Metallische Überzüge –
Galvanische Überzüge
Allgemeines
Nach DIN 50 961 sind galvanische Überzüge metallische Schichten, die aus einem Elektrolyten auf elektrisch leitenden oder leitend gemachten Teilen kathodisch abgeschieden werden. Galvanische Überzüge werden bei Schrauben üblicherweise in Trommeln aufgebracht. Bei sehr langen und/oder schweren Teilen muß die galvanische Beschichtung auf Gestellen erfolgen.
Wichtige Anforderungen an galvanische Überzüge sind in DIN ISO 4042 genormt. Diese Norm enthält neben einem Klassifizierungscode unter anderem auch Angaben zu Schichtaufbau, Chromatierung, Korrosionsschutzdauer und zur Vermeidung der Gefahr einer Wasserstoffversprödung.
 


Bild 7: Zinkkorrosion
(Weißrost) an galvanisch
verzinkten Schrauben

Die Korrosionsschutzdauer geschlossener galvanischer Überzüge ist annähernd proportional der Schichtdicke. Durch nachträgliches Chromatieren von galvanisch aufgebrachten Zink- oder Zink-Legierungsüberzügen kann der Beginn der Zinkkorrosion (Weißrostbildung) verzögert und damit der Korrosionsschutz des Überzugs verbessert werden.
Die Chromatierung erfolgt üblicherweise unmittelbar nach Aufbringen des galvanischen Überzugs durch kurzes Eintauchen in Lösungen, die hierfür geeignete Chromverbindungen enthalten. Chromatierungsschichten sind wasserunlöslich und bestehen hauptsächlich aus Chromhydroxid und Chromchromat.
Sie sind farblos oder bläulich, gelblich, olivgrün bis olivbraun oder schwarz. Je nach Herstellungsverfahren sind sie bis zu Temperaturen von rd. 60 °C, in Sonderfällen auch bis 120 °C beständig.
Bei Temperaturen oberhalb der Beständigkeitsgrenze werden die Chromatüberzüge rissig, und die Korrosionsbeständigkeit des Überzugs, insbesondere die Weißrostbeständigkeit, geht deutlich zurück.
Die
Bilder 7 und 8 zeigen beispielhaft Schrauben mit starker Weißrostbildung (Bild 7) und starker Rotrostbildung (Bild 8).
 


Bild 8: Grundmetallkorrosion
(Rotrost) an galvanisch
verzinkten Schrauben

Zinküberzüge
Zink kann galvanisch aus alkalisch-cyanidischen, sauren und rein alkalischen (cyanidfreien) Elektrolyten abgeschieden werden. Alkalisch-cyanidische Zinkbäder besitzen eine gute Streufähigkeit und eignen sich daher für Schrauben sehr gut. Heute ist dieses Verfahren jedoch insbesondere aus Umweltschutzgründen rückläufig.
Tabelle 2 gibt Anhaltswerte für die Korrosionsschutzdauer chromatierter/passivierter Zinküberzüge in der Salzsprühnebelprüfung nach DIN 50 021 SS.
Chromatierung, Passivierung

Nenn-Schichtdicke in µm

31)

5

8

12

W2)

R3)

W2)

R3)

W2)

R3)

W2)

R3)

transparent, bläulich

2

12

6

24

6

48

6

72

transparent, leicht irisierend

6

12

12

36

24

72

24

96

gelb irisierend

24

24

48

72

72

120

72

144

olivgrün bis olivbraun

24

24

72

96

96

144

96

168

schwarz, leicht irisierend

k. A.

k. A.

12

k. A.

24

72

24

96

1) Geringe Sichtdicken beeinträchtigen die Eigenschaften der Chromatierung
2) Erstes Erscheinen von Weißrost in Stunden 
3) Erstes Erscheinen von Rotrost in Stunden
k. A.: Keine Angaben verfügbar 
Tabelle 2: Korrosionsschutzdauer chromatierter/passivierter galvanischer Zinküberzüge im neutralen Salzsprühnebeltest nach DIN 50 021 SS (Richtwerte nach DIN ISO 4042).
Zink-Legierungsüberzüge

Zink-Legierungsüberzüge besitzen gegenüber Reinzinküberzügen insbesondere eine erhöhte Weißrostbeständigkeit.

Zink-Nickel-Legierungsüberzüge aus schwachsauren Elektrolyten haben Nickelanteile
von 10-14 %. Die Überzüge werden üblicherweise – wie bei Reinzink-Überzügen – gelb chromatiert. Zn-Ni-Überzüge aus alkalischen Elektrolyten werden mit Nickelgehalten von rd.
9-15 % abgeschieden. Hier sind Transparent-, Gelb- oder Schwarzchromatierungen möglich. Zn-Ni-Überzüge können nach dem Chromatieren zum Zwecke einer weiteren Erhöhung der Weißrostbeständigkeit auch versiegelt werden.

Zink-Kobalt-Legierungsüberzüge besitzen Kobalt-Gehalte von rd. 1 %. Nach einer Schwarzchromatierung besitzen diese Überzüge auch nach einer Temperaturbelastung von 120 °C noch gute Beständigkeiten gegenüber Weißrostbildung. Neben Schwarzchromatierungen sind auch Gelb-, Oliv- oder Blauchromatierungen möglich.

Zink-Eisen-Legierungsüberzüge werden üblicherweise aus cyanidfreien alkalischen Elektrolyten mit Eisengehalten von rd. 0,4 - 0,6 % abgeschieden. Der Korrosionsschutz von Zn-Fe-Überzügen ist besser im Vergleich zu Reinzink-Überzügen. Auch hier ist für eine erhöhte Weißrostbeständigkeit ein Chromatieren erforderlich. Es sind gelbe und dunkelgraue bis schwarze Chromatierungen möglich. Zn-Fe-Überzüge sind nur bedingt geeignet für Trommelware.
Nickelüberzüge

Galvanisch abgeschiedene Nickelüberzüge haben bei ausreichender Schichtdicke eine hohe Korrosionsbeständigkeit und darüber hinaus ein optisch ansprechendes Aussehen. Nickelüberzüge auf Stahlschrauben wirken gegenüber Stahl jedoch kathodisch.
Im Falle von Poren oder Oberflächen-
verletzungen wird daher das Grundmetall verstärkt korrodiert, was sich durch Rostunterwanderungen und Blasenbildung bemerkbar machen kann
(Bild 9).
Durch spezielle Versiegelungen können Mikroporen in der Nickelschicht geschlossen und die Korrosions-
beständigkeit verbessert werden.


Bild 9: Grundmetallkorrosion im Bereich einer Oberflächenverletzung bei einem im Vergleich zum Grundmetall edleren Überzug (hier: Nickel auf Stahl).