Coating, oft als Beschichtung im Deutschen bezeichnet, ist ein Überzug oder eine Schicht, die auf ein Material oder einen Gegenstand aufgebracht wird, um dessen Eigenschaften zu verbessern oder zu schützen. Es wird in zahlreichen Industriezweigen eingesetzt, von der Automobil- bis zur Elektronikbranche. Doch was genau ist ein Coating, welche Vorteile bietet es und in welchen Anwendungen wird es häufig eingesetzt?

Ein Coating kann aus verschiedenen Materialien bestehen, darunter Lacke, Harze, Kunststoffe oder Metalle. Es dient oft dazu, die Oberfläche eines Gegenstands vor externen Einflüssen zu schützen, wie z.B. vor Korrosion, Abrieb oder UV-Strahlung. In anderen Fällen kann es dazu beitragen, die ästhetische Erscheinung zu verbessern oder bestimmte funktionelle Eigenschaften hinzuzufügen.

Nanocoat 50 – Dimensionsstabile, superhydrophobe Beschichtung

Die Nano Beschichtung bildet eine wenige Nanometer starke, hydrophobe, antihaftende Schicht. Es handelt sich um eine Nano Beschichtung basierend auf einem Spezialprimer und einer Fluorsilandeckschicht. Das Werkstück muss vor der Lackierung thermisch oder chemisch entfettet werden und möglichst frei von Oxidschichten sein. Die Nano Beschichtung wird durch einen Sinterprozess ausgehärtet, wobei die Temperaturbelastung des zu beschichtenden Werkstücks maximal 150°C beträgt.

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Polyetheretherketone sind Hochleistungskunststoffe, die unter den Markennamen Vicote® der Fa. Victrex und KetaSpire® der Fa. Solvay Solexis vertrieben werden. Sie sind Thermoplaste und aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts besonders temperaturbeständig. Zusätzlich sind sie im Vergleich zu anderen Kunststoffen relativ hart und abrasionsbeständig, so dass sie als Beschichtungen mit erhöhtem Verschleißschutz zum Einsatz kommen. Die Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit von PEEK ist mit Ausnahme von Schwefelsäure ebenfalls sehr gut, so dass sich diese Kunststoffe auch als Korrosionsschutzbeschichtungen eignen. Im Vergleich zu Fluorpolymeren hat PEEK einer höhere Kriechbeständigkeit und eignet sich daher auch für die Beschichtung von Dichtflächen, die mit besonders hohen Flächenpressungen beaufschlagt werden.

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Fluorpolymere ist der Oberbegriff für voll- und teilfluorierte Kunststoffe wie PTFE, PFA u.v.m. Es handelt sich um Hochleistungskunststoffe, die bedingt durch ihren hohen Fluoranteil, eine besonders gute chemische Beständigkeit gegen nahezu alle Säuren, Laugen und Lösungsmittel aufweisen. Auch andere Materialien wie etwa Klebstoffe oder Lebensmittel haften kaum auf Fluorpolymeren oder lassen sich leicht abreinigen, weshalb diese Kunststoffe als Beschichtungen zum Einsatz kommen und eine breites Anwendungssprektrum abdecken.

Zusätzlich zu ihren Antihafteigenschaften wirken sie reibungsmindernd, so dass sie auch als sogenannte Gleitreibungsbeschichtungen für eine gute, fett- und ölfreie Trockenschmierung sorgen.

Durch Reibung und Trennung von zwei sich berührenden Materialien (triboelektrische Aufladung) oder durch das Einwirken eines elektrischen Feldes auf einen Körper (Influenz) können elektrostatische Ladungen entstehen. Werden diese Ladungen nicht kontrolliert abgeleitet, können Störungen bei elektronischen Geräten und Anzeigefehler bei Messgeräten auftreten. Um ggf. dieses Szenarion zu vermeiden, wurde von Rhenotherm eine elektrisch ableitfähige Beschichtung entwickelt.

Nach EN 13463-1 kann davon ausgegangen werden, dass eine elektrostatische Aufladung vermieden wird, wenn der Oberflächenwiderstand <= 10 9 Ohm beträgt.

Bei der Beschichtung Rhenolub MK I RB 30 HD handelt sich um eine elektrisch ableitfähige Beschichtung die einen Widerstandswert von 10³ Ohm  bis 10² Ohm erzielen kann.

Durch Reibung und Trennung von zwei sich berührenden Materialien (triboelektrische Aufladung) oder durch das Einwirken eines elektrischen Feldes auf einen Körper (Influenz) können elektrostatische Ladungen entstehen.

Bedingt durch diese Eigenschaft besteht die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung. Entladen sich derartig aufgeladene Werkstoffe durch Funkenbildung, können sie explosionsfähige Atmosphären, wie sie z. B. Lösungsmittel/Luftgemische, Staub/Luftgemische, zur Explosion bringen.

In solchen Anwendungen können die unbeschichteten Elastomere nicht eingesetzt werden. Um die Vorteile der Elstomere auch für diese Bereiche nutzen zu können, hat Rhenotherm eine elektrisch ableitfähige Beschichtung entwickelt.

Hierdurch wird ihre Leitfähigkeit deutlich erhöht, bzw. ihr elektrischer Widerstand deutlich abgesenkt. Durch diese Maßnahme kann der elektrische Durchgangswiderstand von z. B. NBR von 10 11 Ohm auf < 10 2 Ohm gesenkt werden. Die Elastomere werden elektrisch ableitfähig. Werden sie geerdet, kann eine elektrostatische Aufladung sicher verhindert werden. Neben der Absenkung des Durchgangswiderstands wird durch die Verwendung eines weiteren Spezial Additives die Möglichkeit gegeben, die Homogenität der Beschichtung mittels UV Licht zu verifizieren.

Durch das Flammspritzen können diverse Oberflächen gezielt bearbeitet und damit vor Korrosion und Verschleiß geschützt werden. Durch das Flammspritzen können unterschiedliche Schichtdicken und Oberflächentopologien hergestellt werden. Beim Flammspritzen wird ein pulver- oder drahtförmiger Spritzzusatzwerkstoff in einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme geschmolzen und mit Hilfe der Verbrennungsgase und eines Zerstäubergases auf die vorbehandelte Oberfläche des jeweiligen Werkstoffs geschleudert.

Beim Flammspritzen werden metallische oder keramische Flammspritzmaterialien verwendet, die als Draht oder in Pulverform vorliegen. Flammspritzungen werden im Zusammenhang mit Beschichtungen vor allem zur Strukturierung des Untergrundes und zur Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit eingesetzt.

Flammspritzen mit Draht 

Beim Flammspritzen mit Draht werden zwei metallische Drähte gleicher Zusammensetzung durch Anlegen ein erelektrischen Gleichspannung entgegengesetzt gepolt und mithilfe eines Vorschubmotors mit exakt gleicher Geschwindigkeit durch die Kontaktdüse geführt. Durch die entgegengesetzte Polarität entsteht beim Flammspritzen durch das Berühren der Drähte ein elektrischer Lichtbogen, durch den die Drähte angeschmolzen werden.

Mittels Druckluft werden die angeschmolzenen Drähte zu Partikeln zerstäubt und auf das Werkstück geschleudert, wo sie dann erstarren und so eine raue Flammschicht bilden.

Beim Flammspritzen mit Pulver werden Brenngase wie Acetylen, Propan oder Wasserstoff und Sauerstoff in bestimmten Verhältnissen gemischt. Sie durchströmen eine Düse, werden gezündet und formen eine Flamme, in deren Zentrum der Beschichtungsstoff als Pulver kontinuierlich zugeführt wird.

Die Pulverpartikel werden in der je nach Brenngaszusammensetzung bis zu 3200°C heißen Flamme angeschmolzen und auf die Oberfläche des Werkstücks geschleudert. Dort  erstarren sie und formen so auf der Oberfläche eine Beschichtung. Durch eine Luftkappe, welche die Düse umgibt, kann Pressluft mit unterschiedlichem  Druck zugeführt werden, womit man unterschiedliche Rauheit beim Flammspritzen erreichen kann.

Als Spritzstoffe für das Falmmspritzen kann man Metalle, Keramiken, Carbide oder Mischungen verwenden.

Die Rhenotherm GmbH ist exklusiver Lizenznehmer für Plasma Coatings Inc. in Deutschland und führt Flammspritzen als Lohnbeschichter aus.

PTFE-Beschichtungen sind im Zusammenhang mit Bratpfannen auch unter den Namen Teflon™, SilverStone oder SilverStone Supra bekannt.
Polyetrafluorethylen (PTFE) gehört zu den drei Polymeren mit ähnlichen Eigenschaften, die unter dem Namen Teflon™ bekannt sind. Wie bei den Polymeren FEP und PFA, verbessert eine Beschichtung mit Teflon™ PTFE die Antihaft- und Gleiteigenschaften sowie die chemische Beständigkeit des Trägermaterials.

Rhenotherm Kunststoffbeschichtungs GmbH führt Lohnbeschichtungen mit Silverstone®/ PTFE durch und ist als Lohnbeschichter nach DIN EN ISO 9001:2015 zertifiziert.

Nanopartikel oder Nanoteilchen sind Begriffe, die in der Wissenschaft und Technik immer häufiger vorkommen. Sie beziehen sich auf extrem kleine Partikel, deren Größe im Nanometerbereich liegt. Aber was genau bedeutet das und warum ist diese Technologie so revolutionär?

Definition von Nanopartikeln:

Nanopartikel oder Nanoteilchen bezeichnen einen Verbund von wenigen bis zu einigen tausend Atomen oder Molekülen. Ihre Größe liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 100 Nanometern. Um Ihnen eine Vorstellung von dieser Größenordnung zu geben: Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. Das bedeutet, dass ein Nanometer 0,000000001 Meter oder 10^−9 Meter entspricht.

Die Herkunft des Wortes „nano“ ist ebenso faszinierend wie die Partikel selbst. Es leitet sich von dem griechischen Wort „nanos“ ab, was „Zwerg“ oder „zwergenhaft“ bedeutet. Dies ist eine treffende Beschreibung, da Nanopartikel in ihrer Größe wirklich winzig sind.

Warum sind Nanopartikel wichtig?

Die Bedeutung von Nanopartikeln in der modernen Wissenschaft und Technologie kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Aufgrund ihrer winzigen Größe haben sie einzigartige Eigenschaften, die sie von größeren Partikeln unterscheiden. Diese Eigenschaften können in einer Vielzahl von Anwendungen genutzt werden, von der Medizin über die Elektronik bis hin zur Energieerzeugung.

Sintern bezeichnet die Verfestigung kristalliner, körniger oder pulvriger Stoffe durch das Zusammenwachsen der Kristallite bei entsprechend hoher Erwärmung. Einfacher ausgedrückt ist es ein Prozess, bei dem Pulver oder kleine Partikel durch Hitze (ohne zu schmelzen) so verbunden werden, dass sie zu einem festen Ganzen werden.

Das Sintern hat sich zu einer Schlüsseltechnologie in vielen modernen Fertigungsprozessen entwickelt. Durch das Sintern können Materialien mit spezifischen Eigenschaften hergestellt werden, die durch herkömmliche Methoden nicht erreichbar wären.

Die Bestimmung der Oberflächenenergie ist von großer Bedeutung, da sie Einfluss auf zahlreiche Anwendungen und Prozesse hat, von der Drucktechnik über die Klebstoffherstellung bis hin zu medizinischen Anwendungen. Eine der gängigsten Methoden zur Bestimmung der Oberflächenenergie ist die Messung des Kontaktwinkels. Der Kontaktwinkel ist der Winkel, den eine Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Festkörpers bildet. Ein hoher Kontaktwinkel deutet auf eine niedrige Oberflächenenergie hin, während ein niedriger Kontaktwinkel auf eine hohe Oberflächenenergie hinweist.

Um die Oberflächenenergie eines Festkörpers zu bestimmen, werden verschiedene Flüssigkeiten mit bekannten Oberflächenenergien verwendet. Durch die Messung des Kontaktwinkels dieser Flüssigkeiten auf der Festkörperoberfläche kann dann die spezifische Oberflächenenergie des Festkörpers ermittelt werden.

Es gibt verschiedene Theorien und Modelle, die zur Bestimmung der Oberflächenenergie verwendet werden. Einige dieser Modelle berücksichtigen die Polarität der Materialien, während andere sich auf die molekulare Struktur konzentrieren. Unabhängig von der Methode ist die genaue Kenntnis der Oberflächenenergie entscheidend für die Vorhersage des Verhaltens von Materialien in verschiedenen Anwendungen.