Bauteile aus Zinkdruckguss werden in vielen Bereichen des täglichen Lebens, im Automobil-, Maschinen- und Apparatebau, in der Elektrotechnik und Elektronik, sowie im Bauwesen und in der Möbelindustrie eingesetzt. Dabei sind die Anforderungen an die jeweilige Oberflächengüte genauso vielfältig wie die in Frage kommenden Verfahrensvarianten, beispielsweise Lackieren, Aufbringen von Konversionsschichten oder Galvanisieren. Für hohe Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Optik und Haptik werden häufig galvanische Verfahren gewählt, in der Regel für dekorative Applikationen in der Beschichtungsreihenfolge Kupfer, Nickel, Chrom mit Gesamtschichtdicken von bis zu 25–50 µm.
Vor jedem Gießzyklus müssen Trenn- und Schmiermittel auf die Kavität der Form aufgetragen werden, damit die Zinkdruckgussteile sicher entformt und so beim Ausstoßen aus der Gießform nicht beschädigt werden. Ein Nachteil bei der Verwendung dieser Hilfsstoffe sind unerwünschte Wechselwirkungen mit den Gussteilen, insbesondere der Oberflächen. Beispielsweise kann es durch Verdampfung und Pyrolyse der Hilfsstoffe während des Gussprozesses zur Bildung von oberflächennahen Poren führen; einem der größten Qualitätsprobleme des Zinkdruckgusses. Ebenso kann es zu einer negativen Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften kommen (Verfärbungen, Verschlechterung der Benetzbarkeit oder Lackierfähigkeit, etc).
Das Aufbringen von dauerhaften Verschleißschutzbeschichtungen mittels CVD- und PVD-Verfahren auf die Gießformen erlaubt bereits eine deutliche Reduktion des Trennmittelverbrauchs. Allerdings ist es technisch anspruchsvoll, diese Schichten auf komplexen Formen haftfest zu applizieren, wodurch weitere Zwischenschritte erforderlich sind. Eine Alternative stellen plasmapolymere Trennschichten dar, die im Bereich Zinkdruckguss bisher noch nicht eingesetzt werden. Im Projekt sollen diese Schichten untersucht und insbesondere hinsichtlich thermischer und mechanischer Stabilität sowie im Hinblick auf die Schichthaftung optimiert werden.
Ziel des Projekts ist es, Trennmittel vollständig aus der Zinkdruckgussfertigung zu eliminieren, um somit trennmittelbasierte Gussfehler zu vermeiden. Durch den Einsatz von plasma-polymeren Trennschichten sollen glänzende, saubere Bauteile der Rauheitsklasse N1–N4 gefertigt werden können. Die hohe Abbildungsgenauigkeit der Oberfläche eröffnet weitere Möglichkeiten bei der Herstellung von dünnwandigen Präzisionsbauteilen. Direkt verbunden ist hiermit das wirtschaftliche Ziel, die Fertigungsprozesskette zu verkleinern und die Nacharbeit (Strahlen, Schleifen und Polieren) zu vermeiden. Die höhere Oberflächengüte soll auch genutzt werden, um die nachfolgenden galvanischen Beschichtungsschritte effektiver und weniger fehleranfällig zu gestalten. Am fem wird schwerpunktmäßig der Einfluss der verbesserten Oberflächenqualität auf den galvanischen Beschichtungsprozess untersucht, z.B. hinsichtlich erforderlicher Prozessschritte, Mindestschichtstärken, Korrosionsbeständigkeit und Maßhaltigkeit.
Danksagung
Das IGF-Vorhaben 21868 N der Forschungsvereinigung Verein für das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
