Allgemein versteht man unter Beschichten das Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus meist formlosem Stoff auf die Oberfläche eines Werkstoffes.
Vielfach werden metallische Schichten wie Zink, Aluminium, Zinn oder Blei auf hochlegierten Stahl bzw. niedriglegierte, nicht korrosionsfeste Stähle aufgebracht, um die Oberfläche von Werkstücken vor Korrosion zu schützen.
Hartlegierungen auf der Basis von Cr, Co, Ni sowie einige Si-Bindelegierungen eignen sich, um die Verschleißfestigkeit empfindlicher Oberflächen zu erhöhen.
Je nach Anwendung und der weiteren Verarbeitung von Werkstücken kann es
zweckmäßig sein, die
Lötbarkeit zu erhöhen, d. h. ein Werkstück wird durch die
Beschichtung mit Schwermetallen (z. B. Cu, CuSn oder Sn) so präpariert, dass
darauf in der weiteren Bearbeitung besser gelötet werden kann.
Durch
Beschichtungsverfahren wie z. B. Flammspritzen oder Auftragsschweißen wird
häufig ein
Materialauftrag an Verschleißstellen von Werkstücken
aufgebracht. Dabei kann es sich entweder um besonders harte, strapazierfähige
Materialien handeln, die den auftretenden Belastungen besser standhalten
oder es wird Material an Verschleißstellen aufgebracht, dass dem Verschleiß
ganz bewusst geopfert werden kann, ohne dass dadurch das eigentliche Werkstück
angegriffen wird.
Letztendlich wird auch oft aus rein optischen Zwecken beschichtet, d. h. es wird auf die Oberfläche von Metallwerkstücken eine Schicht mit Kupfer- oder Aluminiumzusätzen aufgebracht, die sich besonders gut polieren lässt und dem Werkstück zu Glanz und einer dekorativen Optik verhilft.
Die meisten metallischen Beschichtungsverfahren erfordern zwingend eine vorherige Oberflächenbehandlung der Werkstücke. Zur Erzielung einer guten Haftfähigkeit des Überzugs ist eine gründliche Reinigung der Oberfläche von Schmutz, Fett, Öl, Zunder, Rost und anderen chemischen Schichten (wie etwa Salzen oder Oxiden) nötig. Die Reinigung kann dabei entweder mechanisch (Bürsten, Schleifen, Strahlen, Abwaschen, Ultraschallreinigen etc.) oder chemisch (Entfetten und Beizen) vorgenommen werden.
Unter Galvanisieren versteht man alle Verfahren zum elektrochemischen
Abscheiden von Metallen auf metallische oder metallisierte Werkstücke unter
Verwendung eines Elektrolyten.
Elektrolyte sind elektrisch leitende
Flüssigkeiten oder Schmelzen von Salzen. Beim Galvanisieren werden wässrige
Lösungen von Salzen desjenigen Metalls verwendet, mit dem das Werkstück
beschichtet werden soll, also z. B. Kupfersulfat als Elektrolyt beim
Verkupfern.
Das Werkstück, als Kathode (- Pol) geschaltet, sowie ein
Gegenpol, vorzugsweise aus dem Beschichtungsmaterial (z. B. Kupfer), als
Anode (+ Pol) sind an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen und werden in
eine Metallsalzlösung (z. B. Kupfersulfat) gegeben. Unter dem Einfluss des
elektrischen Feldes trennen sich die Salzmoleküle in Ionen (CuSO4
=> Cu2+ + SO42-). Die positiven
Metallionen wandern zur negativen Kathode (Werkstück). Nachdem sie sich dort
niedergeschlagen haben, werden die Ionen durch Aufnahme von Elektronen (die
aus der Stromquelle stammen) neutralisiert. Auf dem Werkstück baut sich nun
eine Schicht aus Metallatomen (Cu-Schicht) auf. Die negativen Säureionen
(SO42-) strömen zur positiven Anode, geben dort
Elektronen ab und bilden mit dem Metall der Anode (Cu) neue Salze
(CuSO4).
Die Schutzwirkung des Metallüberzugs richtet sich nach dessen Stellung in der elektrochemischen Spannungsreihe gegenüber der des Grundmetalls. Geht man davon aus, dass der Überzug aufgrund von vorhandener Fehlstellen (Poren bzw. Beschädigungen, die sich durch den Gebrauch des Bauteils zwangsläufig ergeben) das Grundmetall nicht vollständig überdeckt, wird bei Anwesenheit eines Elektrolyten die Korrosion einsetzen. Hierbei wird zuerst das unedlere Metall angegriffen und zersetzt. In der Praxis wird man deshalb Werkstücke aus Stahl nicht nur mit einer Kupferschicht überziehen, sondern noch zusätzlich eine Nickelschicht aufbringen. Im Korrosionsfall wird dann zuerst die unedlere Nickelschicht zersetzt, das Werkstück selbst bleibt aber weiterhin durch die Kupferschicht geschützt.
