DBU aktuell Nr. 1 | Januar 2010

Informationen aus der Fördertätigkeit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt

Sehen Sie selbst...
Kupferblechstreifen, der galvanisch mit einer Eisenschicht (grau) beschichtet wurde. Diese Schicht zeigt selbst nach mehreren Wochen Lagerung an Luft keine Rostbildung.
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5.) Eisenbeschichtungen bald anstelle von Chrom und Kobalt?

Eisen ist sehr verschleißbeständig und daher als Beschichtungswerkstoff für verschiedenste Bauteile interessant. Um Werkstücke mit dünnen Metallschichten zu überziehen, wird die Galvanotechnik eingesetzt. Dabei werden aus einer üblicherweise wässrigen Metallsalzlösung die Metallionen an dem als Kathode geschalteten Werkstück reduziert. So entsteht nach und nach ein metallischer Überzug auf dem Bauteil. Dieser Vorgang wird galvanische Abscheidung genannt, ist bei Eisen jedoch ein relativ aufwendiges Verfahren und wird nur in seltenen Fällen eingesetzt, da es durch einen niedrigen Wirkungsgrad gekennzeichnet ist und oft nicht die gewünschte Oberflächenqualität liefert.
Das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie (Schwäbisch Gmünd) hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal sowie der IoLiTec GmbH ein Verfahren entwickelt, bei dem Eisen aus einer ionischen Flüssig­keit (nicht-wässrigen Lösung) abgeschieden wird. Hierzu werden Eisensalze in einer bei Raumtemperatur flüssigen, organischen Salzschmelze gelöst. Bei Versuchen mit verschiedenen ionischen Flüssigkeiten zeigte eine Cholinchlorid-Harnstoff-FeCl3-Mischung ein besonders gutes Abscheideverhalten für Eisen. Die damit hergestellten Eisenüberzüge wiesen eine hohe Korrosionsstabilität auf.

Eine mögliche Anwendung sehen die Wissenschaftler beispielsweise als Diffusionssperrschichten, die häufig noch aus Nickelschichten bestehen. Bei einer Weiterentwicklung des Verfahrens könnten Eisenbeschichtungen in Zukunft in einigen Anwendungsbereichen Chrom, Nickel und Kobalt ersetzen, die aus umwelt- und arbeitsschutztechnischen Gründen problematisch sind.
Auch Aluminium ist eine interessante Alternative zu gängigen galvanischen Überzügen. Aluminium bietet einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, da sich darauf unter atmosphärischen Bedingungen spontan eine dünne Oxidschicht bildet, die das darunterliegende Metall wirksam vor Korrosion schützt.

Allerdings sind Beschichtungen mit Aluminium in ihrer Herstellung bis jetzt problematisch für Umwelt und Sicherheit: Ohne eine Zwischenschicht aus umweltschädlichem Chrom oder Nickel lassen sich Alu-Beschichtungen auf Stahl heute noch nicht realisieren. Zudem besteht eine enorme Explosionsgefahr bei dem gängigen Verfahren. Auch hier können ionische Flüssigkeiten helfen: Die Dörken MKS-Systeme GmbH entwickelt in Zusammenarbeit mit der TU Clausthal einen Prozess, bei dem Aluminium aus umweltfreundlichen ionischen Flüssigkeiten direkt auf Stahl aufgebracht wird. Die Beschichtung soll dabei den strengen Qualitätsansprüchen der Automobil­industrie genügen.