Was ist Hartverchromen? Prozessschritte und Anwendungsgebiete
Beim Hartverchromen wird das Werkstück mit einer Hartchromschicht überzogen. Das Ziel ist ein verbesserter Schutz vor Verschleiß und Korrosion. Außerdem weist das Material nach der Behandlung eine hohe Härte von 900 bis 1200 HV und eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 400° C auf.
Der Hauptunterschied zum Glanzchrom besteht in der Schichtstärke. Diese ist beim Hartverchromen deutlich dicker und beträgt zwischen 15 und 500 μm, wobei die endgültige Schichtdicke von der erwarteten Beanspruchung des Werkstücks abhängt. Einen chemischen oder physikalischen Unterschied der Chromschichten gibt es bei den beiden Verfahren jedoch nicht.
Hartchromprozess
Oberflächenvorbehandlung
Das zu behandelnde Werkstück muss eine möglichst kleine Rautiefe von Rt 2 – 3 μm haben, da die Hartchromschicht keine Kratzer, Poren oder Strukturfehler überdeckt. Aus diesem Grund wird das Werkstück zur Vorbereitung geschliffen oder bandpoliert. Außerdem ist zu beachten, dass das Material vor der Behandlung metallisch blank sein muss. Nur so kann ein entsprechender Schutz sichergestellt werden.
Prozessschritte
Beim Hartverchromen wird das Werkstück in einem galvanischen Bad mit der Chromschicht elektrolytisch beschichtet. Die Prozesstemperaturen liegen dabei meist zwischen 50 und 60° C. Um eine Reduktion der Chromionen zum metallischen Chrom zu erreichen, wird ein Gleichrichter eingesetzt. Dieser liefert die dazu benötigten Elektronen. Auf diese Weise wird nur an den Stellen Chrom abgelagert, denen eine Elektrode (Anode) gegenüberliegt. Wie bei elektrisch arbeitenden Bädern üblich, bauen sich durch die Feldlinienverteilung an den vom Strom begünstigten Stellen des Bauteils Kanten auf. Mithilfe eines speziellen Gestells kann der Effekt vermindert werden.
Die spätere chemische und mechanische Belastung ist ausschlaggebend für die geforderte Dicke der Chromschicht. Dabei werden folgende Schichtstärken aufgetragen:
- Eine Schichtstärke von 5 bis 15 μm wird bei einem leichten Verschleiß aufgetragen. Außerdem dient eine solche Schichtdicke zur Reduzierung der Reibung.
- Hartchromschichten von 15 bis 30 μm schützen vor mäßigem Verschleiß.
- Für Haftverschleißwiderstand wird eine Schicht von 30 bis 60 μm auf das Werkstück aufgetragen.
- Für schweren Verschleißwiderstand wird eine Chromschicht von 60 bis 150 μm genutzt.
- Um vor Abrieb und Erosionen sowie vor schweren Verschleiß zu schützen werden Schichtdicken von 150 bis 350 μm eingestellt.
- Chromschichten von über 250 μm werden bei Reparaturteilen verwendet.
Die Eigenschaften der Hartchrom-Oberfläche nach der Behandlung
Das Hauptaugenmerk der Prozedur liegt auf der Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Werkstücks. Darüber hinaus erreicht das Werkstück durch die Hartchromschicht eine hohe Randhärte von 900 bis 1200 HV ohne Verzug. Durch das Hartverchromen wird die Oberfläche wasser- und schmutzabweisend, wodurch sich der Korrosionsschutz des Werkstücks noch weiter verbessert. Darüber hinaus weisen die bearbeiteten Werkstücke ein niedriges Adhäsionsvermögen und einen minimalen Reibungskoeffizienten auf.
Zusammengefasst weist das Werkstück nach der Behandlung folgende Vorteile auf:
- kein Materialverzug, trotz hoher Härte
- hohe Verschleißfestigkeit
- niedriger Reibungskoeffizient sowie geringe Klebeneigung
- verbesserter Schutz vor chemischen Belastungen
- sehr guter Korrosionsschutz
- Verbesserung der tribologischen Eigenschaften
Anwendungen
Das Hartverchromen eignet sich für eine Vielzahl von Metallen. Dazu zählen sämtliche Stähle, Aluminium, Buntmetalle sowie die dazugehörigen Legierungen. Wegen der sehr guten chemischen, technischen und mechanischen Charakteristika ist das Verfahren für eine Vielzahl von Industrien von Wichtigkeit:
- Zylinder in der Druckerindustrie: Um höchste Druckqualität sicherzustellen, ist es von hoher Bedeutung, dass die Zylinder über eine makellose Oberfläche verfügen. Ebenfalls spielt eine Maßgenauigkeit im Mikrometerbereich eine entscheidende Rolle. Darüber hinaus müssen die Zylinder über einen starken Korrosionsschutz verfügen, da die verwendeten Farben und Reinigungsmittel häufig sehr aggressiv sind. Aus diesen Gründen kommen hier häufig optimierte Hartchromschichten zum Einsatz. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Hartchromschicht in der Druckerindustrie sind Duktoren und Dosierwalzen.
- Siebkörbe für die das Recycling in der Papierindustrie: Die verwendeten Siebkörbe müssen hohen Verschleißschutz sowie gute Reparierbarkeit aufweisen. Hartverchromungen stellen hier die beste Wahl dar. Weitere Einsatzmöglichkeiten der Hartverchromung in der Papierindustrie sind Kreppzylinder, Auftrags- und Farbdosierwalzen.
- Kolben im Maschinenbau: Hartverchromung wird im bei Kolbenringen und Kolbenringnuten eingesetzt, da hier ein hoher Verschleißschutz gefragt ist. Weitere Verwendung findet das Hartverchromen im Maschinenbau bei verschiedenen Werkzeugen, Wellen und Messwalzen.
Auch in der Folien-, Automobil- und Lebensmittelindustrie kommt das Verfahren zur Anwendung.
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