Oberflächentechnologien 3 Flashcards Preview

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Flashcards in Oberflächentechnologien 3 Deck (43):
1

Was ist der Unterschied zwischen Oberflächenmodifikation und -beschichtung?

• Oberflächenmodifikation:
Verfahren, die in den Werkstoff eindringen
und dadurch die Eigenschaften der
Oberfläche verändern
• Oberflächenbeschichtung:
Verfahren, durch die Material (artgleich/
artfremd) auf den Werkstoff aufgebracht
wird.

2

Die Verfahren der Oberflächentechnik können nach dem Aggregatzustand der
Ausgangsstoffe zur Schichterzeugung eingeteilt werden. Welche sind diese
Kategorien? Nennen Sie bitte jeweils pro Kategorie ein Beschichtungsverfahren.

• (elektro-) chemische Lösungen: Stromlose
Metallabscheidung und Galvanik
• teigige, flüssige Phase: Sol-Gel-Verfahren, Lackieren
• feste Phase, Pulver: Emaillieren, Plattieren
• Dampf-, Gasphase, Plasma: PVD und CVD

3

Nennen Sie die typischen Schichtdicken, die mittels des Sol-Gel-Verfahrens, des Schmelztauchverfahrens, des Emaillierens und des Plattierens erreicht werden
können.

• Sol-Gel-Verfahren -7 0,005-15 μm
• Schmelztauchverfahren -7 < 200 μm
• Emaillieren -7 < 350 μm
• Plattieren -7 250 - 20.000 μm

4

Was wird unter „Schmelztauchüberzügen" verstanden?

Es sind metallische Überzüge, die durch Eintauchen des Grundmetalls in ein Bad aus
geschmolzenem Metall hergestellt werden. Nach einer Verweilzeit werden die Bauteile
der Schmelze entnommen.

5

Wofür werden die Schmelztauchüberzüge hauptsächlich eingesetzt?

Als Schutz gegen Korrosion

6

Welche sind die verbreitetesten Überzugsmaterialien?

Zink und Zinklegierungen

7

Welche sind die drei wichtigsten Schritte des Schmelztauchverfahrens?

• Eintauchen der Werkstücke in das schmelzflüssigen Metall
• Halten in dem metallischen Bad
• Entnehmen ohne Nachbearbeitung der Oberfläche

8

Gegen welche korrosive Medien schützt Zinn in Form von Schmelztauchüberzugen?

Schutz gegen Wasser, wässrige Lösungen und Nahrungsmitteln

9

Welche Art von Korrosionsschutz kommt bei Schmelztauchüberzügen zum Tragen,
wenn das Überzugsmaterial edler als Eisen ist?

Passiver Korrosionsschutz

10

Die Reaktionen des Schmelztauchverfahrens sind vergleichbar mit denen eines
Lötprozesses. Welche physikalische Bedingung muss erfüllt werden, um einen
Schmelztauchüberzug auftragen zu können?

Das Überzugsmetall muss eine gute Löslichkeit im Grundwerkstoff aufweisen

11

Welche Parameter beeinflussen die Kinetik der Reaktionsschichtbildung bei dem
Schmelztauchverfahren?

• Die Prozesstemperatur
• Die Diffusionskoeffizienten der beteiligten Elemente

12

Eine gründliche Reinigung der Oberfläche ist erforderlich, um eine gute Benetzung des
Überzugsmetalls zu erzielen. Wie muss die Oberfläche des Grundwerkstoffs vor dem
Beschichtungsprozess sein?

• Fett-, rast- und zunderfrei
• Blank und fehlerfrei

13

Was versteht man unter Feuerverzinken?

Feuerverzinken ist das Aufbringen eines Zinküberzugs auf Stahl oder Guss durch das
Eintauchen in ein schmelzflüssiges Zinkbad (440-460 °C), wobei sich in der
Kontaktfläche eine Legierungsschicht aus Eisen und Zink ausbildet und darüber eine
fest haftende reine Zinkschicht.

14

Bei welchen maximalen Temperaturen
werden Bauteile eingesetzt, die durch
Feuerverzinken beschichtet worden
sind?

200 °C - 300 °C

15

Welche drei Anforderungen muss die Konstruktion beim Feuerverzinken erfüllen
(Feuerverzinkungsgerechte Konstruktion)?

• Möglichst symmetrische Querschnitte
• Vermeidung sehr unterschiedlicher Materialdicken
• Vermeidung toter Ecken und Winkel
• Zulauf- und Entlüftungsöffnung

16

Welche drei Eigenschaften der Oberfläche des Substrates können beim Feuerverzinken
für den Beschichtungsprozess problematisch sein?

• Oberflächen mit einer großen Rautiefen
• Extrem glatte Oberflächen
• Unebenheiten der Stahloberfläche

17

Bei welchen Temperaturen liegen die Zinkbäder?

Zwischen 440 °C und 460 °C

18

Warum sollten die Temperaturen (440-460°C) von Zinkbädern nicht überschritten werden?

• Bei diesen Temperaturen würde sich zu viel Eisen in den Zinkschmelzen lösen.
• Bildung von hochschmelzenden unerwünschten Phasen in der Zinklösung, die
später aufwendig entfernt werden müssen.
• Korrosiver Angriff der Wandungen des Verzinkungskessels (metallphysikalische
Korrosion)

19

Wie kann die Korrosionsschutzwirkung
von Zinkschichten weiter
verbessert werden? Nennen Sie zwei
Elemente, um diesen Effekt zu
erzielen.

• Durch die Zugabe von Legierungselementen
• Al und Si

20

Nennen Sie einen wichtigen Vorteil, den die kontinuierliche Breitbandverzinkung
gegenüber der Stückverzinkung bietet.

Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten (ca. 200 m/min) des Bands in der Schmelze
bilden sich keine spröden Phasen, die das mechanische Verhalten der Zinkschicht
negativ beeinflussen. Deswegen weist das feuerverzinkte Band eine gute
Kaltumformbarkeit auf.

21

Was versteht man unter Stückverzinken?

Stückverzinken ist das Feuerverzinken von größeren Stahlteilen und -konstruktionen und
Kleinteilen.

22

Was ist ein Sol?

Sole sind stabile Lösungen von feinst verteilten Partikeln in Wasser oder organischen Lösungsmitteln.

23

Warum sedimentieren die Partikel nicht, obwohl die Dichte der Partikel höher ist
als die des Lösungsmittels?

Wegen der Bildung eines dynamischen Gleichgewichtes zwischen anziehenden und
abstoßenden Kräften

24

Was ist ein Gel?

Es ist eine Lösung aus mindestens einer festen und einer flüssigen Phase. Die
feste Phase bildet dabei ein schwammartiges, dreidimensionales Netzwerk, dessen
Poren durch eine Flüssigkeit oder ein Gas ausgefüllt sind.

25

Nennen Sie die drei wichtigsten Funktionen der Sol-Gel-Beschichtungen auf
Metallen.

• Korrosionsschutz
• Verschleißschutz
• Selbstreinigungseffekt

26

Nennen Sie bitte die wichtigen Schritte
des Sol-Gel-Verfahrens.

• Auftragung eines Sol-Films auf das Bauteil
• Kondensation (Polymerisation
durch Wasserabspaltung)
• Gelierung des Films (die Partikel
des Sols bilden ein Netz)
• Thermische Behandlung zum
Trocknen

27

Mit welchen Methoden können Sol-Filme aufgetragen werden?

• Sprühverfahren
• Rotationsbeschichtungsverfahren
• Tauchverfahren

28

Welche drei Parameter sind für die Dicke des Sol-Films entscheidend, wenn ein
Tauchverfahren zum Auftragen verwendet wird?

• Die Viskosität des Sols
• Die Ausziehgeschwindigkeit
• Der Eintauchwinkel

29

Was ist Email?

Es sind organische Schichten, deren chemische Zusammensetzung mit Gläsern
vergleichbar ist. Email verbindet die Eigenschaften einer Glasoberfläche mit den Materialund
Verarbeitungseigenschaften von Metallen.

30

Wofür wird Email eingesetzt? Nennen Sie bitte drei Funktionen.

• Oxidationsschutz
• Korrosionsschutz
• Dekoration

31

Was ist ein Schlicker?

Es ist das flüssige, breiige bis zähflüssige Wasser-Mineralgemisch (auch Masse) zur
Herstellung von Emailschichten.

32

Nennen Sie die zwei wichtigsten Methoden zum Emaillieren. In welcher Form wird
jeweils das Email aufgetragen?

• Nassemailauftrag -> Emailfritten
• Puderemaillierung -> Emailpulver

33

Welche sind die wichtigsten Schritte des Nassemailauftrags?

• Applikation des Schlickers
• Trocknen des Schlickers
• Einbrennen bei 800 - 900 °C

34

Nennen Sie drei Ausgangsstoffe, die zum Emaillieren verwendet werden.

• Quarzsand (Si02)
• Soda (Na2C03)
• Pottasche (K2C03)

35

Welche Elemente werden verwendet, um Email zu färben?

• Kobalt
• Chrom
• Nickel
• Eisen

36

Nennen Sie drei typische Anwendungen von
Emailschichten.

• Gebrauchsmaterialien (z.B. Kochgeschirr)
• Weiße Waren
• Korrosionsschutz

37

Während die Emaillierung von Kupfer und Stahl schon seit vielen Jahrhunderten
praktiziert wird, ist die Emaillierung von Aluminium und anderen Leichtmetallen noch
vergleichsweise neu und wenig bekannt. Welche Vorteile bietet die Emaillierung von
Leichtmetallen?

• eine sehr hohe Härte
• chemische Beständigkeit

38

Die Vorbehandlung von Aluminiumlegierungen
vor der Emaillierung ist von
entscheidender Bedeutung. Welche sind die
wichtigsten Schritte?

• Entfettung
• Passivierung der Oberfläche
• Aufbrechen der Al203-Schicht
• Strahlen der Metalloberfläche

39

Was versteht man unter Plattieren?

Es ist das Verbinden zweier oder mehrerer relativ dicker (> 50 μm) Metallschichten unter
der Einwirkung von Wärme und/oder Druck.

40

Welche sind die vier wichtigsten Varianten des Plattierens?

• Schweißplattieren
• Kaltwalzplattieren
• Warmwalzplattieren
• Sprengplattieren

41

Beschreiben Sie bitte die zwei wichtigen Schritte der Vorbehandlung, die beim
Kaltwalzplattieren durchgeführt werden.

• Kern- und Auflagebänder werden in Hochleistungsbeizen durch Spül- und
Trocknungsvorgänge von Zunder, Ölen, Fetten und Oxyden befreit.
• Die Bandflächen werden mittels Edelstahlbürsten aufgeraut und damit
oberflächenaktiviert.

42

Nennen Sie bitte drei wichtige Anwendungen vom Sprengplattieren.

• Kraftwerkskondensatoren
• Elektrolyseanlagen (Elektroden)
• Reaktorbau

43

Wofür wird typischerweise das Warmwalzplattieren eingesetzt?

• Korrosionsschutz
• Abrasionsschutz