Alternativen zum Brünieren
zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit

Das Oxidieren ist eine Form der Oberflächenbehandlung, bei der mithilfe von Sauerstoff eine Oxidschicht auf dem Werkstück erzeugt wird, um seine Oberfläche widerstandsfähiger gegenüber Korrosion zu machen. Das Verfahren schließt sich unmittelbar an die Oberflächenbehandlung durch Nitrieren oder Nitrocarburieren an. Damit ist es ein idealer, sowie umweltfreundlicher Ersatz für das Brünieren und Salzbadnitrocarburieren.

Grundlagen der Oxidation: So entsteht die Oxidschicht

Wird davon gesprochen, dass ein Werkstoff oxidiert, denken nicht wenige zuerst an die Reaktion von Eisen mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasser. Was man umgangssprachlich als Rost bezeichnet, ist eigentlich ein Gemisch aus verschiedenen Eisenoxiden. Während dieses Gemisch den Werkstoff porös und weniger widerstandsfähig macht, sorgt das Eisenoxid Magnetit (Fe3O4) für einen erhöhten Korrosionsschutz. Diesen Effekt macht man sich in der Oberflächenbehandlung von Stahl zunutze.

Anwendungsgebiete der Oxidation

Das Verfahren findet unter anderem Anwendung bei:

• Hydraulikkomponenten, Hydraulikzylinder (Neuanfertigung und Zylinderreparatur)
• Förderschnecken & Pumpenräder
• Werkzeuge & Werkzeughalter
• Ventile, Düsen & Rückstromsperren
• Zahnräder & Kettenräder (zur Verbesserung des Einlaufverhaltens)
• Formen, Umformwerkzeuge, Stempel & Matrizen
• Bauteile für den Maschinenbau
• Komponenten von Waffen
• Motorteile, Nockenwellen & Kurbelwellen
• Getriebeteile, Spindeln, Achsen, Wellen & Kupplungen

Die Verfahrenskombination von Plasmanitrocarburieren und Oxidieren stellt in vielen Anwendungsgebieten eine geeignete Alternative zu galvanischen Schichten (Chrom, Chromatieren, Zinn, Zink, etc.), Phosphatieren oder Brünieren dar.

Wie läuft die Oberflächenbehandlung durch Oxidation ab?

Voraussetzung für das Erzeugen einer Oxidschicht ist, dass der Werkstoff zuvor nitriert oder nitrocarburiert wurde. Bei der Nitrierung diffundiert Stickstoff in die Oberfläche des Werkstoffs. Beim Nitrocarburieren sind es Stickstoff und Kohlenstoff. Durch diese Behandlung entsteht reines Eisennitrid an der Werkstückoberfläche. Die Oxidschicht findet darauf deutlich besseren Halt als auf reinem Stahl.

Die in der Verbindungsschicht enthaltenen Eisennitride reagieren zusammen mit den durch die Oxidation entstehenden freien Eisenmolekülen auf den Sauerstoffspender, indem sie eine Schicht aus stabilem Eisenoxid bilden. Diese Schicht ist 1–2 μm dick und chemisch widerstandsfähig.

Ziel des Oxidierens ist die Erzeugung reinen Magnetits (Fe3O4), da dies eine maximale Korrosionsbeständigkeit sicherstellt. Die Magnetit-Schicht verleiht dem Werkstoff, dessen Oberfläche oxidiert wurde, ein anthrazitfarbenes bis schwarzes Aussehen. Durch das anschließende Ölen der Werkstücke kann eine tiefschwarze Oberfläche erreicht werden.

Welche Vorteile hat eine oxidierte Oberfläche im Vergleich zum Brünieren?

Durch die erzeugte Oxidschicht erhöht sich der Widerstand der Oberfläche gegenüber tribologischen und dynamisch mechanischen Beanspruchungen. Aufgrund der vorher erfolgten Oberflächenhärtung wird auch das Verschleißverhalten optimiert. Folglich wird der Werkstoff (noch) unempfindlicher gegenüber Korrosion. Da das Plasmanitrieren bzw. -nitrocarburieren und Oxidieren in einem Prozess nacheinander ablaufen sind die Gesamtdurchlaufzeiten kürzer als bei separaten Behandlungsschritten.

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