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Oberflächenveredelung

Mit Dampf zur Schicht – Korrosionsschutz durch Ionen-gestütztes Bedampfen mit Aluminium

| Redakteur: Dorothee Quitter

Die AHC-Group bietet seit 2016 die Technologie des Ionen-gestützten Bedampfens mit Aluminium an. Stahl- und Titan-Bauteile können so besser vor Korrosion geschützt werden.

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IVD-Aluminium-beschichtete Bauteile mit Maskierung im inneren Durchmesser. Nach der Beschichtung erfuhren die Bauteile eine Chrom(III)-haltige Passivierung.
IVD-Aluminium-beschichtete Bauteile mit Maskierung im inneren Durchmesser. Nach der Beschichtung erfuhren die Bauteile eine Chrom(III)-haltige Passivierung.
( Bild: ©iconphotomedia )

Acorn Surface Technology ist ein auf Oberflächentechnik spezialisiertes Unternehmen, das in Kirkby-in-Ashfield bei Nottingham in Großbritannien beheimatet ist. Es gehört seit Anfang 2016 zur AHC-Gruppe. 1998 griff Acorn die Technologie des Ionen-gestützten Bedampfens mit Aluminium auf, gemeinhin bekannt unter dem Begriff IVD-Aluminium-Beschichtung (IVD = Ion Vapour Deposition), und entwickelte diese Technologie und die Verfahrenskapazitäten erfolgreich weiter.

Die IVD-Aluminium-Beschichtung wurde ursprünglich von McDonnell Douglas als Ersatz für das Cadmieren von Stahl- und Titan-Bauteilen entwickelt. Das IVD-Aluminium wird vor allem für den Korrosionsschutz typischerweise im Temperatur-Bereich von 0 bis 300 °C eingesetzt. Die Beschichtung kann auch der Vermeidung bimetallischer oder galvanischer Korrosion dienen. Ein Beispiel ist die Beschichtung von Befestigungselementen aus Titan mit IVD-Aluminium, mit denen Aluminium-Baugruppen verbunden werden.

Es lassen sich drei verschiedene Beschichtungsklassen definieren. Die Beschichtung nach Klasse 1 mit mindestens 25 μm Schichtdicke bietet die beste Korrosionsbeständigkeit (mindestens 504 h im Salzsprühtest nach ASTM B117). Beschichtungsklasse 2 findet oft Anwendung für bearbeitete Teile, wo enge Toleranzen gefragt sind. Die Schichtdicke liegt hier im Allgemeinen zwischen 13 und 25 μm. Beschichtungen nach Klasse 3 schließlich werden üblicherweise aufgebracht auf Befestigungselemente und andere filigrane Komponenten mit engen Toleranzen. Hier beträgt die Schichtdicke typischerweise 8 bis 13 μm und bietet die geringste Korrosionsbeständigkeit. Die Korrosionsbeständigkeit kann in allen Fällen durch eine nachfolgende chemische Konversionsbeschichtung erhöht werden.

Es gibt eine Reihe von wichtigen Prozessschritten bei der IVD-Aluminium-Beschichtung auf metallischen Substraten. Zunächst werden die Teile entfettet, um Zerspanungs- oder Dewateringöle zu entfernen. Der nächste Prozessschritt ist ein feinkörniges Sandstrahlen. Zum einen wird dabei die Oberfläche mechanisch gereinigt, und zum anderen wird ein Profil mit einer großen Oberfläche erzeugt. Letzteres unterstützt die physikalische Bindung der Beschichtung zu dem Substrat.

Der letzte Schritt erfolgt in der Vakuum-Beschichtungskammer. Die Teile werden während des Prozesses auf einem elektrisch leitenden Gestell gehalten. Das Gestell kann während des Verfahrens unbeweglich sein oder bewegt werden. Eine Bewegung verbessert die Verteilung der Beschichtung auf komplexer geformten Teilen. Die Teile werden in die Beschichtungskammer gefahren, welche evakuiert wird. Ein Edelgas wird dann in die Kammer eingelassen und eine elektrische Spannung angelegt. Dies führt zu einer Plasma-Glimm- entladung, die als violettes Leuchten in der Kammer deutlich sichtbar ist. Als Folge entsteht eine sehr saubere Oberfläche auf dem Substrat.

Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, kann der Beschichtungsprozess beginnen. Aluminium-Draht wird nun einer Reihe von überhitzten Keramiktiegeln zugeführt. Eine Hochspannung wird angelegt, um sehr hohe Temperaturen zu erzeugen, und das Aluminium verdampft zu einem elektrisch geladenen Nebel. Die negativ geladenen Aluminiumatome bewegen sich durch das Vakuum und scheiden sich auf den zu beschichtenden Teilen ab, die elektrisch geerdet sind.

Nach der Beschichtung mit IVD-Aluminium haben die Teile ein mattgraues Aussehen und müssen sorgfältig behandelt werden. Notwendig ist nun das Schließen der Poren in der äußeren Oberfläche der Beschichtung. Dies erfolgt durch Glasperlenstrahlen. Die Teile können anschließend als “as plated” verwendet werden, oder, was häufiger der Fall ist, die reine Aluminiumoberfläche wird durch eine chemische Konversionsbeschichtung in eine Aluminium-Chromat-Schicht umgewandelt. (qui)

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