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Montag, 22 März 2021 10:59

Edelstahl verchromen

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Geschätzte Lesezeit: 4 - 7 Minuten
Das wohl berühmteste Auto aus Edelstahl: der DeLorean aus „Zurück in die Zukunft“ Das wohl berühmteste Auto aus Edelstahl: der DeLorean aus „Zurück in die Zukunft“

Frage: Aufgrund erhöhter Nachfrage möchten wir die Restauration von Oldtimerteilen ausbauen. Bisher wurden uns Stahlteile und Buntmetalle angeliefert, die keine Probleme bereiten. Zinkdruckguss zur Restauration lehnen wir ab. In letzter Zeit erhalten wir vermehrt Anfragen zu Edelstahlteilen, die bereits verchromt wurden.

Da wir uns unsicher sind, ob wir diese bearbeiten oder ablehnen sollen, würden wir gerne erfahren, ob sie einen Prozessablauf empfehlen können, mit dem sich diese Teile problemlos entschichten und neu beschichten lassen.

EdelstahlschraubenEdelstahlschraubenAntwort:„Edelstahl“ ist eine Summenbezeichnung legierter und teilweise unlegierter Stähle. Normalerweise verbinden wir mit dem Begriff V2A und V4A, tatsächlich aber kann es sich dabei um eine Vielzahl von Stählen handeln. Besonders bei der Restauration kann dies zu zahlreichen Problemen führen, sowohl bei der Ent- wie auch bei der Neubeschichtung. Selbst wenn der Stahl grob eingeordnet werden kann, sagt dies nicht viel über Qualität und Verarbeitung aus. Dazu kommt, dass sich die Oberflächeneigenschaften bei der Entschichtung negativ verändern können. Bspw. indem Eisen gelöst wird und somit die Oberfläche einen höheren Anteil der Legierungspartner wie Nickel, Chrom, Niob oder Molybdän aufweist. Zudem ist der Gefügezustand ungewiss. Nur weil bereits galvanisiert wurde, ist nicht sicher, ob eine zweite Beschichtung gelingt.

So unterschiedlich wie die Oberflächen der einzelnen Edelstahlsorten sind, so differenziert müssen auch die Verfahren zum Beizen und zur Vorbehandlung sein. In der Praxis bedeutet dies, dass die optimale Methode nahezu in jedem Fall anhand von konkreten und problembezogenen Untersuchungen festgelegt werden muss. Mit dieser Tatsache hängt es auch zusammen, dass die Zahl von Verfahren und Rezepten, die für solche Zwecke angegeben werden, so zahlreich und kaum überblickbar ist.

Aufgrund der Vielzahl von Schwierigkeiten gibt es keinen allgemeinen, perfekten Arbeitsablauf. Wir können Ihnen lediglich einige Hinweise geben, die unserer Erfahrung nach bei einer Vielzahl von Stählen funktioniert, ohne eine Gewährleistung auf den konkreten Einzelfall geben zu können. Sollten Sie sich dafür entscheiden, die Aufträge anzunehmen, müssen Sie das Risiko vor der Annahme zwingend mit dem Kunden abklären.

Man könnte auf die Idee kommen, den Edelstahl von der Chromschicht zu befreien, um ihn anschließend zu polieren und unbeschichtet zu verbauen. Gerade in Oldtimern befinden sich aber sehr viele verchromte Elemente, wo sich Edelstahlteile, besonders mit einem hohen Nickelanteil, farblich deutlich unterscheiden. Dennoch wäre unsere Empfehlung, dies mit dem Kunden zu klären.

Materialbestimmung

gt 2021 03 0025Der Ausgangspunkt ist immer ein informatives Kundengespräch. Hierbei gilt es herauszufinden, wie alt das entsprechende Teil ist. Die Herkunft kann ebenfalls wichtige Hinweise geben. Tendenziell kann man annehmen, dass Beschichtung und Material schlechter sind, je älter sie sind. Dies bedeutet: Je älter das Teil, umso genauer muss es untersucht und umso schonender behandelt werden. Es gibt allerdings Ausnahmen, bspw. Zeiten, in denen die Materialqualität (teilweise aus Kostengründen) schlechter war als in früheren Zeiten. So war die Stahlqualität Anfang der 2000er deutlich schlechter als in den 1990er Jahren, was besonders Galvaniken zu spüren bekamen.

Bereits im Gespräch können Sie das Material optisch untersuchen. Fehlstellen in der Beschichtung können Hinweise auf die Beschichtungsfolge oder gar das Grundmaterial geben. Wenn dies nicht der Fall ist, empfehlen wir, die Beschichtung schichtweise an einer nicht sichtbaren Stelle abzulösen. I. d. R. wurde und wird Edelstahl direkt verchromt, darauf kann man sich aber nicht verlassen.

Chrom entfernt man in diesem Fall am besten mit konzentrierter Salzsäure. Zeigt sich darunter eine Nickelschicht, kann dies mit 700 g/L Schwefelsäure anodisch mit 2–10 A/dm2 abgelöst werden. Dabei löst sich, sofern vorhanden, darunter liegendes Kupfer. Sollte sich anschließend ein Belag bilden, muss dieser entfernt werden, um das Grundmaterial zum Vorschein zu bringen.

Nun kommt der wichtigste Schritt zur Materialanalyse: die Röntgenfluoreszenzanalyse. Moderne Geräte schlüsseln die Elemente und ihren Anteil auf und geben den wichtigsten Hinweis zur weiteren Vorgehensweise.

Tipp:

Sollten Sie mehrere Teile erhalten, untersuchen Sie jedes davon. Selbst bei Schrauben. Wird dies nicht getan, kann sich die Anzahl der Teile bei der Entmetallisierung drastisch verringern. Selbst auf die Prüfung des Gewichts ist kein hundertprozentiger Verlass.

Entmetallisieren und Vorbehandlung

gt 2021 03 0026Wurde der Stahl direkt verchromt, lässt sich dies am besten durch 100 g/L NaOH bei 1–10 A/dm2 anodisch ablösen. Die bereits erwähnte Methode mit Salzsäure empfehlen wir bei einer Stahlsorte, deren genaue Zusammensetzung möglicherweise zweifelhaft ist, nur für kleine Stellen. Sollten sich weitere Schichten, wie Nickel und Kupfer, darunter befinden, können diese wie oben angegeben abgelöst werden. Dabei ist zu beachten, dass diese Prozessschritte kritisch begleitet werden, um bei unerwarteten Reaktionen mit darunterliegenden Schichten oder dem Grundmaterial eingreifen zu können.

Die Neubeschichtung hängt vom Materialzustand und den Kundenwünschen ab. Ein häufiges Anliegen ist die Restauration von mechanischen Schäden wie Dellen oder kleinen Poren oder gar Löchern. In diesen Fällen reicht eine Direktverchromung nicht aus.

Sollte eine bloße Verchromung ausreichen, muss der Stahl zunächst poliert werden, da die Chromschicht die darunterliegende Oberfläche reproduziert und keine eigene Glanzbildung vorweist.

Eine Polierung können wir in allen Fällen empfehlen, weil dadurch verbleibende Rückstände, möglicherweise im atomaren Bereich, entfernt werden und sie eine gleichmäßige Optik und ein einheitliches Gefüge erhalten.

Beschichtung

Dass insbesondere polierte Oberflächen gut gereinigt werden müssen, versteht sich von selbst. Anschließend wird Edelstahl bevorzugt in einem Ni-Strike-Elektrolyten dünn vernickelt. Wir empfehlen einen Ansatz mit 240 g/L Nickelchlorid und 80 ml/L konzentrierter Salzsäure, Nickelanoden, 3–5 A/dm2, 20°C, 3–5 Minuten. Zuvor kann der Edelstahl in verdünnter Salzsäure aktiviert und ohne Zwischenspüle in das Ni-Strike-Bad eingetaucht werden.

Oft wird auch eine kathodische Vorbehandlung vor der Vernickelung empfohlen. Gängig sind hier:

  • Schwefelsäure 20–50 %ig bei Raumtemperatur und 0,5 A/dm2
  • kathodische Behandlung in 2 bis 20 gewichtsprozentiger Salzsäure bei 2 A/dm2 und Raumtemperatur (2–4 Minuten).

Nicht unerwähnt lassen möchten wir die Möglichkeit, dass besonders hoch legierte Edelstähle mit hohen Ansprüchen an die Belastbarkeit der Oberfläche statt mit Nickel per Vorgold vorbeschichtet werden können. Die Handhabung ist meist einfacher als mit Nickel, zumal man sich nach der Vergoldung etwas mehr Zeit lassen kann. Die Ergebnisse weisen eine höhere Haftfestigkeit, Duktilität und thermische Belastbarkeit auf. Für Oldtimer-Teile gelten die erhöhten Anforderungen unserer Erfahrung nach nicht.

Sollen Fehlstellen ausgebessert werden, empfehlen wir eine schwefelsaure Verkupferung. Nach der Vernickelung ist eine Behandlung mit einem cyanidschen Kupferelektrolyt (oder eine cyanidfreie Alternative) nicht nötig. Die Dicke der Kupferschicht ist abhängig von den Fehlstellen. Ggf. muss zwischenposiert und mehrmals verkupfert werden. Anschließend folgt eine Glanznickelbeschichtung und Verchromung.

Haftfestigkeitsprüfung

Um Reklamationen vorzubeugen empfehlen wir auch bei Oldtimerteilen eine Prüfung der Haftfestigkeit. Gelegentlich wird diese per tesaband® durchgeführt, allerdings ist die Klebkraft der Bänder für den privaten Gebrauch zu gering, um eine qualifizierte Aussage zu tätigen. Steinband / Reparaturband weist auf Stählen eine hohe Klebkraft auf.

Eine bessere, weil flächendeckende Aussage, weist eine Temperaturprüfung auf. Ein bis zwei Stunden bei 120 °C enthüllen sehr viel über die Qualität der Beschichtung. Diese Prüfung entspricht einer Alterungsprüfung (RGT-Regel). Bei zwei Stunden Verweilzeit im Ofen und einem Reaktionsfaktor von 2 entspricht die Prüfung einer Alterung von 85,33 Tagen (2048 Stunden). Oft werden die Werkstücke in Wasser abgeschreckt und anschließend der o. g. Klebeprüfung unterzogen.

Kleinteile in industrieller Fertigung werden gerne einer Biegeprüfung unterzogen, was bei Einzelteilen aufgrund der Zerstörung natürlich nicht infrage kommt.

Literatur

[1] Praktische Galvanotechnik. 7. Aufl. Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, 2013
[2] Technologie der Galvanotechnik 2. Aufl. Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, 2008
[3] Rituper,R.: Beizen von Metallen. Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau. 1993

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  • Ausgabe: 3
  • Jahr: 2021
  • Autoren: B. C.
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