Galvanisieren

Was ist Galvanisieren?

Das Galvanisieren (auch Galvanotechnik) ist die elektrochemische Abscheidung von Metallen auf metallische oder metallisierte Oberflächen unter Verwendung eines Elektrolyten und Gleichstroms.

Es ist also eine Form der Oberflächenveredelung oder Oberflächenbeschichtung. Die Beschichtungsverfahren finden Einsatz in vielen technischen Industriezweigen:

• Maschinen- und Anlagenbau
• Kraftfahrzeugbau
• Luft- und Raumfahrt
• Medizintechnik
• Elektrotechnik

Die durch Galvanisierung erzeugten Metallüberzüge beeinflussen folgende Merkmale des Metalls:

• Werkstückaussehen: Form, Farbe und Material der Oberfläche können angepasst werden.
• Korrosionsschutz: Schutz der Oberfläche vor Zersetzung oder Beeinträchtigung wie z.B. Rost
• Technische Eigenschaften: Anpassen von Leitfähigkeit, Verschleißfestigkeit oder magnetische Eigenschaften

Verfahren des Galvanisierens

Der Verfahrensablauf des Galvanisieren gliedert sich in drei Schritte und einer Vorbehandlung des Werkstückes. Eine sorgfältige Vorbehandlung ist wichtig, damit die wenige Mikrometer dicke Schicht voll funktionsfähig ist. Die drei Schritte des Galvanisiserens sind:

1. Mechanische und chemische Vorbehandlung
In der Vorbereitung werden werden Rost, Zunder, Fette und Öle, Späne und Schleifstaub vom Werkstück entfernt. Durch Schleifen, Polieren und Beizbäder wird die Oberfläche abgetragen, wobei die letzten Rückstände auf der Oberfläche durch Entfettung und Spülvorgänge entfernt werden.

2. Beschichtung
Zur eigentlichen Beschichtung werden Elektrolyte aus wässrigen Salzlösungen eines Metalls genutzt. So dient beispielsweise Kupfersulfat als Elektrolyt beim Verkupfern. Das Werkstück ist vom Elektrolyt umgeben und bildet die Kathode.

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Als Anode dient das Material, mit dem das Werkstück beschichtet werden soll. Wirkt nun ein elektrisches Feld, trennen sich die Salzmoleküle des Elektrolyten in Ionen. Die positiven Metallionen lagern sich dann auf dem Werkstück ab, wodurch eine gleichmäßige Beschichtung entsteht. Die Anionen bilden mit dem Metall der Kathode neue Salze.

3. Nachbehandlung
Der letzte Schritt umfasst das Spülen und Trocknen, aber auch die Passivierung oder Chromatierung (etwa bei galvanisch verzinktem Stahl) des Werkstücks.

Galvanik verschiedene Techniken

Je nachdem, wie groß die Werkstücke sind und welche Anforderungen sie haben, unterscheidest du verschiedene Techniken des Galvanisierens:

• Verchromen,
• Verzinken,
• Verkupfern und
• Versilbern.

Verchromen Verfahren

Bei der Verchromung wird das meist vorher elektrochemisch vernickelte Werkstück (Eisen, Kupfer, Messing) in ein Bad mit schwefelsaurer Chrom(VI)-Säure getaucht. Sie wird als Kathode geschaltet.

Grund für die vorherige Beschichtung ist, dass die Chromschicht beispielsweise auf einer dünnen Nickelschicht wesentlich besser als auf purem Eisen haftet. Chromatierte Werkstücke und Teile finden vor allem als KFZ-Teile und im Sanitärbereich dekorative Anwendung.

Verzinken Verfahren

Ebenso können beispielsweise Eisenteile elektrolytisch verzinkt werden: Nach der Reinigung werden die Werkstücke in eine saure Zinkchlorid Lösung getaucht. Dadurch wird Zink kathodisch auf der Oberfläche abgeschieden und es bildet sich eine Zinkschicht.

Verkupfern Verfahren

Kupfer kommt als Beschichtungsmittel bei der Oberflächenveredelung zum Einsatz. Als Elektrolyten eignet sich hier Kupfersulfat-Lösung.

Die Kupfer-Ionen wandern zur Kathode und scheiden sich als dünne Kupferschicht ab. Im Handwerksbereich treten verkupferte Schrauben, Bleche und Drähte auf.

Versilbern Verfahren

Versilberte Werkstücke finden sowohl in der dekorativen als auch in der funktionalen Galvanotechnik Anwendung.

Beispielsweise ist Silberbesteck durch die Silberbeschichtung nicht nur besonders ansehnlich, sondern auch korrosionsbeständig. Um eine hohe Qualität zu gewährleisten, bei der die Beschichtung nicht porös und schwammig wird, erfolgt auch hier die Galvanisierung mittels Elektrolyte.

Nichtmetallische Überzüge

Es müssen nicht immer metallische Überzüge sein, mit denen Werkstoffe beschichtet werden. Auch nichtmetallische Überzüge gelingen mit der Galvanotechnik.

So erfolgt beim Eloxal-Verfahren die elektrolytische Beschichtung durch Abscheidung von Aluminium. Die Aluminiumoxid-Schicht macht das unedle Metall korrosionsbeständig.

Galvanisieren in der Praxis

Galvanische Anlagen sind in der Betriebspraxis meist große Reihen von Wannen. In diesen erfolgen die einzelnen Prozessschritte hintereinander. Der Metallüberzug und seine Eigenschaften werden in der Praxis auf das Werkstück und seine Verwendung optimiert. 

Folgende Kenngrößen dienen zur Beurteilung der galvanisch erzeugten Schicht:

• Werkstoff und Gefüge
• Mechanische, elektrische und andere physikalische Eigenschaften
• Geometrische Kenngrößen (Form des Werkstoffs)
• Fertigungstechnische Kenngrößen (Größe des Werkstoffs) 

Die Verbesserung einer Eigenschaft mit einer metallischen Beschichtung geht oftmals mit einer Verschlechterung von anderen Eigenschaften einher. Deshalb muss meist ein geeigneter Kompromiss für die Einsatzgebiete der Werkstücke angestrebt werden.

Neben der Art der Beschichtung bestimmen die Abscheidungsbedingungen das Eigenschaftsprofil der galvanischen Beschichtung erheblich mit:

• Zusammensetzung des Elektrolyten
• Kathodische Stromdichte
• Elektrolyttemperatur und –zirkulation

Galvanisieren — häufigste Fragen

• Was ist Galvanisieren?
  Das Galvanisieren (auch Galvanotechnik) ist ein Verfahren aus der Oberflächen- und Schichttechnik zum elektrochemischen Abscheiden von Metallen auf metallische oder metallisierte Oberflächen unter Verwendung eines Elektrolyten und Gleichstroms.
  
  
• Warum wird Eisen häufig galvanisiert?
  Bei Eisen bildet der Rost keine solche fest haftende Schicht, sodass die Korrosion fortschreitet. Wird auf das Eisen eine geeignete Schutzschicht aufgebracht (z. B. durch Galvanisieren), lässt sich eine weitere Korrosion des Metalls vermeiden.
  
  
• Was passiert in der Galvanik?
  Bei der Galvanik wird elektrischer Gleichstrom durch ein elektrolytisches Bad geleitet. An der Anode (Pluspol) befindet sich in der Regel ein Metall wie Kupfer oder Nickel, welches aufgelöst und zur Kathode (Minuspol) übertragen wird.
  
  
• Was ist galvanische Beschichtung?
  Galvanisieren ist eine Elektrolyse dem Ziel, Metalle oder andere leitende Materialien mit einer Metallschicht zu überziehen. Eine edlere Metallschicht wirkt attraktiv und schützt relativ unedle Metalle gegen Oxidation und Korrosion.

Galvanische Zelle 

Nun hast du das Wichtigste zum Galvanisieren gelernt. Das chemische Prinzip dahinter wird durch die Galvanische Zelle beschrieben. Was genau in einer galvanischen Zelle passiert, erklären wir dir in unserem Video dazu!