Was ist Galvanisieren? Ein Überblick über die verschiedenen Formen der elektrochemischen Oberflächenveredelung

Das Galvanisieren ist eine weit verbreitete elektrochemische Methode zur Veredelung von metallischen oder metallisierten Oberflächen, bei der unter Verwendung von Elektrolyten und Gleichstrom eine wenige µm dicke Schicht eines anderen Metalls (bspw. Chrom, Kuper, Nickel oder Zink) auf der Oberfläche des Fertigungsteils erzeugt wird. Die Galvanotechnik wird vor diesem Hintergrund auch als „Elektroplattieren“ bzw. im englischen als „electroplating“ bezeichnet. Die Galvanotechnik ist extrem vielseitig: Es gibt zahlreiche Formen der Galvanisierung, jede mit ihren eigenen spezifischen Anwendungen und Vorteilen. In diesem Beitrag wird ein Blick auf die wichtigsten Formen der Galvanisierung und ihre Vor- bzw. Nachteile geworfen:

Galvanisieren mit Kupfer

Eine Galvanisierung mit Kupfer (sog. „Verkupfern“) ist kostengünstig und kann auf Fertigungsteile aus unterschiedlichen Metallen angewendet werden – wie unter anderem Stahl, Edelstahl, Messing, Aluminium sowie Zinkdruckguss. Verkupfern erhöht die elektrische Leitfähigkeit und wird so unter anderem dazu verwendet, die Leitfähigkeit von elektronischen Bauteilen zu verbessern. Große Bedeutung hat das Verkupfern zudem als erster Schritt in einem in einem galvanischen Schichtsystem dar: Darunter versteht man Galvanisierungsprozesse, bei denen die galvanische Beschichtung aus mehreren Metallen besteht. Bspw. werden Blei-Zinn-Kupfer Schichten für Gleitlager verwendet, da diese Verbindung besonders glatte Oberflächen schafft und daher dazu dient, die Friktion des Gleitlagers zu reduzieren. Weiter schafft das Verkupfern eine Diffusionsbarriere und eignet sich so hervorragend als Vorbereitung zum Härten oder Löten. Schließlich wird die Galvanisierung mit Kupfer über alle denkbaren Branchen regelmäßig verwendet, um die jeweilige Oberfläche optisch ansprechend aufzuwerten.

Galvanisieren mit Chrom

Eine Galvanisierung mit Chrom (sog. „Verchromung“) hat zunächst den Vorteil, dass das Fertigungsteil erheblich an Härte gewinnt  (bei einer Hartverchromung eine Härte von 900 bis 1200 HV) und eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 400° C aufweisen kann. Zudem kann durch eine Galvanisierung mit einer Chrom(VI)-haltigen Schutzschicht (das sog. „Chromatieren“, das vom Verchromen zu unterscheiden ist) ein äußerst starker Korrosionsschutz gewährleistet werden. Jedoch ist insoweit zu beachten, dass das Chromatieren mit – besonders umweltschädlichem – Chrom(VI) seit 2007 in der Automobilindustrie und anderen Bereichen reglementiert und strikt begrenzt wird (bspw. dürfen nach der EU Altautorichtlinie und der RoHS Richtlinie für bestimmte Elektroprodukte nicht mehr als 0,1 Gewichtsprozent Chrom(VI) verwendet werden. Ersetzt werden können diese Chromatierungen etwa durch sog. Passivierungen auf der Basis von Chrom(III)-haltigen Schutzschichten. Schließlich wird das Verchromen, insbesondere in der Automobil- und Motorradindustrie, für dekorative Zwecke verwendet.

Galvanisieren mit Zink

Dem Chromatieren geht regelmäßig das Verzinken durch ein Zinkelektrolytbad voraus. Beim galvanischen Verzinken unterscheidet man „blaue“ Verzinken, bei dem eine leicht bläuliche Färbung den metallischen Charakter des Fertigungsteils durchschimmern lässt, und das „gelbe“ Verzinken, das farblich an Messing erinnert und einen deutlich höheren Korrosionsschutz bietet. Beim Verzinken wird das Fertigungsteil nicht verformt, da das Zinkelektrolytbad nur eine Temperatur von 30 bis 70° C erreicht. Die Zinkbeschichtung hat ca. eine Dicke von 5 und 40 µm. Abgrenzung zum Feuerverzinken: Das galvanische Verzinken ist vom „Feuerverzinken“ zu unterscheiden, bei dem in einem bis zu 450° C heißen Zinkbad eine Schichtdicke von 30 bis 200 µm erreicht wird. Zinnbeschichtungen schließlich werden häufig in der Elektroindustrie verwendet, um Korrosionsschutz und Lötfähigkeit zu bieten.

Galvanoplastik

Die Galvanoplastik (auch „Galvanoformung“ und im englischen „electroforming“) ist zwar genau genommen ebenfalls eine Form des elektrolytischen Galvanisierens, hat jedoch in seiner praktischen Funktion kaum etwas mit dem Galvanisieren in der Industrie gemeinsam. Denn bei der Galvanoplastik werden mittels Galvanotechnik dreidimensionale Gegenstände (eben eine „Plastik“) geschaffen. Mit der Galvanoplastik werden bspw. maßstabsgetreue Kopien archäologischer Funde wie zum Beispiel Münzen, Schmuck und Tafelgeschirr hergestellt.