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Chromatieren bezeichnet eine Gruppe von Verfahren der Oberflächentechnik Dabei werden auf metallischen Oberflächen durch

Chromatieren

Chromatieren bezeichnet eine Gruppe von Verfahren der Oberflächentechnik. Dabei werden auf metallischen Oberflächen durch die Einwirkung von Chromsäure komplexe Chromsäuresalze (Chromate) gebildet. Bei diesem Vorgang wird der Grundwerkstoff angelöst. Die gelösten Metallionen des Grundwerkstoffs werden in die Chromatschicht eingebaut. Die so erhaltenen Chromatschichten zählen zu den Passivierungsschichten, d. h., sie sind anorganische nichtmetallische Schutzschichten. Großtechnisch wird das Chromatieren hauptsächlich auf Zink und Aluminium angewendet.

Anwendung Bearbeiten

Die häufigste Funktion von Chromatschichten ist der Korrosionsschutz, sie können aber auch zur Erzeugung eines Haftgrundes für nachfolgende Schichten, als Anlaufschutz (bei Silber), zur Verringerung der Sichtbarkeit von Fingerabdrücken oder zur Veränderung des Aussehens (Glanz, Farbe) eingesetzt werden. Chromatierungsverfahren können auf Aluminium, Magnesium, Silber, Cadmium und Zink angewendet werden.

Große technische Bedeutung hat das Chromatieren von Zink erlangt. Sehr oft werden Stahlteile zunächst galvanisch verzinkt und dann chromatiert. Wenn Teile aus Zinkdruckguss chromatiert werden sollen, dann werden diese Teile meistens vorher galvanisch verzinkt. Seltener wird der Zinkdruckguss direkt chromatiert.

Das Chromatieren von Zink erfolgt durch Eintauchen in eine Lösung aus Chromsäure und verschiedenen Zusatzstoffen. Dabei bildet sich ohne das Anlegen einer elektrischen Spannung (stromlos) eine sehr dünne chemische Umwandlungsschicht (Konversionsschicht). Die Schichtdicken betragen 0,01…1,25 µm. Beim Chromatieren kann es zu einem Abtrag von der Zinkoberfläche kommen.

Unterscheidung von Chromatierungsarten Bearbeiten

Die Chromatierungsarten werden nach ihren Farben unterschieden:

Farbe Beschreibung
transparent Diese Chromatierungsschicht ist unauffällig und wird meistens visuell nicht wahrgenommen. Sie ist Chrom(VI)-frei, der Korrosionsschutz ist relativ schwach.
Blau Unter diesem Farbton ist nur eine ganz leichte bläuliche Färbung zu verstehen. Der Übergang zu transparent ist oft fließend. Der metallische Charakter der Oberfläche bleibt vollständig erhalten. Diese Schicht gibt es Chrom(VI)-frei oder Chrom(VI)-haltig, der Korrosionsschutz ist relativ schwach.
Gelb Diese Farbe ist nicht mit einem Post-Gelb zu vergleichen, sondern eher mit einem abgetönten Goldton. Der Farbton ist oft etwas uneinheitlich und kann stellenweise ins Rötliche oder Grünliche übergehen. Dieser Effekt wird als "irisierend" bezeichnet. Die Schicht ist Chrom(VI)-haltig. Dieses Verfahren hat wegen seines hervorragenden Korrosionsschutzes und seiner Wirtschaftlichkeit große Verbreitung gefunden. Inzwischen werden irisierende gelbe Schichten auch auf Basis des weniger toxischen Chrom(III) hergestellt. Der schimmernde Effekt unterscheidet chromatierte Werkstücke von solchen aus Messing, die zumindest durch natürliche Patinierung im Laufe der Zeit einen satteren Farbton annehmen.
Oliv Dieser Farbton ist sehr kräftig und ähnelt eher einer nicht besonders schönen Lackierung. Der Metallcharakter der Oberfläche geht weitgehend verloren. Die Schicht ist Chrom(VI)-haltig, der Korrosionsschutz ist ebenfalls sehr gut.
Schwarz Der Farbton ist weniger kräftig als bei einer Lackierung, der Metallcharakter der Oberfläche bleibt teilweise erhalten. Die Schicht gab es lange Zeit nur Chrom(VI)-haltig, durch Nachfrage wurde aber auch hier eine Chrom(VI)-freie Chromatierung entwickelt, der Korrosionsschutz ist mittel bis gut. Die Schwarzchromatierung sollte man nicht mit der Schwarzverchromung verwechseln.

Im Volksmund werden häufig alle Arten von Chromatschichten als Chromatierung bezeichnet. Korrekt wäre jedoch die Bezeichnung Passivierung für alle RoHS-konformen Schichten, also Chrom(VI)-freie Schichten. Die Bezeichnung Chromatierung wird hierbei nur bei Cr(VI)-haltigen Chromatschichten benutzt.

Chromatieren und RoHS Bearbeiten

Aufgrund neuer gesetzlicher Richtlinien, wie der EU-Altfahrzeugverordnung, der RoHS-Richtlinie und der REACh-Verordnung sind Chromatierungen mit krebserregenden Chrom(VI)-haltigen Stoffen in vielen Bereichen nicht mehr zulässig. Dadurch entstand ein großes Interesse an Chrom(VI)-freien Alternativen. Auch bei Chrom(III)-Passivierungen lassen sich unterschiedliche Farbtöne realisieren (meistens bläulich-transparent oder schwarz). Um einen gleichwertigen oder noch besseren Ersatz für die auch heute noch verbreitete Chrom(VI)-haltige Gelbchromatierung zu finden, wurden verschiedene Wege erprobt:

  • Verstärkung der vergleichsweise schwächeren Chrom(III)-haltigen Chromatierungen durch nachträgliche Versiegelung
  • Erzielung der gewünschten Korrosionsbeständigkeit durch Umstellung der vorgelagerten Verzinkung von Reinzink auf eine Zinklegierungsschicht (ZnFe, ZnNi oder ZnCo)
  • Umstellung von der Chromatierung auf die Dickschichtpassivierung
  • Verwendung von Behandlungsbädern, die komplexe Titan- oder Zirkonfluoride enthalten, die eine Passivierungsschicht aus Titan- bzw. Zirkoniumoxid bilden

Die Entwicklung auf diesem Gebiet ist noch nicht abgeschlossen.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Chrom(VI)-freie Gelbpassivierung auf Basis von Chrom(III). In: Tifoo.de. Abgerufen im Januar 2021
  2. RICHTLINIE 2000/53/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 18. September 2000 über Altfahrzeuge.
  3. RICHTLINIE 2002/95/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 27. Januar 2003 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten.

Literatur Bearbeiten

  • Hans-Jürgen Böhnstedt: Korrosionsschutz mit wässrigen Lacksystemen. (= Kontakt & Studium. Band 530). Expert Verlag, Renningen 1997, ISBN 3-8169-1462-4.
  • Jürgen Feßmann, Helmut Orth: Angewandte Chemie und Umwelttechnik für Ingenieure. Handbuch für Studium und betriebliche Praxis. 2. Auflage. ecomed Verlag, Landsberg 2002, ISBN 3-609-68352-X.
  • Judith Pietschmann: Industrielle Pulverbeschichtung. Grundlagen – Anwendungen – Verfahren. 3. Auflage. Vieweg + Teubner Verlag, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0463-1.
  • Klaus-Peter Müller: Lehrbuch Oberflächentechnik. Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft, Wiesbaden 1996, ISBN 3-528-04953-7.

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Chromatieren bezeichnet eine Gruppe von Verfahren der Oberflachentechnik Dabei werden auf metallischen Oberflachen durch die Einwirkung von Chromsaure komplexe Chromsauresalze Chromate gebildet Bei diesem Vorgang wird der Grundwerkstoff angelost Die gelosten Metallionen des Grundwerkstoffs werden in die Chromatschicht eingebaut Die so erhaltenen Chromatschichten zahlen zu den Passivierungsschichten d h sie sind anorganische nichtmetallische Schutzschichten Grosstechnisch wird das Chromatieren hauptsachlich auf Zink und Aluminium angewendet Inhaltsverzeichnis 1 Anwendung 2 Unterscheidung von Chromatierungsarten 3 Chromatieren und RoHS 4 Siehe auch 5 Einzelnachweise 6 Literatur 7 WeblinksAnwendung BearbeitenDie haufigste Funktion von Chromatschichten ist der Korrosionsschutz sie konnen aber auch zur Erzeugung eines Haftgrundes fur nachfolgende Schichten als Anlaufschutz bei Silber zur Verringerung der Sichtbarkeit von Fingerabdrucken oder zur Veranderung des Aussehens Glanz Farbe eingesetzt werden Chromatierungsverfahren konnen auf Aluminium Magnesium Silber Cadmium und Zink angewendet werden Grosse technische Bedeutung hat das Chromatieren von Zink erlangt Sehr oft werden Stahlteile zunachst galvanisch verzinkt und dann chromatiert Wenn Teile aus Zinkdruckguss chromatiert werden sollen dann werden diese Teile meistens vorher galvanisch verzinkt Seltener wird der Zinkdruckguss direkt chromatiert Das Chromatieren von Zink erfolgt durch Eintauchen in eine Losung aus Chromsaure und verschiedenen Zusatzstoffen Dabei bildet sich ohne das Anlegen einer elektrischen Spannung stromlos eine sehr dunne chemische Umwandlungsschicht Konversionsschicht Die Schichtdicken betragen 0 01 1 25 µm Beim Chromatieren kann es zu einem Abtrag von der Zinkoberflache kommen Unterscheidung von Chromatierungsarten BearbeitenDie Chromatierungsarten werden nach ihren Farben unterschieden Farbe Beschreibungtransparent Diese Chromatierungsschicht ist unauffallig und wird meistens visuell nicht wahrgenommen Sie ist Chrom VI frei der Korrosionsschutz ist relativ schwach Blau Unter diesem Farbton ist nur eine ganz leichte blauliche Farbung zu verstehen Der Ubergang zu transparent ist oft fliessend Der metallische Charakter der Oberflache bleibt vollstandig erhalten Diese Schicht gibt es Chrom VI frei oder Chrom VI haltig der Korrosionsschutz ist relativ schwach Gelb Diese Farbe ist nicht mit einem Post Gelb zu vergleichen sondern eher mit einem abgetonten Goldton Der Farbton ist oft etwas uneinheitlich und kann stellenweise ins Rotliche oder Grunliche ubergehen Dieser Effekt wird als irisierend bezeichnet Die Schicht ist Chrom VI haltig Dieses Verfahren hat wegen seines hervorragenden Korrosionsschutzes und seiner Wirtschaftlichkeit grosse Verbreitung gefunden Inzwischen werden irisierende gelbe Schichten auch auf Basis des weniger toxischen Chrom III hergestellt 1 Der schimmernde Effekt unterscheidet chromatierte Werkstucke von solchen aus Messing die zumindest durch naturliche Patinierung im Laufe der Zeit einen satteren Farbton annehmen Oliv Dieser Farbton ist sehr kraftig und ahnelt eher einer nicht besonders schonen Lackierung Der Metallcharakter der Oberflache geht weitgehend verloren Die Schicht ist Chrom VI haltig der Korrosionsschutz ist ebenfalls sehr gut Schwarz Der Farbton ist weniger kraftig als bei einer Lackierung der Metallcharakter der Oberflache bleibt teilweise erhalten Die Schicht gab es lange Zeit nur Chrom VI haltig durch Nachfrage wurde aber auch hier eine Chrom VI freie Chromatierung entwickelt der Korrosionsschutz ist mittel bis gut Die Schwarzchromatierung sollte man nicht mit der Schwarzverchromung verwechseln Im Volksmund werden haufig alle Arten von Chromatschichten als Chromatierung bezeichnet Korrekt ware jedoch die Bezeichnung Passivierung fur alle RoHS konformen Schichten also Chrom VI freie Schichten Die Bezeichnung Chromatierung wird hierbei nur bei Cr VI haltigen Chromatschichten benutzt Chromatieren und RoHS BearbeitenAufgrund neuer gesetzlicher Richtlinien wie der EU Altfahrzeugverordnung 2 3 der RoHS Richtlinie und der REACh Verordnung sind Chromatierungen mit krebserregenden Chrom VI haltigen Stoffen in vielen Bereichen nicht mehr zulassig Dadurch entstand ein grosses Interesse an Chrom VI freien Alternativen Auch bei Chrom III Passivierungen lassen sich unterschiedliche Farbtone realisieren meistens blaulich transparent oder schwarz Um einen gleichwertigen oder noch besseren Ersatz fur die auch heute noch verbreitete Chrom VI haltige Gelbchromatierung zu finden wurden verschiedene Wege erprobt Verstarkung der vergleichsweise schwacheren Chrom III haltigen Chromatierungen durch nachtragliche Versiegelung Erzielung der gewunschten Korrosionsbestandigkeit durch Umstellung der vorgelagerten Verzinkung von Reinzink auf eine Zinklegierungsschicht ZnFe ZnNi oder ZnCo Umstellung von der Chromatierung auf die Dickschichtpassivierung Verwendung von Behandlungsbadern die komplexe Titan oder Zirkonfluoride enthalten die eine Passivierungsschicht aus Titan bzw Zirkoniumoxid bildenDie Entwicklung auf diesem Gebiet ist noch nicht abgeschlossen Siehe auch BearbeitenBeschichten Phosphatierung Chromelektrolyte Konversionsschicht MIL C 5541Einzelnachweise Bearbeiten Chrom VI freie Gelbpassivierung auf Basis von Chrom III In Tifoo de Abgerufen im Januar 2021 RICHTLINIE 2000 53 EG DES EUROPAISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 18 September 2000 uber Altfahrzeuge RICHTLINIE 2002 95 EG DES EUROPAISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 27 Januar 2003 zur Beschrankung der Verwendung bestimmter gefahrlicher Stoffe in Elektro und Elektronikgeraten Literatur BearbeitenHans Jurgen Bohnstedt Korrosionsschutz mit wassrigen Lacksystemen Kontakt amp Studium Band 530 Expert Verlag Renningen 1997 ISBN 3 8169 1462 4 Jurgen Fessmann Helmut Orth Angewandte Chemie und Umwelttechnik fur Ingenieure Handbuch fur Studium und betriebliche Praxis 2 Auflage ecomed Verlag Landsberg 2002 ISBN 3 609 68352 X Judith 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