Oberflächenbehandlungsverfahren für Schrauben

Übliche Oberflächenbehandlungsverfahren für Schrauben sindOxidation, Elektrophorese, Galvanisierung, Dacromet vier Kategorien, wobei es hauptsächlich darum geht, dieFarbe der Oberflächenbehandlung der Klassifizierungszusammenfassung.

• Schwarz Oxid：

Man unterscheidet zwischen Schwärzen bei Raumtemperatur und Schwärzen bei hohen Temperaturen. Das Verfahren beim Schwärzen bei Raumtemperatur umfasst beispielsweise folgende Schritte: chemische Entfettung – Heißwasserwäsche – Kaltwasserwäsche – Entrostung und Säureätzung – Reinigung – Schwärzen – Reinigung – auf Öl oder auf geschlossenem Untergrund. Dabei bildet sich eine Oxidschicht aus Natriumhydroxid und Natriumnitrit bei Temperaturen über 100 Grad.

Hauptbestandteil des Oxidfilms ist Eisen(III)-oxid (Fe₃C₄). Die Filmdicke beträgt lediglich 0,6–1,5 µm. Die Korrosionsbeständigkeit ist relativ gering. Ohne Öl oder bei geschlossenem neutralem Salzsprühnebel hält der Film nur etwa 1–2 Stunden, mit Öl etwa 3–4 Stunden. Für Schrauben in Kleingeräten wird dieses Verfahren vorerst nicht angewendet. Schwarzoxid und Schwarzzinken unterscheiden sich farblich. Schwarzzinken ähneln Schwarzzinken, sind aber nicht so hell.

• Galvanisieren：

Bei der Schwarzgalvanisierung gibt es zwei Arten: Schwarzverzinkung und Schwarznickel. Das Verfahrensprinzip ist im Wesentlichen gleich; lediglich die Zusammensetzung der Galvanisierungslösung und die Nachbehandlung mit unterschiedlichen Gitter- oder Passivierungslösungen unterscheiden sich. Zink ist chemisch reaktiv, oxidiert leicht und dunkelt an der Luft nach, was schließlich zu weißer Rostkorrosion führt. Durch die anschließende Chromatierung wird eine Zinkschicht auf den chemischen Umwandlungsfilm aufgebracht, wodurch das aktive Metall in einen passiven Zustand übergeht. Dies bezeichnet man als Zinkpassivierung. Die Passivierungsschicht kann anhand ihres Aussehens in verschiedene Typen unterteilt werden: weiße Passivierung (Weißzink), hellblaue Passivierung (Blauzink), schwarze Passivierung (Schwarzzink), militärgrüne Passivierung (Grünzink) usw.

• Elektrophorese Schwarz：

Durch die Anwendung elektrochemischer Verfahren zur Abscheidung kolloidaler organischer Harzpartikel auf Bauteilen zur Bildung organischer Beschichtungsschichten in verschiedenen Farben findet die Elektrophorese-Schwarzbeschichtung in der Industrie breite Anwendung. Am Beispiel des Schwarzbeschichtungsprozesses lässt sich folgendes Verfahren veranschaulichen: Entfetten – Reinigen – Phosphatieren – Elektrophorese-Lackierung – Trocknen. Man unterscheidet zwischen anodischer Elektrophorese (Ionisierung des Harzes in negative Ionen) und kathodischer Elektrophorese (Ionisierung des Harzes in positive Ionen). Im Vergleich zu Dacromet-Verfahren bietet dieses Verfahren gute Eigenschaften hinsichtlich der Konstruktion, ist jedoch umweltschädlich und belastungsarm. Die Beständigkeit gegenüber neutralem Salzsprühnebel über 300 Stunden oder mehr ist geringer. Kosten und Korrosionsbeständigkeit sind vergleichbar mit denen des Dacromet-Verfahrens.

• Zinkweiß：

Der Galvanisierungsprozess umfasst folgende Schritte: Entfetten – Reinigen – Aktivierung mit schwacher Säure – Galvanisieren mit Zink – Reinigen – Weiße Passivierung – Reinigen – Trocknen. Es gibt keine Unterschiede zwischen schwarzem und blauem Zink sowie der verwendeten Passivierungslösung. Weiße Passivierung ist ein farbloser, transparenter Zinkoxidfilm mit nahezu keinem Chromgehalt. Daher ist die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu schwarzem, blauem und farbigem Zink geringer. Der Industriestandard liegt bei 6–12 Stunden. Durch Verbesserung der Präzision des Mischungsverhältnisses der Passivierungslösung kann ein Galvanisierungshersteller eine Beständigkeit gegen neutralen Salzsprühnebel von etwa 20 Stunden erreichen.

Aufgrund des Oberflächenbehandlungsverfahrens mit weißer Verzinkung zeigte sich bei einem neutralen Salzsprühtest zunächst eine weiße, rötliche Rostbildung auf der Oberfläche der Verzinkung. Diese verschwand jedoch nach etwa 40 Stunden. Daher ist die Korrosionsbeständigkeit von weißem Zink besser als die von weißem Nickel. Im Vergleich zu weißem Nickel ist die ursprüngliche Farbe von weißem Zink grünlich-weiß, was einen deutlicheren Unterschied darstellt.

• Weißnickel：

Der Beschichtungsprozess umfasst folgende Schritte: Entfetten – Reinigen – Aktivierung mit schwacher Säure – Reinigen – Kupfergrundierung – Aktivierung – Reinigen – galvanische Vernickelung – Reinigen – Passivierung – Reinigen – Trocknen – oder geschlossen. Der Prozess der Schwarzvernickelung ist im Wesentlichen gleich, unterscheidet sich jedoch hauptsächlich in der Zusammensetzung der Beschichtungslösung, die weniger Zinksulfid enthält. Nickel ist ein silberweißes, gelbliches Metall. Für ein besseres Aussehen wird der Nickelplattierung ein Glanzmittel beigemischt. Die Korrosionsbeständigkeit unterscheidet sich in der Dauer von 6–12 Stunden kaum von der von Schwarzvernickelung. Üblicherweise wird der Prozess mit Öl oder geschlossen durchgeführt. Dabei sollte insbesondere auf die Korrosionsauswirkungen auf die verwendeten Kunststoffteile geachtet werden, um die Ölung zu kontrollieren.

• Blaues Zink, grünes Zink：

Das Verfahren ist im Wesentlichen dasselbe wie bei weißem Zink. Blaues Zink ist ein passivierter Zinkoxidfilm, der 0,5–0,6 mg/dm² dreiwertiges Chrom enthält. Durch grüne Passivierung, auch Fünf-Säuren-Passivierung genannt, lässt sich ein dicker, grasgrüner Film erzeugen. Die Passivierungslösung enthält Phosphationen. Der resultierende glänzende, grasgrüne Film ist ein komplexer, strukturell komplexer Schutzfilm aus Chromaten und Phosphaten.

Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit ist blaues Zink besser als weißes Zink, während grünes Zink besser als blaues Zink ist. Blaues Zink hat eine leicht bläuliche Farbe, während weißes Zink, das den gängigen Industriestandards entspricht, häufiger verwendet wird. Letzteres kann auch bei der Produktgestaltung als Alternative zu Schrauben eingesetzt werden.

• Emailliertes Zink (Chemie)：

Im Bereich der Verzinkung bietet farbiges Zink eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit. Der Prozess der farbigen Passivierung verläuft wie folgt: Verzinken – Reinigen – 2–3%ige Salpetersäurebehandlung im Dunkeln – Reinigen – Farbpassivierung mit niedrigchromhaltiger Lösung – Reinigen – Aushärten durch Einbrennen. Ist die Passivierungstemperatur zu niedrig, bildet sich der Film langsam und wird dünn und blass. Ist die Temperatur zu hoch, wird der Film dick und locker und haftet nicht fest. Optimalerweise sollte die Temperatur bei etwa 25 °C gehalten werden, um innerhalb eines bestimmten Zeitraums die gleiche Farbe zu erzielen.

Nach der Passivierung muss die Beschichtung getrocknet und gealtert werden, um die Haftung und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Farbverzinkte Schrauben müssen bei Kontakt mit der Unterseite mindestens 48 Stunden lang einem neutralen Salzsprühtest ausgesetzt werden; eine gute Kontrolle ist auf über 100 Stunden möglich.

• Dacromet：

Es handelt sich um die Abkürzung und Übersetzung von DACROMET, d. h. einer flockigen, zinkbasierten Chromsalz-Schutzbeschichtung, auch Zink-Aluminium-Beschichtung genannt. Der grundlegende Prozessablauf ist: Entfetten – erneutes Entfetten – Beschichten – Vorwärmen – Sintern – Abkühlen. Der Prozess umfasst in der Regel zwei bis vier Durchgänge vom Beschichten bis zum Abkühlen, da beispielsweise bei Tauchbeschichtungen die Beschichtung mehrmals wiederholt werden muss, um eine bestimmte Schichtdicke zu erreichen.

Die Struktur befindet sich auf der Metalloberfläche, die mit einer Schicht aus Dacromet-Lösung (d. h. bestehend aus Zink-, Aluminium- [Zwischenlagen im Allgemeinen Größe 0,1-0,2 x 10-15 Mikrometer] Cr03 und speziellen organischen Stoffen in hochdisperser wässriger Lösung) beschichtet ist. Durch Wärmebehandlung bei etwa 300 °C über einen bestimmten Zeitraum wird das sechswertige Chrom in der Dacromet-Flüssigkeit zu dreiwertigem Chrom reduziert, wodurch amorphe Chromat-Verbundverbindungen (nCr03) mCr203 entstehen.

Die Korrosionsbeständigkeit ist in neutralen Salzen bis zu 300 Stunden oder mehr sehr gut. Der Nachteil der Beschichtung ist ihre Ungleichmäßigkeit: Sie ist stellenweise dünn (5-10 µm) und stellenweise dick (ca. 40 µm). Dies beeinflusst die Tiefe des Schraubendurchmessers. Daher ist es sehr gut, das Dacromet-Verfahren nicht als Oberflächenbehandlung für Maschinengewindeschrauben und Schrauben mit kleinem Durchmesser zu verwenden.