Haftfestigkeitsprobleme und Rauheiten von Zink-Nickel Schichten

Am häufigsten treten Abplatzer der Schicht auf. Diese zeigen sich an Kanten, Rändern und bevorzugt an mechanisch bearbeiteten Stellen. Blasen sind nicht zu erkennen. An denselben Flächen gibt es oft Rauheiten, diese Stellen weisen meist eine mattere, leicht dunklere Oberfläche auf.

Einige Teile weisen eine unschöne oder nicht einheitliche Optik auf. Dies zeigt sich in schwarzen Flecken und „Punktewolken“, wobei letztere rund ein Viertel der Oberfläche betreffen.

Zwischen der Lohngalvanik und uns gibt es nun folgenden Konflikt: Die Galvanik behauptet, alle genannten Fehler kämen vom Grundmaterial. Unser Standpunkt ist, dass es sich um einen gewöhnlichen Stahl handelt, der Zeichnungskonform gefertigt wurde und deshalb einwandfrei beschichtet werden kann.

Antwort: Der von Ihnen geschilderte Fall ist, bezogen auf die Ermittlung der Fehlerursache, klassisch. Die zentrale Frage besteht darin, wie viele Abweichungen vom perfekten Zustand eine Galvanik kompensieren können soll. Erfahrungsgemäß hat eine Galvanik schon sehr viel unternommen, bevor sie das Problem auf das Grundmaterial schiebt, wobei sich oft zeigt, dass Galvanik und Kunde bereits das „Grundmaterial“ unterschiedlich definieren.

Was ist das Grundmaterial?

Der Kunde versteht darunter das, was in der Norm steht. Wird diese erfüllt, ist seiner Meinung nach alles in Ordnung. Verstärkt wird der Standpunkt außerdem, wenn die Teile nach Zeichnung alle geforderten Eigenschaften besitzen.

Die Galvanik hingegen versteht darunter meistens den Ausgangszustand, bevor galvanisiert wird. Es ist die ganzheitliche Oberfläche, also Materialzusammensetzung, Härte, ggf. Maße aber vor allem der Zustand der Oberfläche. Dabei geht es oft um Eigenschaften, die nicht explizit auf der Zeichnung definiert wurden. Darauf wird nachfolgend genauer eingegangen.

Abplatzende Schicht

Vor allem alkalische ZnNi-Verfahren haben bei manchen Stahlsorten (wobei hier nicht nur die Legierung, sondern auch Bearbeitung und Härtegrad beachtet werden muss) ein Problem mit dem Anspringverfahren. Dies kann zu sehr unterschiedlichen Problemen führen. Abplatzungen, Blasenbildung oder eine nicht vorhandene Schichtdicke, weil die Abscheidung nach wenigen Nanometern bereits abbricht. Wenn diese Teile mehrfach beschichtet werden, kommt es zu Folgefehlern. Überbeizung, generelle Passivität der Oberfläche, hohe Rauheiten etc. können die Folge sein.

Die generelle Herausforderung besteht aus der Abstimmung aus Materialqualität, Bearbeitung, Vorbehandlung und Beschichtung. Eine schwankende Stahlqualität wirkt sich vor allem auf die Oberflächenbearbeitung und die anschließende Beschichtung stark aus, insbesondere Verunreinigungen und höhere Anteile an Kohlenstoff. Über schwankende Qualitäten bei Werkstoffen berichten uns seit mehreren Monaten zahlreiche Betriebe. Dies betrifft nahezu alle Metalle und Legierungen.

Das Abplatzen der Beschichtung an den mechanisch bearbeiteten Stellen ist hier sehr auffällig. Da es sich nicht um Blasen handelt, können Überlappungen ausgeschlossen werden. Viel wahrscheinlicher ist eine hohe Verdichtung der Oberfläche, welche zu Passivitäten führt. Die von Ihnen beschriebene raue Oberfläche ist der gleiche Effekt, nur im niedrigen Stromdichtebereich. Die Rauheit sieht nach Mikroabplatzern aus.

Flecken und Wolken

Die schwarzen Flecken befinden sich im niedrigen Stromdichtebereich und können zwei Ursachen haben:

1. Hier befindet sich keine Schicht
2. Mangel an Zusätzen im Elektrolyt.

Die gezeigten Wolken hingegen sehen aus wie Teile, die bereits mehrmals gebeizt und neu beschichtet wurden. Die Oberfläche wurde an diesen Stellen passiv und es entsteht eine eher amorphe, nicht richtig haftende Schicht.

Generelle Empfehlung

Wir im Verlag haben, bezogen auf Ihr Problem, das gleiche Problem wie Sie und die Lohngalvanik: einen Mangel an Informationen. Unsere generelle Empfehlung wäre, die fehlerhaften Teile zunächst in einem Institut untersuchen zu lassen. Im Querschliff lassen sich die Schichtdicke (und deren Verteilung) sowie die Oberflächenverhältnisse gut untersuchen. Bei dieser Gelegenheit kann auch die chemische Zusammensetzung der Oberfläche ermittelt werden. Das kann bereits weiterhelfen, etwa bei lokalen Anhäufungen. Ggf. hilft auch eine Mikrohärtemessung weiter. Ohne genauere Untersuchungen verharren Sie im spekulativen Raum und können die aktuelle Pattsituation nicht auflösen.

Anschließend ist zu beurteilen, ob sich der Ausgangszustand für die Galvanik verbessern lässt. Etwa bessere Materialqualität und/oder andere Parameter bei der mechanischen Bearbeitung. Sollte dies nicht der Fall sein, empfehlen wir für die Beschichtung eine Vorvernickelung, am besten in zwei Stufen:

1. Ni-Strike (0,2-0,5 µm)
2. Mattnickel (0,5-2,0 µm).

Danach, möglichst nass in nass, ZnNi beschichten. Wenn dies nicht in einer Anlage möglich ist, muss die Ni-Schicht vor der weiteren Beschichtung aktiviert werden.

Am wichtigsten ist, dass alle Informationen und Maßnahmen zwischen Ihnen und der Galvanik abgestimmt werden.

* = Bilder liegen der Redaktion vor, dürfen aber nicht veröffentlicht werden