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Flashcards in Verfahren der Oberflächenmodifikation Deck (64):
1

Wofür werden Oberflächenmodifikationen eingesetzt?

• Vorbehandlung vor dem Beschichten
• Nachbehandlung von Beschichtungen
• Endbearbeitung einer Oberfläche

2

Die Verfahren zur Oberflächenmodifikation werden in vier Kategorien eingeteilt:
chemisch, thermochemisch, thermisch, thermomechanisch und mechanisch.
Nennen Sie jeweils zwei Beispiele pro Kategorie.

• chemisch: Beizen, Elektropolieren, Glänzen
• thermochemisch: Umschmelzlegieren, Thermochemische, Diffusionsverfahren
• thermisch: Flamme, Laser
• thermomechanisch: Reibhärten, Presshärten
• mechanisch: Umformen
- Glattwalzen
- Kugelstrahlen

3

Nennen Sie die vier dominierenden chemischen Bindungen.

• Kovalente Bindung
• Ionische Bindung
• Van-der Waals-Bindung
• Metallische Bindung

4

Wie wird die Festigkeit definiert?

Es ist der Wiederstand eines Werkstoffes, den er aufgrund seiner atomaren Struktur
und seines Gefüges einer Formänderung entgegensetzt.

5

Auf welcher Erscheinung auf der mikroskopischen Ebene basiert die
plastische Verformung?

Die Versetzungswanderung im Kristallgitter

6

Nennen Sie bitte die vier wichtigsten Methoden der Oberflächenmodifikation
zur Festigkeitssteigerung.

• Kaltverformung
• Mischkristallbildung
• Umwandlungshärtung
• Ausscheidungen

7

Was versteht man unter Beizen? Wofür wird es typischerweise eingesetzt?

Es ist ein Verfahren zum Auflösen und Entfernen von festhaftenden Verunreinigungen. Bei Metall- und Kunststoffoberflächen wird dieser Prozess meist
eingesetzt, um aufgetragene Metallschichten zu entfernen, eine oxidfreie Oberfläche
zu erzeugen oder als Vorbehandlung für weitere Oberflächenbehandlungen.
Abhängig vom Material und der Beschaffenheit des Werkstückes wird das passende
Chemikaliengemisch für die Beize, die Einwirkzeit und Temperatur bestimmt, und ein
stromloses oder stromunterstütztes Beizverfahren ausgewählt.

8

Nennen Sie drei metallische Werkstoffgruppen, die oft gebeizt werden.

Stähle, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen

9

Was versteht man unter Elektropolieren?

Es ist ein elektrochemisches Verfahren, bei dem metallische Oberflächen entgratet,
poliert oder geglänzt werden.

10

Welche ist die Voraussetzung für eine gute Elektropolitur?

Eine erfolgreiche Vorbehandlung der Oberfläche

11

Warum ist die Elektropolitur in der
Lebensmittelindustrie sehr wichtig?

Es ist eine günstige Methoden, mit der die
Ablagerung von Bakterien auf einer
metallischen Oberfläche verhindert wird.

12

Was sind Konversionsschichten?

Es sind Überzüge, die durch chemische Reaktion zwischen eine Metalloberfläche und eine wässerigen Elektrolytlösung (die Umgebung) entstehen.

13

Was haben die Prozesse Phosphatieren, Chromatiere
und Brünieren gemeinsam?

Es sind außenstromlose Verfahren, um Konversionsschichten herzustellen.

14

Was sind die typischen Eigenschaften von
Konversionsschichten?

• Geringe elektrische Leitfähigkeit
• Geringe Wärmeleitfähigkeit
• Eigenfarbe
• Schichtdicken in μm-Bereich

15

Woraus bestehen Brünierüberzüge und was sind die
typischen Schichtdicken?

• Sie bestehen aus FeO (Wüstit) und Fe203 (Hämatit)
• Schichtdicke sind sehr niedrig: von 0,75 bis 2,5 μm

16

Warum bieten die Brünierüberzüge kaum Korrosionsschutz?
Wie wird ihre Schutzwirkung trotzdem erhöht?

• FeO (Wüstit) und Fe203 (Hämatit) bilden keine dichte Schicht
• Brünierte Bauteile werden ständig geölt oder gefettet,
wodurch die Poren geschlossen werden

17

Wofür werden Brünierüberzüge hauptsächlich eingesetzt?

• Korrosionsschutz
• Dekoration

18

Welche Werkstoffgruppe wird hauptsächlich anodisiert?

Aluminiumlegierungen

19

Was versteht man unter Anodisieren?

Das elektrolytische
Oxidieren von Metalloberflächen

20

Wofür werden Bauteilen anodisiert und eloxiert?

• Korrosionsschutz
• Dekoration
• Verschleißschutz

21

Was versteht man unter Phosphatieren?

Die Erzeugung von Metallphosphatüberzügen in Tauchbädern aus verdünnter Phosphorsäure

22

Welche Werkstoffgruppen werden typischerweise phosphatiert?

• Niedriglegierte Stähle
• Zink und Zinklegierungen
• Z.T. Aluminiumlegierungen

23

Welche Anforderungen muss die
Oberfläche erfüllen, um eine
erfolgreiche Phosphatierung durchzuführen?

Sie muss öl- und fettfrei sein sowie vollständig von Zunder, Rost und Oxiden befreit werden.

24

Nennen Sie drei wichtige Anwendungen von Phosphatschichten.

• Vorbehandlung zum Lackieren
• Reibminderung und Verschleißschutz bei Umformung
• Elektrische Isolation

25

Welche Funktion übernimmt die Phosphatschicht bei der Vorbehandlung zum Lackieren?

Haftgrund: die Schicht bildet eine Haftoberfläche für die spätere Farbe.

26

Wie werden die Schichteigenschaften gesteuert?

Über die Expositionszeit, die Zusammensetzung des Prozessbades und die Temperatur.

27

Welche Techniken werden zum Phosphatieren eingesetzt?

• Ruhebad-Gestellveredelung
• Trommelveredelung
• Korbtechnik

28

Was versteht man unter Chromatieren?

Die Herstellung einer Chromatschicht auf Werkstücken durch chemische Reaktion metallischer Oberflächen mit chromationenhaltigen Lösungen.

29

Nennen Sie bitte drei Werkstoffgruppen, die typischerweise chromatiert werden.

• Aluminiumlegierungen
• Zinklegierungen
• Kupferlegierungen

30

Wodurch wird die Farbe von Chromatierschichten bestimmt?

• Eigenfärbung der Schichten durch lnterferenzfarben (die Schichtdicke spielt hier
auch eine Rolle)
-> Transparent- bzw. Blauchromatierung
• Fähigkeit zum Einbau bestimmter Verbindungen in die Schicht
-> Gelb-, Oliv- und Schwarzchromatierung
• Chemische Reaktion mit Farbstoffe
-> Zusätzliche Einfärbung ist durch Eintauchen in wässrige Lösungen mit
Farbstoffen möglich

31

Was sind die Einflussgrößen der Wärmeleitung?

• Wanddicke (z.B. Draht)
• Wärmeleitfähigkeit
• Umgebungsmedium (Wasser, Öl, Luft)
• Umgebungstemperatur

32

Beschreiben Sie die vier wichtigsten Schritte eines Thermochemischen Diffusionsverfahrens.

• Aufbringen des Materials (Pulver, Flüssigkeiten oder aus der Gasphase)
• Diffusion bei hohen Temperaturen (verfahrensabhängig)
• Nachfolgende Wärmebehandlung je nach Bedarf

33

Aluminieren, Vanadieren, Carbonitrieren, Nitrieren und Borieren: Was haben
alle diese Prozesse gemeinsam? Bei welchen Verfahren ist eine nachfolgenden
Wärmebehandlung notwendig?

• Es sind thermochemische Diffusionsverfahren
• Beim Carbonitrieren und Borieren ist eine folgenden Wärmebehandlung
notwendig, um die gewünschte Eigenschaften zu erzielen.

34

Nennen Sie 3 thermochemische Diffusionsverfahren mit und ohne nachfolgende Wärmebehandlung.

Ohne nachfolgende Wärmebehandlung:
• Vanadieren
• Nitrieren
• Borieren

Mit nachfolgender Wärmebehandlung:
• Carbonitrieren
• Vanadieren

35

Was ist das Ziel eines thermochemischen Diffusionsverfahrens?

Erzeugung von Randschichten mit besonderen Eigenschaften (z.B. Härte, Reibungswiderstand,
Korrosionsbeständigkeit)

36

Beschreiben Sie die einzelnen Reaktionsschritte bei der Elementanreicherung während eines thermochemischen Diffusionsverfahrens.

• Transport an die Werkstoffoberfläche
• Adsorption an der Oberfläche, Grenzflächenreaktion
• Durchdringung der Oberfläche (Absorption), Grenzflächenreaktion
• Diffusion in das Werkstoffinnere
• Reaktion im Werkstoff

37

Die Diffusion innerhalb eines Werkstoffes kann durch vier verschiedene Modelle beschrieben werden. Zählen Sie diese auf.

• Fremddiffusion, Zwischengitterdiffusion interstitiell gelöster Elemente
• Ringtausch (selten)
• Zwischengitterdiffusion (Neutronenbeschuss)
• Diffusion über Leerstellen (in Metallen vorhersehend)

38

Welche Eigenschaften besitzen borierte Bauteilen?

• Sehr hohe Härte
• Geringe Kaltschweißneigung
• Gute Temperaturbeständigkeit
• Hohe Warm härte

39

Nennen Sie drei Beispiele für Borierverfahren.

• Pulverborieren
• Pastenborieren
• Salzbadborieren (ohne/mit Elektrolyse)

40

Nennen Sie drei typische Anwendungen des Borierens.

• Armaturenbau
• Textilmaschinenbau
• Turbolader

41

Nennen Sie drei der Vorteile, die das Einsatzhärten anbietet.

• Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
• Erhöhter Verschleißwiderstand
• Robustes Verfahren

42

Welche sind die gängigen Einsatzhärtetiefen?

Von 0, 1 bis zu 2,5 mm

43

Beschreiben Sie die wichtigsten Arbeitsschritte des Einsatzhärtens.

• Aussetzen des Werkstücks in eine Kohlenstoff oder Kohlenstoff und Stickstoff
abgebende Umgebung bei einer Temperatur von 800 bis 1.050 °C
• Abschreckung (Härtung) entweder direkt von der Einsatztemperatur oder nach
einem Zwischenkühlen und Wiedererwärmen auf eine werkstoffspezifische
Härtetemperatur
• Anlassbehandlung zum Abbau der höchsten Spannungen im Gefüge sowie der
Verminderung der Schleifrissempfindlichkeit

44

In welchem Medium kann laut DIN 17210 das Abkühlen, bzw. das Abschrecken
beim Einsatzhärten stattfinden?

• Abkühlen: Wasser, Öl oder Luft
• Abschrecken: Wasser oder Öl

45

Nennen Sie drei typische Anwendungen des Einsatzhärtens.

• Zahnflanken: Verschleißbeständigkeit
• Wellen: Schwingfestigkeit
• Wälzlagerringe

46

Nennen Sie die wichtigsten Zonen eines nitrierten Bauteils

• Grundgefüge
• Diffusionschicht
• Verbindungsschicht

47

Nennen Sie die wichtigsten
mechanischen Eigenschaften
der 2-lagigen Randzonen beim
Nitrieren.

• Diffusionszone: hohe Festigkeit
• Verbindungsschicht: guter
Vescheiß- und Korrosionsschutz

48

Nennen Sie drei Arten von Nitrierverfahren.

• Pulvernitrieren
• Salzbadnitrieren
• Gasnitrieren

49

Welcher Effekt wird beim Chromieren ausgenutzt, um die Festigkeit einer Legierung zu steigen?

Mischkristallbildung

50

Welche Werkstoffgruppen werden typischerweise chromiert?

• Stähle
• Gußwerkstoffe
• Sintereisenwerkstoffe

51

Wo wird Chromieren meistens eingesetzt?

• Triebwerke (z.B. Turbinenschaufel)
• Automobile (z.B. Tanks)

52

Was wird unter Alitieren verstanden?

Die Anreicherung einer Randzone eines Metalls mit Aluminium

53

Welche Eigenschaften können beim Alitieren erzielt werden?

• Höhere Festigkeit
• Besserer Widerstand gegen Hochtemperaturkorrosion

54

Durch welchen Mechanismus weisen alitierte Bauteil eine hohe Beständigkeit in aggressive Umgebungen bei höheren Temperatur auf?

Die Bildung einer Passivierungsschicht aus Al203 auf der Oberfläche

55

Welche Phase bildet sich in der Aufbauzone bei der Alitierung einer Nickel-Basis-
Superlegierung?

ß-NiAI, eine hochwarmfeste intermetallische Verbindung.

56

Was ist Silizieren?

Es ist ein thermochemisches Verfahren, bei dem
Silizium aus der Gasphase oder aus einem Pulver
in das Werkstück diffundiert.

57

Nennen Sie bitte drei typische Einsätze von
Silizieren.

• Ventile
• Pumpenteile
• Förderbänder

58

Warum werden Turbinenschaufeln aus
Titanaluminid siliziert?

Um den Widerstand gegen Oxidation und
Heißgaskorrosion zu steigern.

59

Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Massenzunahme eines Bauteils
aus Titanaluminid und seiner Silizierungstemperatur?
Je höher die Silizierungstemperatur, desto niedriger ist die

Je höher die Silizierungstemperatur, desto niedriger ist die Massenzunahme.
-> d.h. desto weniger stark oxidiert/korrodiert der Werkstoff

60

Die thermischen Verfahren werden nach der verwendeten Energiequelle unterschieden: Welche Energiequellen können eingesetzt
werden?

• Flamme
• Induktion
• Laser

61

Welches ist das bekannteste Phänomen bei der
thermischen Oberflächenhärtung von Stählen?

Die martensitische Umwandlung

62

Beschreiben Sie das Verfahrensprinzip des Induktionshärten.

Induktionsspulen erzeugen ein hochfrequentes, elektromagnetisches
Wechselfeld. Dadurch werden hohe Wirbelströme I im Werkstück induziert,
die aufgrund des elektrischen Widerstandes R des Werkstückes zu einer
Heizleistung P führen, die in die Wärmemenge Q umgesetzt wird.

63

Welche ist ein üblicher Nebeneffekt
eines mechanischen Verfahrens, das
eine geometrische Veränderung
erzielt?

Die Verfestigung der Randzone

64

In welche Hauptgruppen werden die
mechanischen Verfahren eingeteilt?
Nennen Sie jeweils zwei Beispiele
für Fertigungsverfahren

Umformen und Trennen