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Passivierung
Die Passivierung ist ein Verfahren in der Oberflächentechnik, das Materialien vor Korrosion schützt. Dabei wird auf der Oberfläche eine dünne, stabile Schutzschicht erzeugt, die das darunterliegende Material vor äußeren Einflüssen wie Sauerstoff, Feuchtigkeit oder milden Chemikalien bewahrt.
Definition: Was ist Passivierung?
Passivierung bezeichnet in der Oberflächentechnik die spontane Bildung oder gezielte Erzeugung einer nichtmetallischen oder metallischen Schutzschicht auf einem metallischen Werkstoff. Diese Schicht dient dazu, die Korrosion des Materials zu hemmen oder erheblich zu verlangsamen.
Spontane Passivierung
Die spontane Passivierung beschreibt einen natürlichen Prozess, bei dem bestimmte Metalle durch Kontakt mit Sauerstoff oder anderen chemischen Reaktanten eigenständig eine schützende Schicht ausbilden. Diese Schicht, meist eine Oxidschicht, ist extrem dünn, stabil und verhindert effektiv, dass korrosive Stoffe wie Feuchtigkeit oder Salze das Metall weiter angreifen.
Besonderheiten und Vorteile der spontanen Passivierung
Ein entscheidender Vorteil der spontanen Passivierung ist ihr Selbstheilungseffekt. Wird die Schutzschicht beschädigt, bildet sie sich in Gegenwart von Sauerstoff schnell neu. Dieser Mechanismus macht die spontane Passivierung besonders effizient, da sie keine zusätzlichen chemischen oder mechanischen Behandlungen erfordert.
Welche Materialien zeigen spontane Passivierung?
Die Fähigkeit eines Metalls zur spontanen Passivierung hängt von seiner chemischen Zusammensetzung ab. Edelmetalle wie Gold und Platin sind von Natur aus korrosionsbeständig und benötigen keine Passivierung. Metalle wie Aluminium, Chrom, Titan oder Zink bilden hingegen eine dünne Passivierungsschicht, die sie vor Korrosion schützt.
Um die Wirkung der natürlichen Passivierungsschicht zu verdeutlichen, nehmen wir als Beispiel rostfreien Stahl: Bei einem Chromgehalt von mindestens 12% bildet sich eine selbstheilende Chromoxidschicht, die das Metall widerstandsfähig gegen Korrosion macht. Wird diese Schicht beschädigt, bildet sich bei Kontakt mit Sauerstoff automatisch eine neue Schutzschicht.
Unterschiedliche Passivierungsverfahren
Bei vielen Metallen reicht die spontane Passivierung nicht aus, um den gewünschten Korrosionsschutz oder bestimmte technische Eigenschaften zu gewährleisten. In solchen Fällen wird die Passivierung durch definierte technische Verfahren erzeugt. Diese Verfahren sorgen für eine kontrollierte und gleichmäßige Schutzschicht und ermöglichen es, die Eigenschaften der Oberfläche gezielt zu beeinflussen.
Passivieren von Aluminium
Die Passivierung von Aluminium wird häufig mit dem Verfahren des Eloxierens gleichgesetzt, da es eine der bekanntesten und effektivsten Methoden zur Erzeugung einer Schutzschicht auf Aluminium darstellt. Beim Eloxieren handelt es sich um ein elektrolytisches Verfahren, bei dem die natürliche Oxidschicht des Aluminiums extrem verstärkt wird. Dies führt zur Bildung einer stabilen, dicken und porösen Aluminiumschicht, die das Metall vor Korrosion schützt und gleichzeitig dekorative Eigenschaften ermöglicht.
Neben dem Eloxieren gibt es jedoch auch andere Passivierungsverfahren für Aluminium, wie die Chromatierung oder Chrom(VI)-freie Alternativen.
Chromatierung und Co.: Passivierung anderer Metalle
Auch andere Metalle wie Zink, Titan und Chrom werden häufig passiviert, jedoch in der Regel mit spezifischen Verfahren, die auf ihre Eigenschaften abgestimmt sind.
- Chromatierung: Vor allem bei Aluminium, Zink und Magnesium eingesetzt, bietet sie exzellenten Korrosionsschutz, wird aber zunehmend durch Chrom(VI)-freie Alternativen ersetzt (z.B. Chrom(III) mit SurTec 650 oder Zirkonprodukte).
- Transparent- und Blaupassivierung: Diese Verfahren werden meist bei verzinkten Oberflächen angewandt, um dünne Schutzschichten zu erzeugen, die entweder farblos oder leicht bläulich erscheinen.
- Dickschichtpassivierung: Besonders geeignet für extreme Umgebungen, wie Offshore-Anwendungen, wo hoher Schutz gegen Feuchtigkeit und Salze erforderlich ist.
Chrom(VI)-freie Alternativen
Ein wichtiger Fortschritt in der Passivierungstechnik ist die Entwicklung von Chrom(VI)-freien Verfahren. Diese sind besonders relevant für die Passivierung von Aluminium und Zink, da sie ähnliche Korrosionsschutzeigenschaften bieten, jedoch ohne die gesundheitsschädlichen und umweltschädlichen Effekte des klassischen Chromats.
Aluminium passivieren mit SurTec 650
Als Spezialisten für die Oberflächenbehandlung von Aluminium setzen wir bei Jacobi Eloxal gezielt das SurTec 650-Verfahren zur Passivierung von Aluminiumkleinteilen ein. Damit bieten wir eine umweltfreundliche und effektive Lösung für die Korrosionsschutzanforderungen unserer Kunden. Als Chrom(VI)-freie Passivierungsmethode erfüllt SurTec 650 nicht nur die steigenden Umweltanforderungen, sondern gewährleistet auch eine exzellente Korrosionsbeständigkeit und eine Vorbehandlung für spätere Lackierungen. Dadurch stellen wir sicher, dass unsere Aluminiumprodukte höchste Standards in Bezug auf Langlebigkeit und Umweltverträglichkeit erfüllen.
Vorteile der Passivierung von Aluminium
Die Passivierung von Aluminium bietet zahlreiche Vorteile, die sowohl die Materialeigenschaften optimieren als auch die nachfolgende Verarbeitung vereinfachen. Neben dem verbesserten Korrosionsschutz spielt auch die erhöhte Haftfähigkeit eine entscheidende Rolle. Durch die gezielte Passivierung wird die Oberfläche des Aluminiums ideal für weitere Bearbeitungsschritte vorbereitet. Besonders beim Lackieren gewährleistet die Passivierung einen hervorragenden Haftgrund, wodurch die Qualität und Haltbarkeit der Beschichtungen erheblich verbessert werden.
Passivierung von Aluminium: So funktioniert’s
Beim Passivieren wird die natürliche, oft ungleichmäßige Oxidschicht der Aluminiumoberfläche entfernt und durch eine definierte, dünne und beständige Konversionsschicht ersetzt. Diese sorgt nicht nur für einen verbesserten Korrosionsschutz, sondern bietet auch eine ideale Grundlage für nachfolgende Beschichtungen.
Die Schritte des Passivierens von Aluminium einfach erklärt
- Vorbehandlung der Aluminiumoberfläche: Bevor das Aluminium passiviert wird, muss die Oberfläche sauber und frei von Verunreinigungen sein. Dafür werden häufig zwei Verfahren angewendet. Beim sogenannten Beizen wird die Oberfläche des Aluminiums mit einer alkalischen Lösung behandelt, um Oxid- und Schmutzschichten zu entfernen. Das sorgt für eine gleichmäßige Oberfläche. Das Elektropolieren hingegen glättet die Oberfläche, entfernt mikroskopisch kleine Riefen und trägt zur Verbesserung der Optik bei.
- Passivieren: Das Aluminiumbauteil wird in einen Elektrolyten getaucht, in dem Chrom(III)-Salze gelöst sind. Durch chemische Prozesse werden Aluminiumionen vom Bauteil in die Lösung abgegeben und durch Chromionen ersetzt. Dadurch bildet sich eine dünne Schicht aus Chrom auf dem Aluminiumbauteil.
- Nachbehandeln: Nach der Passivierung kann das Aluminium je nach Bedarf weiterbehandelt werden, z.B. durch Lackieren oder andere Verfahren, um zusätzliche Eigenschaften wie Farbe oder zusätzliche Haftkraft zu erzielen.
Kurz zusammengefasst: Passivierung
Während sich bei der spontanen Passivierung diese Schutzschicht natürlich bildet, werden bei der künstlichen Passivierung gezielte Verfahren eingesetzt, um die Korrosion zu verhindern oder erheblich zu verlangsamen. Besonders bei Aluminium kommt diese Methode häufig zum Einsatz, um die Haltbarkeit des Metalls zu steigern und seine Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen zu erhöhen. Passivierte Bauteile finden häufig Anwendung in der Elektronikindustrie und als Vorbehandlung für Nasslack- oder Pulver Systeme.