Technische Anforderungen an Bauteile steigen permanent, auch und insbesondere Bauteiloberflächen müssen auf neue Anwendungsfelder abgestimmt und an steigende Anforderungen angepasst werden. Weder Konstruktions- noch Funktionswerkstoffe können allen Oberflächen-Anforderungen alleine gerecht werden. Im Fokus der Bemühungen für den technologischen Fortschritt stehen Beschichtungen, welche speziellen Anforderungen gerecht werden und oftmals simultan mehrere Funktionen erfüllen.
Beschichtungen sind als ergänzende Fertigungsverfahren zu sehen, welche einen Konstruktionswerkstoff um Eigenschaften ergänzt und/oder negative Eigenschaften ausgleicht. Die Beschichtung ist die abtrennende Grenze zwischen Konstruktionswerkstoff und der Umwelt.
Beschichten ist ein Fertigungsverfahren durch Aufbringen einer haftenden Schicht aus formlosen Stoff auf der Werkstückoberfläche, näher definiert durch die DIN 8580. Beschichtungen erhöhen die Anwendungsmöglichkeiten von Werkstücken durch Anpassung der Werkstoffoberfläche an die einsatzbedingten Anforderungen. Dabei können Beschichtungen hauchdünn (kleiner als 1μm) oder auch sehr dick sein. In der technologischen Evolution steht die Menschheit sehr wahrscheinlich noch am Anfang des Möglichen. Die Nanotechnologie wird zukünftig entscheidende Beiträge zu Beschichtungsverfahren leisten und nahezu grenzenlose Möglichkeiten schaffen.
Beschichtungen können mehreren Zwecken dienen, beispielsweise:
- Optische Veredelung (z. B. Goldschicht, Glanz, Farbe)
- Korrosionsschutz
- Anpassung der elektrischen Leitfähigkeit (bzw. Widerstand)
- Anpassung des Oberflächen-Reibungswiderstands
- Versiegelung vor Gasen/Flüssigkeiten
- Erhöhung thermischer Belastbarkeit
- Mechanische Dämpfung
- Schutz vor Strahlung (z. B. UV)
Eine typische und weitverbreitete Beschichtung ist das Verzinken – das Überziehen von Stahlwerkstücken mit einer dünnen Zink- oder Zinklegierungsschicht. Verzinkte Stahloberflächen sind vor Umwelteinflüssen geschützt und rosten nicht (Korrosionsschutz). Die Verzinkung kann über eine Zinkschmelze (galvanische, elektrolytische Verzinkung) erfolgen, dabei wird das Werkstück in einen Zinkelektrolyten getaucht.
Eine Schmelztauchverzinkung (Feuerverzinkung) ist ein alternatives Verfahren, bei welcher vorbehandelte Stahlwerkstücke einen massiven Zinküberzug durch Tauchbad aus einer flüssigen Zinkschmelze (ca. 450°C) erhalten.
Die Qualität einer Beschichtung wird bestimmt durch:
- Schichtdicke
- Haftfestigkeit
- Altersbeständigkeit
Beschichtungsverfahren können mit gasförmigen, flüssigen, gelösten oder auch festen Materialien arbeiten.
- Gasförmiges Beschichtungsmaterial
- Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
- Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
- Flüssiges Beschichtungsmaterial
- Lackieren/Bemalen
- Spritzen
- Plastifizieren
- Tauchlackieren (ETL, KTL, Schmelztauchen)
- Emailieren
- Gelöstes Beschichtungsmaterial
- Chromatieren
- Verzinken
- Verzinnen
- Vernickeln (chemisch)
- Galvanisieren
- Phosphatieren
- Sol-Gel-Verfahren
- Eloxieren
- Festes Beschichtungsmaterial
- Pulverbeschichten
- Auftragslöten
- Auftragsschweißen
- Wirbelsintern
- Sputtern
Welches Beschichtungsverfahren sinnvoll zum Einsatz kommen kann, hängt in erster Linie vom Anwendungszweck ab. Die Beschichtungsverfahren unterscheiden sich im Anwendungsprofil sehr stark, insbesondere auch hinsichtlich infrage kommender Trägermaterialien (Kunststoff, Metall, Textilien etc.).