1. Home
  2. »
  3. Blog
  4. »
  5. Blech
  6. »
  7. Oberflächenbehandlung von Blechen: Beschichtungen und Polituren

Oberflächenbehandlung von Blechen: Beschichtungen und Polituren

Dieser Artikel soll einen Überblick über die bei Xometry verfügbaren Oberflächenbehandlungen für Bleche geben.

Ein gerade gefertigtes Blechteil hat sichtbare Spuren von Werkzeugen sowie scharfe Kanten und Grate. Das beeinflusst nicht nur die Ästhetik des Teils, sondern auch die Toleranzen. Nachbearbeitungsvorgänge verbessern außerdem die Festigkeit und verleihen dem Metall gegen Korrosion schützende Eigenschaften.

Um ein solches verbessertes Teil zu erhalten, ist es deshalb immer ratsam, die Blechteile einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen.

Die zwei Prinzipien der Oberflächenbehandlung

Die am häufigsten vorkommenden Nachbearbeitungsvorgänge in der Blechfertigung sind das Beschichten und Polieren. Beim ersteren wird der Oberfläche eine zusätzliche Schicht hinzugefügt, während beim letzteren Material von der Oberfläche entfernt wird. Das Beschichten mit Metall wird auch Metallisieren oder Galvanisieren genannt, während das Polieren in der Regel nur Oberflächenbehandlung genannt wird.

Metallisierung oder Beschichtung von Blechen

Das Grundprinzip der Metallisierung/Beschichtung von Metallen beinhaltet das Hinzufügen einer Schicht auf der eigentlichen Oberfläche. Der folgende Prozess erklärt dieses Thema detaillierter.

Galvanisierung

Galvanisierung als Prozess wird hauptsächlich mit Stahl in Verbindung gebracht. Im Allgemeinen als Feuerverzinkung bekannten Prozess, wird Stahl in ein Bad aus geschmolzenem Zink getaucht, wodurch der Stahl mit verschiedenen Schichten aus Zink-Eisen-Legierung und reinem Zink beschichtet wird.

Aufgrund der metallurgischen Reaktion des Zinks mit dem Eisen im Stahl und der lotrechten Ausbreitung der Beschichtung entlang der Oberfläche entsteht somit eine gleichmäßig dicke Schicht auf der Oberfläche.

Metal sheets with galvanised painted finish
Metallbleche mit galvanisierten und lackierten Oberflächen

Passivierung

Die Passivierung ist ein Nachbearbeitungsvorgang bei dem es hauptsächlich um Edelstähle geht. Edelstahl besteht in vielen Fällen aus Eisen, Chrom und Nickel. Die korrosionsbeständigen Eigenschaften des Edelstahls werden in diesem Fall durch das Chrom in der Legierung erzeugt, da dieses auf natürliche Weise eine Schicht aus Chromoxid erzeugt, während freiliegendes Eisen anfällig für Korrosion ist.

Die Passivierung beinhaltet daher das Eintauchen des Edelstahls in ein Säurebad (z. B. Salpetersäure), das freies Eisen auflöst, somit die Stärke des Chromoxids verbessert, und der Korrosion entgegenwirkt.

Fastners finished in zinc passivate
In Zink passivierte Muttern

Eloxieren

Eloxierung (oder auch Anodisierung genannt) ist mit der Passivierung vergleichbar, da es die Oxidschicht verstärkt und somit die Metalloberfläche korrosionsbeständiger macht. Es ist bei Aluminium weit verbreitet. Es unterscheidet sich dabei jedoch von der Passivierung, da, statt dem Eintauchen in Säure, ein elektrolytischer Prozess involviert ist. Daher wird auch manchmal der Begriff der elektrolytischen Passivierung verwendet.

Beim Eloxieren wird die Aluminiumlegierung in einen Schwefelsäureelektrolyten getaucht, und als Anode verwendet. Wenn dann ebenfalls eine Kathode (ein inertes Material wie Edelstahl, Nickel, Kohlenstoff usw.) eingetaucht und ein elektrischer Strom angelegt wird, strömt der Sauerstoff zur Anode und reagiert dort unter Bildung eines sogenannten anodischen Oxids. Das anodische Oxid besteht hauptsächlich aus Aluminiumoxid, welches gegen Korrosion schützt. 

Die verwendeten Elektrolyte sind in der Regel:

  • 10–15 %ige Schwefelsäurelösung bei  25 ℃, die eine Oxidschicht von ca. 25 µm/h erzeugt
  • Mischung aus Oxal- und Schwefelsäure bei 30 °C, die ca. 30 µm/h erzeugt
  • 10%ige Chromsäure bei 38 – 42 °C, die ca. 15 µm/h produziert 

Das Eloxieren gewährt dem Metall eine raue und körnige Oberfläche. Es bewirkt außerdem, dass Farbstoffe in der Oxidschicht eingeschlossen werden, die eine nahezu dauerhafte Färbung verursachen.

Anodised aluminum metal sheets
Eloxierte Aluminiumbleche

Harteloxieren

Beim Harteloxieren werden dickere Oxidschichten gebildet (25 – 100 µm). Dies ist das Resultat einer Elektrolyse unter Nutzung von Oxal- und Schwefelsäure in hoher Konzentration und einer Temperatur zwischen 0 und 10 °C. Die Beschichtung ist oft grau bis schwarz. Die Härte liegt typischerweise bei 500 – 900 HV.

Chem-Film

Chem-Film, auch als Alodine oder Iridite bekannt, ist ein Prozess der Passivisrung von Aluminium. Der Film aus Chemikalien (daher “Chem-Film”) wird durch Tauschen, Sprühen oder Streichen auf das Aluminium aufgetragen. Es beeinflusst dabei die Maße nicht und kann daher als Grundierung für andere organisch-chemische Beschichtungen dienen. 

Es kann ebenfalls zur Reparatur eloxierter Oberflächen aufgetragen werden. Die Farbe der resultierenden Beschichtung reicht dann von einem farblosen bis hin zu gelben oder hellbraunen Spektrum. Daher haben mit Chem-Film behandelte Metalle einen gelblichen Farbton. 

Elektroplattierung / Galvanisierungsbad

Die Elektroplattierung ist eine Beschichtungstechnik, bei der ein Metall auf ein anderes Metall durch Hydrolyse aufgetragen wird. Hierbei ist die Kathode das zu beschichtende Metall, während die Anode eine sogenannte Opferanode ist. Zum Beispiel kann mit einer Opferanode aus Silber die Oberfläche einer Kathode aus Stahl oder Aluminium in der Hydrolyse beschichtet werden. Der Prozess gewährt bessere Festigkeit und korrosionsschützende Eigenschaften. 

Elektroplattierung von Silber auf einen Löffel (Bild : Chemistry libretexts)
Electroplating bath with metal deposit
Elektroplattierungs- / Galvanisierungsbad mit eingehängtem Metall

Brünierung

Der Prozess des Brünierens bezieht sich auf eine Beschichtung durch chemische Umwandlung. Im Gegensatz zur Elektroplattierung wird die schwarze Oxidschicht durch eine chemische Reaktion des Eisengehalts einer Aluminiumlegierung oder eines Stahls mit dem oxidierenden Salz in der Brünierlösung erzeugt.  

Diese Lösungen sind weitverbreitet und verfügen über Katalysatoren, Eindringmittel, Aktivierungsmittel und Additive, die an der Bildung der schwarzen Oxidschicht, der Brünierung, beteiligt sind. Diese besteht aus Eisenoxid und Magnetit (Fe3O4) auf der Oberfläche des Substrats. Das Einbringen von Wachs oder Öl kann außerdem die korrosionshemmenden Eigenschaften verbessern und den Reibungswiderstand vermindern.

Die schwarze Farbe strahlt mehr Licht und somit auch UV- und Infrarotstrahlung zurück und erhöht somit den Widerstand gegen dessen Einfluss. 

Chemisches Vernickeln

Die chemische oder stromlose Vernickelung erfolgt durch die Ablagerung einer gleichmäßigen Schicht einer Nickel-Phosphor-Legierung auf der Oberfläche eines festen Substrats wie Aluminium oder Stahl. Das Substrat wird dabei in eine wässrige Lösung mit Nickelsalzen und auf Phosphor basierenden Reduktionsmitteln getaucht. 

Im Gegensatz zur Elektroplattierung beschichtet dieser Prozess das Substrat gleichförmig, während die Elektroplattierung unter ungleichmäßiger Stromdichte und Widerständen auf dem Substrat zu kämpfen hat. 

Pulverbeschichtung

Die Pulverbeschichtung erfolgt mit freifließendem trockenen Pulver, mit dem das Substrat beschichtet wird. Im Gegensatz zu normaler flüssiger Farbe, die verdunstende Lösemittel enthält, wird die Pulverbeschichtung elektrostatisch aufgetragen und dann mit Hitze oder UV-Licht gehärtet. Das Pulver kann aus thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren bestehen. 

Diese Oberflächenbehandlung ist dabei im Vergleich zu anderen Beschichtungen deutlich härter im Nehmen. Metalle wie Aluminium oder Stähle können effizient mit Polymerpulvern beschichtet werden.

Parts being powdered coated in white
Weiße Pulverbeschichtung von Bauteilen

Polieren und andere Oberflächenbehandlung von Blechen

Kugel-/Perlenstrahlen

Die Technik des Kugel- bzw. / Perlenstrahlens beinhaltet das Sprühen eines unter Druck stehenden Stroms aus kleinen Perlen (aus einem Medium wie Glas oder Kunststoff) aus einer Düse auf die Oberfläche eines Teils. Dies entfernt Grate und Fehler, und hinterlässt eine glatte Oberfläche. Das Endprodukt hat außerdem ein gleichmäßiges, mattes Aussehen. 

Das Perlenstrahlen erfolgt in einer geschlossenen Kammer. Perlenstrahlen mit Glasperlen ist dabei der übliche Ansatz bei Blechteilen. Da die entstehende Oberfläche matt ist, ist sie ideal für das Lackieren oder Färben geeignet. Das Perlenstrahlen ist zudem, aufgrund der Bildung einer reflexionsfreien Oberfläche, die ideale vorbereitende Oberflächenbehandlung vor dem Eloxieren.

Die empfohlene Teilgröße liegt dabei zwischen 6 und 600 mm sowohl in der Höhe, als auch der Breite. Bei kleineren Teilen ist es schwierig, die Teile zu fixieren und eine gleichmäßige Oberfläche zu erzeugen.

Rotations- / Trommelschleifen

Das Trommelschleifen, oder auch Trowalisieren oder Gleitschleifen, ist eine günstige Alternative zum Perlenstrahlen, bei der statt der Glasperlen keramische Schleifkörper in einer rotierenden und vibrierenden Trommel verwendet werden. Die Verbindung aus Wasser, Schleifkörper und der vibrierenden Bewegung hilft beim Entgraten und erzeugt eine gleichmäßige Oberfläche. Es eignet sich für die vorbereitende Oberflächenbehandlung von Folgeprozessen wie dem Eloxieren oder dem Färben. 

Die Metalle in diesem Prozess müssen stärker sein, um die Vibration und Verformung auszuhalten. Bei Edelstahlblechen sollte das Teil mindestens 0,8 mm, bei Aluminium und anderen Nicht-Metallen mindesten 1 mm stark sein. 

Elektropolitur

Die Elektropolitur ist das Gegenteil der Elektroplattierung. Bei der letzteren dient das Substrat als Kathode, während die Opferanode ihre Ionen an die Kathode abgibt. Bei der Elektropolitur ist es hingegen umgekehrt, und das Substrat ist die Anode und gibt Ionen an die Kathode ab.

Im Verlauf des Prozesses werden die mikroskopisch kleinen Berge und Täler eingeebnet. Dies macht es zu einer guten Technik für das Entraten und die Reduzierung der Oberflächenrauigkeit.

Verfügbare Oberflächenbehandlungen bei Xometry

Standard (wie geschnitten) ist die Oberflächenbehandlung mit der geringsten Fertigungszeit. Die Teile behalten sichtbare Spuren und potenziell scharfe Kanten und Grate. Sie können Spuren des Schnitts mit dem Waterjet zeigen, Verfärbungen durch den Laserschnitt oder sogar Werkzeugspuren vom Fräsen. Diese können auf Wunsch entfernt werden.

Blechteile können ästhetisch aufgewertet werden, und bessere mechanische und thermische Eigenschaften durch den Einsatz verschiedener Nachbearbeitungsschritte erhalten. Die folgende Tabelle fasst diese zusammen und vergleicht die bei Xometry verfügbaren Oberflächenbehandlungen.

OberflächenbehandlungMaterialienVorteile
Eloxieren
(orange, rot, purpur, Gold, gelb, schwarz, grün, blau und klare Eloxierung)
Aluminium• Gewährt eine glänzende, ästhetische Oberfläche
• Verbessert die Korrosionsbeständig-keit
Chem-Film
(Gold, klar)
Aluminium• Verbessert die Korrosionsbeständig-keit
• Beeinflusst die elektrische Leitfähigkeit nicht
Harteloxieren
(grau, klar, schwarz, mit Teflon imprägniertes Harteloxieren*)
Aluminium• Verbessert die Härte der Oberfläche
• Hohe Wasser- und Korrosionsbeständig-keit
BrünierenAluminium, Stahl• Verbessert die Korrosionsbeständig-keit
• Verbessert die UV-Beständigkeit
Chemisches VernickelnAluminium, Stahl• Verbessert die Oberfläche
• Kosteneffizient
PulverbeschichtungAluminium, Stahl• Verbessert die Festigkeit
• Gute Grundierung
PassivierungEdelstahl• Verbessert die Korrosionsbeständig-keit
PerlenstrahlenEdelstahl, Aluminium• Hocheffektiv für glatte und gleichmäßige Oberflächen
ElektropoliturEdelstahl, Aluminium• Glatte, glänzende Oberflächen
• Korrosions- beständig und gut schweißbar
TrommelschleifenEdelstahl, Aluminium• Kosteneffizient
• Glatte, glänzende Oberfläche
Galvanisierung
(Feuerverzinken)
Edelstahl, Stahl• Verbessert die Korrosionsbeständig-keit
Elektroplattierung
(Gold, Silber und Zinkbeschichtung)
Stähle, Aluminium• Verbessert die Korrosionsbeständig-keit
• Verbessert Festigkeit und Ästhetik
*PTFE oder Teflon-Moleküle werden in die kontrollierte Oxidationsmittelmischung eingebracht und erzeugen eine Teflonschicht in Kombination mit dem Oxid

Oberflächenbehandelte Bleche von Xometry beziehen

Die Oberflächenbehandlung ist ein wichtiger Schritt in der Blechfertigung. Sowohl die Beschichtung als auch die Politur helfen bei der Verbesserung der Qualität der Oberflächen und verbesser darüber hinaus die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Teils. 

Xometry bietet Blechfertigungsleistungen in ganz Europa an, und unser erfahrenes Team steht immer bereit, um Ihnen zu helfen. Laden Sie Ihre Dateien in die Xometry Instant Quoting Engine und erhalten Sie innerhalb von Sekunden ein Angebot für Ihre Blechprojekte.

Newsletter von Xometry

Melden Sie sich an, um die neuesten Konstruktionstipps, Artikel über Materialien und Verfahren, Produktaktualisierungen und Preisnachlässe für Bauteile zu erhalten: