Was ist eine Chromat-Konversionsbeschichtung?

Die Chromatumwandlungsbeschichtung ist ein Verfahren zum Schutz von Aluminium und einigen anderen Metallen vor Korrosion, die oft als Rost bezeichnet wird. Korrosion entsteht durch die Reaktion von Metallen und Sauerstoff in Gegenwart von Feuchtigkeit oder Wasser. Rost ist ein Metalloxid, bei dem Sauerstoffatome chemisch mit Metallatomen reagieren. Wenn Oxidation oder Rost nicht behoben werden, können Metallteile in Klimazonen mit hoher Luftfeuchtigkeit sehr schnell zerstört werden.

Selbst im 21. Jahrhundert war der chemische Prozess, wie Chromatome eine Beschichtung auf Metalloberflächen bilden, nicht gut verstanden. Es war bekannt, dass Metallteile, die in eine wasserbasierte Lösung aus Chromsalzen und einer kleinen Menge Säure getaucht werden, eine sehr dünne Chromoxidschicht auf der Oberfläche bilden. Der Chromatumwandlungsprozess kann bei Raumtemperatur in nur wenigen Minuten durchgeführt werden.

Nicht alle Metalle können mit einer Chromatumwandlungsbeschichtung versehen werden, da das Verfahren auf Eisen oder Stahl nicht gut funktioniert. Es kann jedoch auch zunächst eine Zinkschicht aufgetragen und anschließend die Chromatschicht aufgebracht werden. Eine Chromatbeschichtung verlangsamt nicht die Oxidation von Eisen oder Stahl, sondern schützt das Zink, das den Stahl schützt. Die Farbe von Chromatbeschichtungen reicht von hellgelb bis dunkelbraun, was zum Teil auf die Dicke der Beschichtung und zu einem geringeren Teil auf das zu schützende Metall zurückzuführen ist. Dunklere Beschichtungen sind meist 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 stabile Teile für Flugzeuge herzustellen. Korrosion wurde schnell zum Problem und normale Lacke konnten sie nicht verhindern. Es wurde festgestellt, dass metallische Chrombeschichtungen 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 recht dünn. Ein Vorteil von Chromatbeschichtungen ist ihre Fähigkeit, kleinere Schönheitsfehler, Schrammen oder Kratzer selbst zu heilen. Chromatome können sich langsam in der Beschichtungsschicht bewegen und überziehen schließlich kleinere Kratzer oder Beschädigungen erneut. Große Schnitte oder abgeschürfte Stellen heilen möglicherweise nicht von selbst und müssen erneut behandelt werden.

Für die Beschichtung von Aluminium oder anderen Metallen sind mehrere Bearbeitungsschritte erforderlich. Metalle müssen äußerst 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 einer Säurecharge angeätzt wird. Beim Ätzen handelt es sich um einen Prozess, bei dem die Metalloberfläche durch Reaktion mit einer Säurelösung, die die Metalloberfläche chemisch angreift, aufgeraut wird. Nach dem Ätzen und vor dem Auftragen der Chromatkonversionsschicht muss erneut gespült werden.
Die Chromat-Konversionsbeschichtung ist auch nützlich, wenn ein Teil lackiert werden muss; Beispielsweise nimmt Aluminium Farbe nicht gut an und lackierte Oberflächen verschlechtern sich sehr schnell. Durch die Vorbehandlung von Aluminium mit einer Chrombeschichtung entsteht eine Oberfläche, die sich gut mit Lacken kombinieren lässt und es kommerziellen Fluggesellschaften ermöglicht hat, Flugzeuge mit ihrem Firmenlogo zu lackieren. Chromatbeschichtungen verringern die elektrische Leitfähigkeit, also die Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten, nicht wesentlich. Dies kann bei Flugzeugen oder anderen Fahrzeugen von Vorteil sein, bei denen elektrischer Strom durch Teile des Rahmens fließt. Lacke und andere Beschichtungen bilden Schichten, die den Stromfluss blockieren, sodass teure Verkabelungskonstruktionen überwunden werden müssen.

Ein großer Nachteil bei der Verwendung von Chrombeschichtungen war die Giftigkeit von Chrom. Eine Art namens sechswertiges Chrom ist für Menschen und Tiere sehr giftig und verbleibt lange Zeit in der Umwelt. Die Verwendung des weniger giftigen dreiwertigen Chroms begann im späten 20. Jahrhundert und war zwar einigermaßen erfolgreich, ist jedoch als Metallkonservierungsmittel weniger wirksam als sechswertiges. Die Forschung umfasste auch andere Beschichtungen mit Titan und Zirkonium, die teilweise für industrielle Anwendungen eingesetzt werden.

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