelkonzentration im Wasser so gering wie möglich zu halten.

Da das Verchromen lediglich elektrischen Strom benötigt und nicht von der Temperatur abhängig ist, kann es bereits bei Zimmertemperatur durchgeführt werden. So lassen sich auch Kunststoffteile verchromen, wie z. B. Duschbrausen oder Stöpsel für Duschen und Wannen. Im Folgenden betrachten wir die beiden Galvanisierungsverfahren Verchromen und Verzinken einmal genauer.

Verzinken

Das Verzinken ist eines der am häufigsten angewandten Verfahren zur Oberflächenbehandlung von, da es kostengünstig ist und einen sehr guten Schutz gegenüber Korrosion bietet. So sind diverse bekannte Gegenstände, wie etwa Straßenlaternen, Metallgeländer, Dachrinnen und Metallbänke häufig durch eine Zinkschicht geschützt. Das Zink ist dabei reaktiver als das zu schützende Metall und oxidiert zuerst. Dabei bildet sich eine dünne Schicht aus Zinkoxid, welche einen zusätzlichen Schutz bietet, da diese Schicht aufgrund der bereits stattgefundenen Reaktion sehr reaktionsträge ist und somit weitere Redoxreaktionen unterbindet.

Obwohl es mehrere Möglichkeiten der Verzinkung gibt, verwendet man im Wesentlichen zwei Vorgehensweisen. Die Feuerverzinkung und die Tauchverzinkung.

Feuerverzinken und Tauchverzinken sind beide Verfahren der galvanischen Beschichtung, bei denen eine Schutzschicht aus Zink auf ein Metall aufgebracht wird, um es vor Korrosion zu schützen. Der Unterschied zwischen den beiden Verfahren liegt jedoch in der Art und Weise, wie die Zinkschicht auf das Metall aufgebracht wird.

Beim Tauchverzinken wird das Metall in eine flüssige Zinkschmelze getaucht, die auf eine Temperatur von etwa 450°C erhitzt wurde. Das Metall bleibt für eine bestimmte Zeit in der Zinkschmelze, um eine gleichmäßige Zinkschicht auf der Oberfläche zu bilden. Anschließend wird das Metall aus der Schmelze herausgezogen und die Zinkschicht abgekühlt und gehärtet. Dieses Verfahren wird auch als "Hot-Dip-Verzinken" bezeichnet.

Beim Feuerverzinken wird das Metall zunächst chemisch gereinigt, um die Oberfläche von Verunreinigungen zu befreien. Anschließend wird das Metall auch hier in eine Zinkschmelze getaucht, die auf eine Temperatur von etwa 450°C erhitzt wurde. Das Metall bleibt allerdings nur kurz in der Zinkschmelze, um eine dünne, gleichmäßige Zinkschicht auf der Oberfläche zu bilden. Die Zinkschicht wird dann schnell abgekühlt, um eine harte, dauerhafte Beschichtung zu bilden.

Der Unterschied zwischen den beiden Verfahren liegt hauptsächlich in der Dicke der aufgebrachten Zinkschicht und in der Art und Weise, wie die Beschichtung aufgetragen wird. Beim Tauchverzinken ist die Zinkschicht in der Regel dicker und gleichmäßiger, während beim Feuerverzinken eine dünnere, aber dennoch widerstandsfähige Schicht aufgetragen wird.

Beide Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile und werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, je nach den spezifischen Anforderungen an die Beschichtung. Tauchverzinken wird häufig für große, schwere Teile wie Geländer, Stahlträger und Rohre verwendet, während Feuerverzinken für kleinere Teile wie Schrauben, Muttern und Bolzen eingesetzt wird.

Verchromen

Unter "verchromt" versteht man eine galvanische Beschichtungstechnik, bei der ein Metallgegenstand mit einer Schicht aus Chrom bedeckt wird. Dies wird durch ein elektrochemisches Verfahren erreicht, bei dem ein Strom durch eine Lösung fließt, die Chrom enthält. Das zu beschichtende Metall wird als Anode in die Chromlösung getaucht, während eine Chromplatte als Kathode dient. Wenn eine Stromquelle angeschlossen wird, fließt ein Strom durch die Lösung und Chrom wird auf die Oberfläche des Metalls abgeschieden.

In der Wassertechnik werden Chrombeschichtungen auf verschiedenen Teilen verwendet, um sie vor Korrosion zu schützen und ihre Haltbarkeit und Lebensdauer zu erhöhen. Einige Beispiele, wie und wozu Chrombeschichtungen in der Wassertechnik eingesetzt werden sind:

  1. Armaturen:
    Chrombeschichtungen werden auf Armaturen wie Wasserhähnen und Ventilen angewendet, um sie vor Rost und Korrosion zu schützen und ihre Lebensdauer zu verlängern. Die Chrombeschichtung verbessert auch die ästhetische Erscheinung der Armaturen.

  2. Pumpen:
    In der Wassertechnik werden Pumpen häufig in einer korrosiven Umgebung eingesetzt. Durch eine Chrombeschichtung können die Pumpenteile vor Korrosion geschützt werden, was ihre Lebensdauer verlängert und ihre Leistung verbessert.

  3. Rohre und Fittings:
    Rohre, die in der Wassertechnik verwendet werden, können durch Chrombeschichtungen vor Korrosion geschützt werden. Dadurch können sie länger halten und einwandfrei funktionieren.

  4. Wassertanks:
    In Wassertanks können Chrombeschichtungen angewendet werden, um sie vor Korrosion und Rost zu schützen. Dadurch wird die Lebensdauer des Tanks verlängert und einwandfreie Hygienebedingungen werden aufrechterhalten.

Die Verchromung von Teilen in der Wassertechnik bietet viele Vorteile, darunter eine längere Lebensdauer der Teile, eine verbesserte Leistung, eine bessere Hygienebedingungen und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion und Rost. Zudem lassen sich verchromte Oberflächen meist leichter reinigen.

Wird beim Verchromen eine Vernickelung vorrausgesetzt?

Ja, in den meisten Fällen wird eine Vernickelung vor dem Verchromen durchgeführt, um die Haftung und Haltbarkeit der Chromschicht zu verbessern. Das Vernickeln wird als Basisbeschichtung verwendet, da es eine gute Haftung zwischen dem Metallsubstrat und der Chrombeschichtung gewährleistet.

Das Vernickeln wird ebenfalls durch ein elektrochemisches Verfahren durchgeführt, bei dem eine Nickel-Elektrode in eine Nickel-Sulfat-Lösung getaucht wird und der zu beschichtende Gegenstand als Anode dient. Wenn eine Stromquelle angeschlossen wird, fließt ein Strom durch die Lösung und Nickel wird auf die Oberfläche des Metalls abgeschieden.

Es ist jedoch möglich, dass das Verchromen ohne vorherige Vernickelung durchgeführt wird, insbesondere wenn der zu beschichtende Gegenstand bereits aus einem nickelhaltigen Material besteht oder wenn eine andere Basisbeschichtung verwendet wird, die eine gute Haftung und Haltbarkeit der Chromschicht gewährleistet.

Probleme in der Trinkwassertechnik

Nickel ist für den Organismus giftig und es herrschen strenge Grenzwerte in Trinkwasserleitungen, welche einzuhalten sind. So ist darauf zu achten, dass verchromte Materialien möglichst nicht in Kontakt mit dem Trinkwasser gelangen.

Häufig wurden in der Wassertechnik Messing-Ventile mit einer verchromten Oberfläche eingesetzt. Die Oberfläche ist in der Regel zudem vernickelt, weshalb es vorkommen kann, dass sich das Nickel aus dem Ventil löst und ins Trinkwasser eingewaschen wird. Um dies zu unterbinden sind bei allen neuen Kugelhähnen die Gewinde unvernickelt/unverchromt, um die Kontaktflächen mit dem Medium (z. B. Wasser) so gering wie möglich zu halten.