Neben dem Galvanisieren zählen auch Schmelztauchen, thermisches Metallspritzen sowie das Plattieren zu den nicht metallischen Beschichtungsverfahren.
Schmelztauchüberzüge
Das Werkstück wird in die Metallschmelze getaucht. An der Grenzfläche bilden sich Legierungsschichten durch Diffusionsvorgänge. Beim Herausziehen der Teile wird die Legierungsschicht von einer Metallschicht aus dem Bad überzogen. Überschüssiges Material wird durch Abblasen oder Abstreifwalzen entfernt. Die Schichtdichte ist abhängig von der Tauchzeit und der Entnahmegeschwindigkeit. Taucht man jedes Werkstück einzeln in die Schmelze, spricht man von Stückschmelztauchen – beim Durchlaufschmelztauchen hingegen werden viele Bauteile hintereinander durch die Legierung gezogen. Schmelztauchüberzüge geben einem Werkstück guten Korrosionsschutz. Im Folgenden werden die vier gebräuchlichsten Schmelztauchverfahren kurz vorgestellt.
- Feueraluminieren: Tauchen der Werkstücke in ein Aluminiumlegierungsbad bei etwa 650° C – 800° C. Diese Beschichtung bietet einen sehr guten Oxidationsschutz und wird deshalb häufig für Auspuffanlagen, Öfen oder Rohrleitung verwendet.
- Feuerverzinken: Beim Trockenverzinken wird das Werkstück in ein Flussmittel gegeben, getrocknet und anschließend in ein Zinkbad getaucht. Nassverzinken ist hingegen der Name des Beschichtungsverfahren, bei dem ein Bauteil in ein Zinkbad mit Flussmittel (440° C – 460° C) getaucht und anschließend, zur Vermeidung sogenannter Zinkblumen, im Wasserbad abgeschreckt wird. Feuerverzinkt wird im Stahlbau, Kraftwerkbau und ebenso häufig bei verfahrenstechnischen Anlagen aller Art.
- Feuerverzinnen: Beim Einkesselverfahren wird das Werkstück zuerst in eine wässrige Flussmittellösung, dann in Flussmittel und schließlich in ein Zinnbad von etwa 300° C getaucht. Wird das Bauteil zuerst in ein Flussmittelzinnbad und anschließend in das Zinnbad getaucht, liegt das sogenannte Zweikesselverfahren vor. Beide Beschichtungen verhindern unerwünschte Nitrierung in stickstoffhaltiger Atmosphäre bei Erzeugnissen wie Benzintanks oder Konservendosen.
- Feuerverbleien: Beim direkten Verbleien wird das Werkstück zuerst mit Flussmittel versehen und anschließend in ein Bleilegierungsbad von etwa 350° C getaucht. Beim indirekten Verbleien wird ein Bauteil zuerst feuerverzinnt und dann erst in das Bleischmelzbad getaucht. Beide Verfahren führen zu einer hohen Beständigkeit gegenüber anorganischen Säuren und Laugen.
Thermisches Metallverspritzen
Unter dem Begriff Metallspritzen versteht man das Aufsprühen von erschmolzenem
bzw. plastifiziertem Metall auf einen metallischen oder nichtmetallischen
Haftgrund. Durch Einpressen der Metalltropfen in die
Oberflächenunebenheiten des Grundkörpers entsteht beim Abkühlen eine
mechanische Verankerung. Teilbereiche können auch miteinander
verschweißen, so dass neben den mechanischen Haftkräften auch molekulare
Bindekräfte entstehen können. Die Erwärmung der Werkstückoberfläche ist
dabei aber so gering, dass nicht mit einem Verzug des Bauteils gerechnet werden
muss.
Der Vorteil der Metallspritzung gegenüber anderen
Metallbeschichtungsverfahren liegt in der universellen Anwendbarkeit. Mit
dem Metallspritzen können beliebig große Werkstücke ortsungebunden und zum
Teil auch erst nach der Montage einzelner Baugruppen beschichtet werden.
Das thermische Metallspritzverfahren verleiht den beschichteten Bauteilen
einen äußerst effektiven Schutz gegenüber Korrosion sowie Verschleiß und wird
wegen seiner universellen Anwendbarkeit auch häufig zu Reparaturen von
Schadstellen angewandt.
Die gängigsten Metallspritzverfahren sind
Flamm-, Pulver-, Lichtbogen- und Plasmaspritzen.
Plattieren
Hochwertige Metalle werden fest mit einem meist billigeren Grundmetall
verbunden. Plattierte Werkstoffe sind Verbundwerkstoffe und haben die
Eigenschaft des aufplattierten Metalls, besonders wenn beidseitig plattiert
wird. Häufig werden etwa hochlegierte auf unlegierte Stähle plattiert, um die
Eigenschaften von Bauteilen für chemische Anlagen, Reaktoren oder Triebwerke
nachhaltig zu verbessern.
Folgende Plattierverfahren kommen in der
Praxis häufig zum Einsatz:
- Walzplattieren: Ein Blech wird unter Druck und Wärme auf das Grundmaterial aufgewalzt. Dabei entsteht eine unlösbare Verbindung durch Diffusion und Pressschweißung. Vielfach werden mit diesem Verfahren korrosionsbeständige Bleche erzeugt.
- Schrumpfverfahren: Das Metall mit dem größeren Längenausdehnungskoeffizienten wird erhitzt und auf das kalte Metall mit dem kleineren Längenausdehnungskoeffizienten aufgebracht. Beim Abkühlen entstehen Schrumpfspannungen, die die beiden Metalle verbinden.
- Verbundgießen: Niederschmelzende Deckmetalle können auch durch Gießen aufgetragen werden, so z. B. Kupfer auf Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Die Oberfläche muss aber abschließend gewalzt werden, um völlig plan zu sein.
- Sprengplattieren: Dies ist ein Verfahren, um bereits fertiggeformte oder montierte Bauteile nachträglich zu plattieren. Ein Deckblech wird der Werkstückform angepasst und mit einer Sprengfolie beschichtet. Die Sprengfolie wird entzündet, dabei prallt das Deckblech mit ca. 1000 m/s auf das Werkstück auf und verbindet sich unlösbar mit diesem.
- Auftragsschweißen: Die meisten Schmelzschweißverfahren können hierzu verwendet werden. Der Grundwerkstoff wird nur gering angeschmolzen, es findet fast keine Vermischung des hochwertigen Auftragswerkstoffs mit dem Grundwerkstoff statt. Plattieren durch Auftragsschweißen wird aber hauptsächlich für Reparaturzwecke angewandt.
- Mechanisch Plattieren: In einer Plattierungstrommel befördern Plastikkugeln Metallpulverteilchen auf das Grundmaterial, an dem sie durch sogenanntes Kaltschweißen haften bleiben. Dieses Verfahren ist anwendbar für Schüttgüter aus gehärtetem Stahl, die heftigen, stoßartigen Belastungen ausgesetzt werden.