Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss von Alterungs-, Herstellungs- und Nachbehandlungsprozessen auf die galvanische Beschichtbarkeit von Zinkdruckguss

Das Ziel des Vorhabens besteht in der Untersuchung der verschiedenen Prozesse im Vorfeld der galvanischen Beschichtung von Zinkdruckguss, einschließlich des Gießprozesses bei der Herstellung sowie nachgelagerter Behandlungsschritte und Alterungsvorgänge, um optimierte Prozessanweisungen abzuleiten und den komplexen und fehleranfälligen Gesamtprozess robuster zu gestalten. Dies ist aufgrund der vielfältigen Anwendungen von Zinkdruckguss, vor allem auch in dessen Verknüpfung mit oberflächentechnischen Prozessen, von enormer wirtschaftlicher Bedeutung, vor allem für die KMU-strukturierten Branchen Gießereitechnik und Lohngalvaniken. Zu diesem Zweck kooperieren Forschungsvereinigungen mit Forschungsstellen aus den Bereichen Gießerei und Galvanotechnik, damit in enger Verknüpfung eine systematische Betrachtung der Einflussgrößen aus beiden Bereichen erfolgen kann. Die Legierungsauswahl erfolgt in Absprache mit dem Projektbegleitenden Ausschuss, in dem eine Reihe von Gussherstellern und Betrieben aus der Galvano- und Oberflächentechnik vertreten sind. Im Fokus der Untersuchungen liegen neben den Gießparametern, Trennmitteln, Simulation von Alterungsprozessen auch die Anwendung neuartiger umweltverträglicher Elektrolyte. Die galvanische Schichtfolge wird bewusst kritisch geführt, um in der umfassenden Charakterisierung (Korrosion, Haftung, Defekte) die Robustheit einer optimierten Vorbehandlung zu prüfen. Die Validierung der neuen Prozessanweisung erfolgt exemplarisch an einem mit den PA ausgewählten, industrienahen Gussteil. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden vielfältig und zeitnah transferiert, unter Nutzung der Verbandsorgane, der Industriekontakte der Forschungsstellen und der Präsentationsmöglichkeiten auf Veranstaltungen und Seminaren. Ferner gehen die neuen Erkenntnisse direkt in die Ausbildung der Studenten an der Hochschule Aalen ein.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Vorhabens bestand in der Untersuchung der verschiedenen Prozesse bei der Herstellung galvanisierter Zink-Druckgussteile. Darin eingeschlossen waren der Gießprozess sowie nachgelagerte Behandlungsschritte und Alterungsvorgänge.

Die Herstellung von Zink-Druckgussteilen auf Warmkammer-Druckgießmaschinen ist ein höchst wirtschaftliches und umweltverträgliches Fertigungsverfahren, dem sich häufig ein galvanischer Beschichtungsprozess anschließt. Gieß- und Beschichtungsfehler treten überwiegend erst am Ende der Wertschöpfungskette auf, was zu einer erhöhten Zahl von Ausschussteilen führt. Durch eine systematische Präparation, metallkundliche Untersuchungen, chemische Analysen und Untersuchung der Porenbildung und Haftungsprüfungen konnte das Auftreten von Beschichtungsfehlern im Zink-Druckguss besser verstanden werden.

Die Qualität des gesamten Prozesses ist von der kompletten Prozesskette abhängig. Dazu zählen im ersten Schritt die Gussqualität, dann die Art der Nachbehandlung, d.h. die Anwendung von Strahlprozessen, Schleifen bzw. Polieren. Im galvanischen Prozess sind die Vorbehandlungsschritte, Spülprozesse, Beschichtungsverfahren und Trocknung korrekt und fachgerecht anzuwenden. Eine spezielle, noch nicht abschließend zu beantwortende Herausforderung ist die Phasenbildung im Schichtsystem mit Zink und die Wasserstoffbeladung der Zinkdruckgusslegierung. Die Aktivität des Wasserstoffs, besonders bei erhöhten Temperaturen, kann zur Blasenbildung und Materialschädigungen führen. Die Delamination findet innerhalb von spröden Zinkphasen statt, die sich wegen der Zinkdiffusion relativ schnell zusammen mit der Kupferschicht bilden.

Mit dem Wissen über die Zusammenhänge zwischen dem Auftreten von Oberflächenfehlern und Prozessbedingungen sowie Gießparametern sind die Voraussetzungen gegeben für eine Verringerung von Fehlerquoten, eine verlässlichere Produktqualität und eine Erweiterung des Portfolios im galvanisch veredelten Zinkdruckguss.