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25.03.2002

Antihaftschicht für Chromoberflächen


Auf blanken Oberflächen saugen sich Schmutzpartikel förmlich fest. Abhilfe versprechen schmutz- und wasserabstoßende Strukturen oder chemisch modifizierte Oberflächen, die die Adhäsionskräfte verringern. Eine Sol-Gel-Schicht verhindert künftig sichtbare Fingerabdrücke auf verchromten Badarmaturen.

Chromblitzende Sanitärarmaturen sind eine Zierde für jedes Bad - zumindest kurz nach dem Putzen. Mit dem fleckenlosen Blitzen und Blinken ist es jedoch meist dann schon wieder vorbei, wenn man sich nach getaner Arbeit die Hände waschen will und die ersten Fingerabdrücke am Einhebelmischer hinterlässt. Viele Schmutzpartikel bleiben an blanken Oberflächen aufgrund von Adhäsionskräften kleben: Sie saugen sich förmlich fest. Abhilfe oder zumindest Milderung versprechen schmutz- und wasserabstoßende Strukturen (Lotuseffekt) oder chemische modifizierte Oberflächen. Wissenschaftler des Fraunhofer IPA haben für die Hansa-Metallwerke AG, Stuttgart, gemeinsam mit der FEW-Chemicals GmbH, Wolfen, ein Verfahren entwickelt, das galvanisch verchromte Oberflächen wie Badarmaturen mit einer antiadhäsiven Schicht aus Sol-Gel überzieht und so ihre Oberflächenspannung senkt.

Ein Sol ist eine kolloidale Lösung mit sehr kleinen, fein verteilten, freibeweglichen Teilchen. Beim Gelieren wird das Lösemittel-Wasser-Gemisch verdampft, so dass sich die Partikel einander nähern und schließlich miteinander in einem dreidimensionalen Netzwerk verbinden. Das so entstandene Gel bildet durch weiteres Erhitzen stärkere Quervernetzungen aus, die einmal abgekühlt nicht mehr ohne weiteres aufzubrechen sind. Die hydrophoben Sol-Gel-Oberflächen sind nicht nur schmutzabweisend, sie erhöhen auch den Korrosionswiderstand des beschichteten Bauteils.

Die Güte solcher Schichtsysteme ist im Wesentlichen von der Haftung der Schicht auf der Chromoberfläche abhängig. "Diese Haftung ist in der Regel sehr schlecht, da sich bei üblichen Atmosphären eine geschlossene, passivierende Chromoxidschicht von mehreren Atomlagen ausbildet", sagt Dr. Siegfried Berg vom Fraunhofer IPA. Diese Schicht verhindert während der Applikation des Sols eine gute Benetzung der Chromoberfläche. Um eine haftfeste schmutz- und wasserabweisende Sol-Gel-Schicht auf eine Chromoberfläche aufbringen zu können, muss die passivierende Chromoxidschicht durch geeignete Vorbehandlungsverfahren aktiviert werden. Diese chemische Aktivierung kann entweder durch Reinigungslösungen und/oder durch reduktive Behandlungen erfolgen, haben Dr. Berg und sein Team festgestellt. Weiterhin sind physikalische Aktivierungsmethoden wie beispielsweise Sputterreinigen denkbar, mit denen eine Aktivierung der Chromoberfläche erfolgt. Die so aktivierte Chromoberfläche kann dann in einem folgenden Prozessschritt mit einer schmutz- und wasserabweisenden Sol-Gel-Schicht beschichtet werden.

Die gesamte Prozesskette setzt sich aus den Teilschritten Reinigung, Applikation und Wärmebehandlung zusammen. Für die Applikation sind die aus der Lacktechnologie bekannten Verfahren wie Tauchen, Fluten oder Sprühen möglich. Nach einer kurzen Trockenphase werden die Sol-Gel-Schichtsysteme innerhalb einer Wärmebehandlung ausgehärtet. Die chemische Rezeptur für das Sol-Gel stammt von der FEW-Chemicals GmbH, das Fraunhofer IPA entwickelte das Beschichtungsverfahren und fand eine Lösung zur Aktivierung der Chromoberfläche. Das zum Patent angemeldete Verfahren lässt sich auch auf andere metallische Oberflächen übertragen. Die Hansa-Metallwerke AG wird das neue Schichtsystem voraussichtlich bis Mitte diesen Jahres in seine Fertigung überführt haben.

Quelle: idw/Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)




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