Was ist eine Chromatumwandlungsbeschichtung?
Chromatkonversionsbeschichtung ist ein Verfahren zum Schutz von Aluminium und einigen anderen Metallen vor Korrosion, die häufig als Rost bezeichnet wird. Korrosion entsteht durch eine Reaktion von Metallen und Sauerstoff mit Feuchtigkeit oder Wasser. Rost ist ein Oxid des Metalls, bei dem die Sauerstoffatome chemisch mit den Metallatomen reagieren. Unkorrigiert, Oxidation oder Rost können Metallteile in feuchtem Klima sehr schnell zerstören.
Selbst im 21. Jahrhundert war der chemische Prozess, wie Chromatome auf Metalloberflächen eine Schicht bilden, nicht gut verstanden. Es war bekannt, dass Metallteile, die in eine wasserbasierte Lösung aus Chromsalzen und einer kleinen Menge Säure getaucht wurden, eine sehr dünne Chromoxidschicht auf der Oberfläche bilden. Der Chromatkonversions-Beschichtungsprozess kann bei Raumtemperatur in nur wenigen Minuten durchgeführt werden.
Nicht alle Metalle können eine Chromatumwandlungsbeschichtung aufnehmen, da das Verfahren bei Eisen oder Stahl nicht gut funktioniert. Eine Zinkbeschichtung kann jedoch zuerst aufgebracht werden, wobei die Chromatschicht später hinzugefügt wird. Eine Chromatbeschichtung verlangsamt nicht das Rosten von Eisen oder Stahl, schützt jedoch das Zink, das den Stahl schützt. Chromatbeschichtungen variieren in der Farbe von hellem Gelb bis zu dunklem Braun, wobei ein Teil davon durch die Dicke der Beschichtung und in geringerem Maße durch das zu schützende Metall verursacht wird. Dunkle Beschichtungen sind in der Regel etwas dicker und bieten einen besseren Korrosionsschutz.
Aluminium wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts zu einem beliebten Metall für die neue Flugzeugindustrie. Reines Aluminium ist sehr weich, daher wurden Mischungen mit Kupfer und anderen Metallen verwendet, um leichte, aber starke Teile für Flugzeuge herzustellen. Korrosion wurde schnell zum Problem, und normale Farben verhinderten dies nicht. Es wurde festgestellt, dass Chrommetallbeschichtungen die Korrosion auf ein akzeptables Maß reduzieren.
Eine Chromatumwandlungsbeschichtung wird oft als chemischer Film bezeichnet, und die Beschichtungsschicht ist im Gegensatz zu Farbe oder Verzinkung ziemlich dünn. Ein Vorteil von Chromatbeschichtungen ist ihre Fähigkeit, kleine Unvollkommenheiten, Reibungen oder Kratzer selbst zu heilen. Die Chromatome können sich langsam in der Überzugsschicht bewegen und werden schließlich kleine Kratzer oder Beschädigungen wieder überziehen. Große Schnitte oder beriebene Stellen können nicht von selbst heilen und erfordern eine erneute Behandlung.
Zum Beschichten von Aluminium oder anderen Metallen sind mehrere Verarbeitungsschritte erforderlich. Metalle müssen extrem sauber sein und werden in der Regel mehrmals mit Seife, Lösungsmitteln und Wasser gewaschen und gespült. Die Oberfläche muss für die Chromatkonversionsbeschichtung vorbereitet werden, indem die Oberfläche mit einem Säurebatch geätzt wird. Ätzen ist ein Prozess, bei dem die Metalloberfläche durch Reaktion mit einer sauren Lösung, die die Metalloberfläche chemisch angreift, aufgeraut wird. Nach dem Ätzen und vor dem Auftragen der Chromatkonversionsbeschichtung muss erneut gespült werden.
Chromatkonversionsbeschichtung ist auch nützlich, wenn ein Teil lackiert werden muss. Aluminium nimmt beispielsweise Farbe nicht gut an und lackierte Oberflächen verschlechtern sich sehr schnell. Durch die Vorbehandlung von Aluminium mit einer Chrombeschichtung wird eine Oberfläche geschaffen, die mit Farben gut funktioniert, und kommerzielle Fluggesellschaften haben die Möglichkeit, Flugzeuge mit ihrer Firmenidentifikation zu lackieren. Chromatbeschichtungen verringern die elektrische Leitfähigkeit, dh die Fähigkeit, elektrischen Strom zu führen, nicht wesentlich. Dies kann in Flugzeugen oder anderen Fahrzeugen von Vorteil sein, die einen elektrischen Strom durch Teile des Rahmens führen. Farben und andere Beschichtungen bilden Schichten, die den elektrischen Fluss blockieren und teure Verdrahtungskonstruktionen erfordern, um das Problem zu überwinden.
Ein Hauptnachteil der Verwendung von Chrombeschichtungen war die Toxizität von Chrom. Ein Typ namens sechswertiges Chrom ist für Mensch und Tier sehr giftig und bleibt sehr lange in der Umwelt. Die Verwendung von weniger toxischem dreiwertigem Chrom begann Ende des 20. Jahrhunderts, was einige Erfolge hatte, aber als Metallschutzmittel weniger wirksam ist als das sechswertige. Die Forschung umfasste auch andere Beschichtungen mit Titan und Zirkonium, die teilweise für industrielle Anwendungen eingesetzt wurden.