Ein Durchbruch auf dem Weg zu einer präzisen Hartverchromung komplexer Bauteile ist das Ergebnis eines Kooperationsprojekts der Neue Materialien Bayreuth GmbH. Der Schlüssel hierfür ist der Einsatz innovativer Anoden.
Die Etablierung der Additiven Fertigung führt in vielen Branchen zu einem steigenden Einsatz von Bauteilen mit hochkomplexen Geometrien. Zur Verchromung solcher Bauteile sind die herkömmlich eingesetzten Bleianoden nur bedingt geeignet: Da sie bei Aussparungen, scharfen Kanten oder spitzen Stellen eine unregelmäßige Verteilung des elektrischen Feldes auf der Bauteilgeometrie erzeugen ist der Auftrag einer gleichmäßigen Schichtdicke über das gesamte Bauteil nicht gewährleistet. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der Bleianoden liegt darin, dass beim Verchromungsprozess in den Chromelektrolyten gesundheitsschädliches Blei-Chromat (PbCrO4) entsteht. Daraus resultieren hohe Sicherheitsanforderungen, um eine mögliche gesundheitliche Gefährdung der Mitarbeiter bei Reinigungsarbeiten auszuschließen, und hohe Entsorgungskosten.
Um für diese zunehmend relevante Anwendung eine Lösung bereitzustellen, beschäftigte sich ein kürzlich abgeschlossenes Kooperationsprojekt der Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) mit der Entwicklung einer innovativen Hybridanode. Sie besteht aus einem 3D-gedruckten Kunststoffkern, dessen Geometrie hinsichtlich des zu verchromenden Bauteils maßgeschneidert wird. Der polymere Kern wird mittels Thermischen Spritzens metallisch beschichtet, um eine feine Anodenoberfläche für eine homogene Stromverteilung und eine höhere Stromdichte zu erzeugen.
Diese neuentwickelte Hybridanode schafft die Voraussetzungen, um den Einsatzbereich der Hartverchromung künftig auf neue Anwendungsfelder und -branchen auszuweiten:
- Präzise und homogene partielle oder volle Beschichtung insbesondere komplex geformter Bauteile
- Deutlich verbesserte Effizienz der Hartverchromung aufgrund erhöhter nutzbarer Stromdichte sowie verringertem Nachbearbeitungsaufwand
- Umweltfreundlicher Hartverchromungsprozess aufgrund der vollständigen Substitution von Blei
- Deutlich erleichtertes Handling durch signifikant leichteres Anodengewicht
Die entwickelte Hybridanode ist geometrisch stabil und chemisch beständig und bringt im Vergleich zur Bleianode eine Gewichtsersparnis von bis zu 70 %. Der Einsatz der Hybridanode zeigte eine deutliche Verbesserung der Gleichmäßigkeit der aufgebrachten Chromschicht im Vergleich zum Stand der Technik. Insbesondere reduzierte sich der Kantenaufbau um mindestens 40 %, was zu einer Erhöhung der Abscheiderate beiträgt.
Die Forschungseinrichtung NMB beschäftigte sich mit der Entwicklung der Hybridanode, die S.P.T. surface plating technology GmbH mit der Entwicklung der Verchromungsprozesse unter Verwendung der neuartigen Anode.
Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderten Kooperationsprojekts „ PrintedChrome –“Entwicklung innovativer Hybridanoden zur effizienten partiellen und vollen Verchromung komplexer 3D-Oberflächen“ (ZF 4064618SH9).
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Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M. Sc. Dehua Chen | E-Mail dehua.chen@nmbgmbh.de
