Lektion 11.5BeschichtenKapitel 11 · Beschichten und Oberflächenbearbeitung

Galvanisieren (Chrom, Nickel, Zink)

Elektrischer Strom scheidet Metall aus einem Bad ab

Beim Galvanisieren wird mit elektrischem Strom ein Teil mit einer dünnen Schicht eines anderen Metalls überzogen, etwa Chrom, Nickel oder Zink. Das glänzende Chrom an einem Badarmatur und das gelbliche Zink an einer Schraube sind beide galvanisiert. Es verleiht Optik, Rostschutz oder Verschleißfestigkeit, während das Teil seine exakte Form behält.

Foto: Encik Tekateki, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Galvanisieren · Galvanikbad, Netzgerät und ein dekorativer ChromaufbauDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Der Ausschnitt zeigt die Schichten einer typischen dekorativen Verchromung, nicht maßstabsgetreu.

So funktioniert es

Das Teil reinigen und aufhängen. Das Teil wird entfettet, gespült und kurz in Säure getaucht, um Oxid zu entfernen (Aktivierung). Dann wird es an ein Gestell gehängt oder in einer leitenden Trommel gewälzt.
In den Elektrolyten tauchen. Das Becken enthält einen Elektrolyten (Wasser mit einem gelösten Salz des Beschichtungsmetalls, etwa Nickelsulfat). Das Bad wird oft erwärmt und gerührt.
Strom einschalten. Ein Gleichstromnetzgerät (Gleichrichter) verbindet das Teil mit der Minusseite, sodass es zur Kathode wird. Stäbe aus dem Beschichtungsmetall auf der Plusseite sind die Anoden.
Ionen wandern und scheiden ab. Metallionen tragen eine positive Ladung und wandern daher zum Teil. Dort nehmen sie Elektronen auf und werden Atom für Atom auf jeder benetzten Fläche wieder zu festem Metall.
Die Anode löst sich auf. Während Metall die Lösung verlässt, löst sich die Nickel- oder Zinkanode auf, um es zu ersetzen. In Chrombädern lösen sich die Anoden nicht auf, daher werden stattdessen Chemikalien zugegeben.
Spülen und wiederholen. Das Teil wird zwischen den Becken gespült; dekoratives Chrom durchläuft nacheinander Kupfer-, Nickel- und Chrombäder. Verzinkte Teile erhalten meist ein Passivierungsbad (einen dünnen Konversionsfilm, der den Korrosionsschutz erhöht und den blauen oder gelben Farbton liefert).

Die Dicke hängt von Strom und Zeit ab: Mehr Strom oder mehr Minuten ergeben eine dickere Schicht. Die Schicht baut sich an Kanten und Ecken, wo das elektrische Feld am stärksten ist, schneller auf und in Löchern und Vertiefungen langsamer.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Schichten aus Chrom, Nickel, Zink, Kupfer, Zinn, Silber, Gold; auf Stahl, Messing, Kupfer, Aluminium und zuvor leitfähig gemachten Kunststoffen
Typische Teile: Armaturen, Autozierleisten, Schrauben, Hydraulikkolbenstangen, elektrische Kontakte, Schmuck
Bauteilgröße: Von winzigen Steckerstiften bis zu mehrere Meter langen Walzen und Stangen; das Becken setzt die Grenze
Präzision: Sehr dünn und kontrollierbar: Zink meist 5–25 µm, dekoratives Chrom weit unter 1 µm, Hartchrom einige zehn bis hunderte µm
Oberfläche: Kopiert die Oberfläche darunter: Polierte Teile werden spiegelblank, matte bleiben matt
Geeignete Losgröße: Von Einzelreparaturen bis zu Millionen Verbindungselementen in Trommellinien
Werkzeug- und Maschinenkosten: Gestelle und Vorrichtungen sind günstig; eine automatisierte Galvanikanlage mit Becken, Hebezeugen und Abwasserbehandlung kostet hunderttausende bis Millionen
Geschwindigkeit: Minuten für dünnes Zink oder dekoratives Chrom, bis zu vielen Stunden für dickes Hartchrom

Stärken und Grenzen

Stärken

Dünne, gleichmäßige Schichten, die die Maße des Teils erhalten
Viele Metalle für Optik, Korrosionsschutz, Verschleißschutz oder Leitfähigkeit
Spiegelblanke dekorative Oberflächen
Günstig pro Teil in großen Chargen, besonders in Trommeln

Grenzen

Ungleichmäßig in tiefen Löchern und Vertiefungen; Kanten bauen stärker auf
Verwendet giftige Chemikalien (zum Beispiel sechswertiges Chrom und Cyanidbäder), die strenge Abwasserbehandlung erfordern
Beim Galvanisieren entstehender Wasserstoff kann hochfesten Stahl verspröden, daher werden Teile anschließend getempert
Jeder Schritt hängt von perfekter Reinigung ab; schlechte Vorbereitung lässt die Schicht abblättern oder Blasen werfen

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauVerzinkte Verbindungselemente und Halterungen, Chromzierleisten, vernickelte Teile
Sanitär und HaushaltChromarmaturen, Duschköpfe, Türgriffe
Hydraulik und MaschinenbauHartverchromte Kolbenstangen, Walzen, Formen
ElektronikGold und Zinn auf Steckverbindern, Kupfer und Nickel auf Leiterplatten
Luft- und RaumfahrtCadmium oder Zink-Nickel auf Fahrwerksteilen und Verbindungselementen
Schmuck und MünzenGold- und Silberauflagen über günstigeren Metallen

So erkennen Sie es

Eine sehr dünne Schicht, die jedem Detail, jedem Kratzer und jeder Polierspur des Teils darunter folgt.
Spiegelblankes Chrom mit leicht blauem Stich oder der regenbogenfarbene, gelbe oder blaue Schimmer passivierten Zinks auf Schrauben.
Kontaktspuren: eine kleine blanke oder matte Stelle, wo das Teil sein Gestell berührte.
Bei Versagen winzige Lochfraßstellen oder Blasen unter dem Glanz oder Abblättern an scharfen Kanten.

Im Vergleich mit

Feuerverzinken11.4Zink aus einem Schmelzbad statt mit Strom; viel dicker und im Freien langlebiger, aber nicht präzise.Eloxieren11.6ebenfalls ein elektrochemisches Bad, aber das Teil ist die Anode, und seine eigene Oberfläche wird zu Oxid, statt neues Metall zu erhalten.Galvanoformung11.7dieselbe Chemie, viel länger betrieben, um auf einer Form ein freistehendes Metallteil aufzubauen.

Ansehen

VIEW CHEM · Animierter Fluss von Anode, Kathode und Ionen

Mayer Motorsports · Ein Werkstattrundgang: Polieren, dann Kupfer, Nickel und Chrom

Proinvest Group | Unlimited Steel Solutions · Industrielles Hartchrom auf Hydraulikstangen

Riley Surface World · Eine automatische Trommel-Verzinkungslinie mit Portal und Becken

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Galvanotechnik — Prinzipdiagramme und Fotos von Galvanikanlagen
Wikipedia: Verchromen — verchromte Auto- und Motorradteile, dekoratives Chrom gegenüber Hartchrom
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Das Teil ist die Minuselektrode; positive Metallionen im Bad landen darauf und werden zu Metall.
Strom und Zeit bestimmen die Dicke, von unter 1 µm bis zu hunderten µm.
Saubere Teile und der sichere Umgang mit giftigen Bädern entscheiden über Erfolg oder Misserfolg der Galvanik.