Die Oberflächenbehandlung ist eine der letzten Angaben, die einer Zeichnung hinzugefügt werden, und einer der häufigsten Gründe, warum ein CNC-bearbeitetes Bauteil bei der Eingangskontrolle abgelehnt wird. Ein Modell kann maßlich einwandfrei sein und dennoch durchfallen, weil die Eloxierung in einem falschen Farbton zurückkam, die Galvanisierung ein Gewindeloch verschloss oder eine Bohrung nach dem Hartcoating außerhalb der Toleranz wuchs. Keiner dieser Fälle ist ein Bearbeitungsfehler. Es sind Spezifikationsfehler.
Eine brauchbare Oberflächenbehandlungsangabe teilt dem Lieferanten vier Dinge mit: welche Norm gilt, welcher Typ und welche Klasse innerhalb dieser Norm, wo die Beschichtung erscheinen darf und wo nicht, und wie das fertige Bauteil abgenommen wird. Alles andere – Badchemie, Gestellpunkte, Aushärteplan – gehört zum Beschichter. Fehlen diese vier Punkte, rät der Beschichter, und die Vermutung ist in der Regel das günstigste Verfahren, das zu den Worten auf der Zeichnung passt.
Bei Gran Industries prüfen wir die Oberflächenbehandlung gemeinsam mit Material, Toleranzen, Gewindemerkmalen und dem Prüfplan, bevor ein Angebot erstellt wird, weil die Behandlung die vorausgehende Bearbeitung verändert. Dieser Leitfaden behandelt, wie diese Angabe zu formulieren ist, damit das gelieferte Bauteil dem entspricht, das Sie konstruiert haben.
Eine Oberflächenbehandlungsangabe ist eine Spezifikation, keine Farbnotiz.
“Schwarz eloxiert” ist keine Spezifikation. Es sagt nicht aus, ob es sich um dekoratives Schwefelsäure-Eloxieren von wenigen Mikrometern Dicke handelt oder um eine harte anodische Beschichtung, die 25 Mikrometer pro Oberfläche hinzufügt und jedes berührte Maß verschiebt. Es sagt nicht aus, ob die Farbe einem Referenzmuster entsprechen muss, ob das Bauteil im Außenbereich verwendet wird oder ob eine elektrische Erdungsbahn den Prozess überstehen muss.
Zwei Lieferanten können beide ein schwarz eloxiertes Bauteil liefern, das dieser Angabe genügt, und Ergebnisse erzeugen, die sich im Betrieb völlig unterschiedlich verhalten. Einer besteht 336 Stunden Salzsprühtest; der andere kreidet innerhalb einer Saison. Die Zeichnung muss diese Mehrdeutigkeit beseitigen, denn eine Angabe, die auf zwei Arten erfüllt werden kann, wird letztlich auf die günstigere Art erfüllt.
Die Lösung ist kurz. Schreiben Sie die Norm, den Typ, die Klasse, die Dicke, falls die Norm einen Bereich zulässt, und die Farb- oder Erscheinungsanforderung. Fünf Punkte, eine Zeile.
Benennen Sie die Norm, den Typ und die Klasse.
Die meisten industriellen Oberflächenbehandlungen sind bereits durch eine veröffentlichte Norm definiert. Die Referenzierung einer solchen ist schneller als die Beschreibung eines Verfahrens in eigenen Worten und gibt beiden Seiten eine gemeinsame Abnahmegrundlage.
Eloxieren von Aluminium
MIL-A-8625 bleibt die am weitesten verbreitete Eloxierspezifikation in der kundenspezifischen Fertigung, und ISO 7599 und ISO 10074 decken dasselbe Gebiet für dekorative bzw. harte anodische Beschichtungen ab. Innerhalb von MIL-A-8625 ist Typ II konventionelles Schwefelsäure-Eloxieren, typischerweise 5–25 µm (0,0002–0,0010 Zoll), und Typ III ist Harteloxieren, typischerweise 25–75 µm (0,0010–0,0030 Zoll). Klasse 1 ist ungefärbt, Klasse 2 ist gefärbt.
Das ergibt eine vollständige Angabe in einer Zeile: ELOXIEREN NACH MIL-A-8625 TYP II KLASSE 2, SCHWARZ, 10–15 µm. Ein Bauteil, das Verschleißfestigkeit statt Erscheinungsbild benötigt, liest sich anders: ELOXIEREN NACH MIL-A-8625 TYP III KLASSE 1, 50 µm NENNWERT. Die beiden Bauteile werden auf unterschiedliche Vorbehandlungsmaße bearbeitet, daher muss die Unterscheidung vor dem ersten Schnitt bestehen, nicht danach.
Die Legierung ist hier ebenfalls von Bedeutung. Eloxierfarbe und -gleichmäßigkeit variieren merklich zwischen 6061 und 7075, und siliziumreiche Gusslegierungen lassen sich überhaupt nicht sauber dekorativ eloxieren. Wenn das Erscheinungsbild kritisch ist, muss die Legierung gleichzeitig mit der Oberfläche festgelegt werden.
Chemische Konversionsbeschichtungen
Wo eine leitfähige, lackierbare oder kostengünstige Korrosionsbarriere auf Aluminium benötigt wird, ist die chemische Konversionsbeschichtung nach MIL-DTL-5541 die übliche Antwort. Typ I verwendet sechswertiges Chrom und Typ II verwendet dreiwertige oder andere nicht-sechswertige Chemie, was für die RoHS- und REACH-Konformität von Bedeutung ist. Klasse 1A wird für maximalen Korrosionsschutz spezifiziert; Klasse 3 wird spezifiziert, wo ein niederohmiger elektrischer Pfad erforderlich ist, mit einem Übergangswiderstand von anfänglich maximal 5.000 Mikroohm pro Quadratzoll und 10.000 Mikroohm nach Salzsprühauslagerung, geprüft bei einem Elektrodendruck von 200 psi.
Wenn das Bauteil ein Chassis, eine Halterung oder ein Gehäuse ist, das eine Erdung führt, ist Klasse 3 nicht optional und sollte ausdrücklich angegeben werden. Chassis-Teile sind die häufigste Stelle, an der wir eine Klasse-1A-Angabe auf einem Bauteil sehen, das tatsächlich Klasse 3 benötigt.
Passivierung von Edelstahl
Passivierung ist keine Beschichtung. Sie entfernt freies Eisen und andere Oberflächenverunreinigungen, sodass sich die natürliche Chromoxidschicht wieder bilden kann, und sie verändert keine Maße. ASTM A967 und AMS 2700 sind die Normen, auf die verwiesen werden sollte, und beide erlauben Salpetersäure- oder Zitronensäurebehandlungen mit mehreren nummerierten Varianten für verschiedene Legierungsfamilien.
Da ASTM A967 auch die Abnahmeprüfung definiert – darunter Salzsprühtest, Wassereintauchung, Kupfersulfat, hohe Luftfeuchtigkeit und Kaliumferricyanid-Salpetersäure – ist die Benennung des gewünschten Tests das, was die Anforderung durchsetzbar macht. PASSIVIEREN NACH ASTM A967, ZITRONENSÄURE, KUPFERSULFAT-TEST ist eine vollständige Anforderung. “Passivieren” allein ist es nicht.
Chemisch Nickel und galvanische Beschichtungen
ASTM B733 deckt autokatalytisches Nickel-Phosphor ab und klassifiziert Beschichtungen nach Phosphorgehalt: Typ II mit 1–3% für Lötbarkeit und Leitfähigkeit, Typ III mit 2–4% für Härte und Verschleiß, Typ IV mit 5–9% als Allzweckwahl und Typ V über 10% für den besten Korrosionsschutz und nichtmagnetisches Verhalten. Dienstklassen definieren die Dicke, und Wärmebehandlungsklassen definieren, ob die Abscheidung im Lieferzustand verwendet oder zur Härtung oder Haftung gebacken wird. ISO 4527 ist die entsprechende internationale Norm.
Chemisch Nickel scheidet sich gleichmäßig ab, auch in Bohrungen und Sacklöchern, was genau der Grund ist, warum eine Dickenangabe auf der Zeichnung erforderlich ist. Eine 25-µm-Abscheidung schließt ein kleines Passloch messbar.
Kurzreferenz für gängige Angaben
| Behandlung | Zu zitierende Norm | Was hinzuzufügen ist | Typischer Schichtzuwachs pro Oberfläche |
|---|---|---|---|
| Schwefelsäure-Eloxieren | MIL-A-8625 Typ II / ISO 7599 | Klasse 1 oder 2, Farbe, Dicke | ~50% der Beschichtungsdicke |
| Harteloxieren | MIL-A-8625 Typ III / ISO 10074 | Klasse, Dicke, maskierte Bereiche | ~50% der Beschichtungsdicke |
| Konversionsbeschichtung | MIL-DTL-5541 | Typ I oder II, Klasse 1A oder 3 | Vernachlässigbar |
| Passivierung | ASTM A967 / AMS 2700 | Salpetersäure oder Zitronensäure, Abnahmeprüfung | Keine |
| Chemisch Nickel | ASTM B733 / ISO 4527 | Typ, Serviceklasse, Wärmebehandlungsklasse | Volle Schichtdicke |
Berücksichtigen Sie das Maßwachstum, bevor Sie die Toleranz festlegen
Eloxieren ist ein Konversionsprozess: Die Schicht wächst etwa zur Hälfte nach außen und zur Hälfte in das Grundmetall. Eine 50 µm harte Eloxalschicht addiert daher etwa 25 µm pro Oberfläche, was bedeutet, dass sich ein Wellendurchmesser um etwa 50 µm vergrößert und ein Bohrungsdurchmesser um etwa 50 µm verringert. Galvanische Beschichtungen verhalten sich anders – die volle Schichtdicke wird auf der vorhandenen Oberfläche aufgebracht.
Hier liegen die meisten Ursachen für Oberflächenbehandlungsprobleme. Eine Bohrung mit Toleranz H7 im Modell, die nach der Bearbeitung hart eloxiert wird, ist bei Anlieferung nicht mehr H7. Entweder wird das Bearbeitungsmaß entsprechend versetzt, das Merkmal maskiert, oder die Toleranz wird als Anforderung nach der Behandlung angegeben und der Lieferant wird angewiesen, rückwärts davon zu arbeiten.
Der klarste Weg, dies zu dokumentieren, ist anzugeben, welche Maße nach der Behandlung gelten. Ein Hinweis wie MIT (AT) GEKENNZEICHNETE MASSE GELTEN NACH DER OBERFLÄCHENBEHANDLUNG, wobei diese Maße auf der Zeichnung markiert sind, beseitigt die Mehrdeutigkeit vollständig. Verwandte Hinweise dazu, wo sich Toleranzen tatsächlich auszahlen, finden Sie in unserem Artikel über wie sich enge Toleranzen auf Kosten und Vorlaufzeit der CNC-Bearbeitung auswirken.
Geben Sie an, wo die Behandlung nicht erfolgen darf
Maskieren ist ein manueller Vorgang mit realen Kosten und kann nicht aus einem Modell abgeleitet werden. Oberflächen, die üblicherweise ausgeschlossen werden müssen, umfassen Lagersitze und Presspassungsbohrungen, Bodenkontaktpunkte, Dichtflächen, wo eine Beschichtung die Kompression beeinflussen würde, Gewinde, die ein Passgewinde in Nennmaß aufnehmen müssen, sowie Bezugsflächen für die Prüfung.
Maskierte Bereiche sollten auf der Zeichnung mit einer Grenze dargestellt werden, nicht nur in Worten beschrieben sein. “Bohrung maskieren” bei einem Bauteil mit vier Bohrungen führt bestenfalls zu Rückfragen und schlimmstenfalls zu einem falschen Bauteil. Wo der Übergang zwischen beschichteten und unbeschichteten Bereichen kosmetisch relevant ist, geben Sie an, wie scharf die Grenze sein muss, da Handmaskierung immer gewisse Abweichungen hinterlässt.
Gewinde verdienen besondere Aufmerksamkeit. Ein Gewindeloch, das nach dem Gewindeschneiden eloxiert oder galvanisiert wird, verliert an Spielraum, und bei kleinen Gewinden kann das ausreichen, um eine Schraube zu verklemmen. Optionen sind das Maskieren des Lochs, das Gewindeschneiden nach der Behandlung oder das Gewindeschneiden mit Übermaß unter Berücksichtigung der Beschichtungszugabe – aber die Zeichnung muss festlegen, welche Variante gewählt wird. Unser Leitfaden zu wie Gewindebohrungen für CNC-gefräste Teile spezifiziert werden behandelt die Gewindeseite dieser Entscheidung.
Definieren Sie das Erscheinungsbild in überprüfbaren Begriffen
Farbe, Glanz und kosmetische Akzeptanz sind subjektiv, es sei denn, sie sind an etwas Physisches gebunden. Für die Serienproduktion ist der praktische Ansatz ein von beiden Parteien freigegebenes Erstmuster, wobei die Zeichnung festlegt, dass Serienteile diesem innerhalb einer vereinbarten Toleranz unter definierter Beleuchtung entsprechen müssen.
Ebenso wichtig ist es zu definieren, welche Oberflächen kosmetisch relevant sind. Die meisten Bauteile haben ein oder zwei sichtbare Flächen und mehrere, die nie gesehen werden. Die Kennzeichnung der kosmetischen Flächen auf der Zeichnung ermöglicht es dem Beschichter, das Bauteil so aufzuhängen, dass unvermeidbare Kontaktspuren an Stellen landen, wo sie nicht stören. Wenn keine kosmetische Oberfläche identifiziert ist, können Hängespuren auf der vom Kunden sichtbaren Fläche erscheinen.
Wo eine spezifische Textur vor der Beschichtung erforderlich ist – Glasperlenstrahlen, Bürsten oder im Bearbeitungszustand – gehört auch dies in die Angabe, da Eloxieren jede Oberfläche reproduziert, auf die es aufgebracht wird. Eine vollständige Behandlung der zugrunde liegenden Rauheitsanforderung finden Sie in unserem Artikel über wie die Oberflächengüte für CNC-gefräste Teile spezifiziert wird.
Geben Sie die Abnahmeprüfungen an, die Sie tatsächlich benötigen
Jede Prüfung, die einer Zeichnung hinzugefügt wird, erhöht Kosten und Durchlaufzeit. Spezifizieren Sie daher nur diejenigen, die reale Einsatzbedingungen widerspiegeln. Eine Salzsprühanforderung gemäß ASTM B117 oder ISO 9227 ist für Außen- oder Marine-Hardware sinnvoll und für eine interne Halterung unnötig. Die Überprüfung der Schichtdicke per Wirbelstrom oder Querschnitt ist dort angemessen, wo Maßwachstum oder Verschleißlebensdauer relevant sind. Adhäsions- und Kontaktwiderstandsprüfungen gelten, wo die Beschichtung Last oder Strom trägt.
Beachten Sie auch, dass viele dieser Prüfungen zerstörend sind und an Begleitproben durchgeführt werden, die mit der Charge verarbeitet werden, nicht an den Bauteilen selbst. Wenn Sie Prüfungen an den gelieferten Teilen verlangen, geben Sie dies an und erwarten Sie, dass die Probemenge separat angeboten wird. Was ein Erstmuster tatsächlich feststellen sollte, behandelt unser Artikel über was die Erstmusterprüfung in der CNC-Bearbeitungs-Qualitätskontrolle bedeutet.
Senden Sie die Behandlungsanforderung mit der Anfrage, nicht danach
Oberflächenbehandlung beeinflusst Bearbeitungszugaben, Maskierarbeit, Chargenplanung und Durchlaufzeit. Das Hinzufügen nach Angebotsabgabe bedeutet in der Regel eine Neuangebotslegung, und das Hinzufügen nach Bearbeitungsbeginn kann bedeuten, dass Teile verschrottet werden, die auf das falsche Vorbehandlungsmaß geschnitten wurden.
Nehmen Sie die Oberflächenanforderung in dasselbe Paket auf wie das Modell, die Zeichnung, die Materialspezifikation und die Stückzahl. Eine Zeichnungsprüfung vor der Produktion, wie in unserem Artikel über warum die Zeichnungsprüfung vor CNC-Bearbeitungsangeboten und Produktion wichtig ist, ist der Ort, an dem verbleibende Mehrdeutigkeiten ohne Kosten für beide Seiten aufgelöst werden.
Häufig gestellte Fragen zur Oberflächenbehandlung von CNC-Teilen
Verändert Eloxieren die Maße eines bearbeiteten Teils?
Ja. Eloxieren wächst etwa zur Hälfte in das Grundmetall und zur Hälfte nach außen, sodass etwa die Hälfte der Schichtdicke pro Oberfläche hinzukommt. Eine 50 µm harte Eloxalschicht vergrößert einen Wellendurchmesser um etwa 50 µm und verringert einen Bohrungsdurchmesser um etwa denselben Betrag. Galvanische Beschichtungen wie chemisch Nickel addieren stattdessen die volle Schichtdicke pro Oberfläche.
Was ist der Unterschied zwischen Typ II und Typ III Eloxieren?
Typ II ist konventionelles Schwefelsäure-Eloxieren, typischerweise 5–25 µm, verwendet für Korrosionsschutz und Farbe. Typ III ist Harteloxieren, typischerweise 25–75 µm, verwendet, wo Verschleißfestigkeit wichtig ist. Typ III ist dicker, härter, maßlich bedeutsamer und in den erzeugbaren Farben eingeschränkt.
Muss ich Passivierung für Edelstahlteile spezifizieren?
Wenn das Teil im Einsatz korrosionsbeständig sein muss, ja. Die Bearbeitung hinterlässt freies Eisen und Werkzeugrückstände auf der Oberfläche, die selbst bei einer korrosionsbeständigen Legierung rosten. Die Angabe von ASTM A967 mit Säuretyp und Abnahmeprüfung macht die Anforderung überprüfbar statt vorausgesetzt.
Sollten Gewinde vor dem Eloxieren oder Galvanisieren maskiert werden?
Das hängt von Gewindegröße und Schichtdicke ab. Feingewinde und dicke Beschichtungen erfordern in der Regel Maskierung oder Gewindeschneiden nach der Behandlung; Grobgewinde mit dünnen Beschichtungen oft nicht. Geben Sie den vorgesehenen Ansatz auf der Zeichnung an, damit die Passungsbedingung vor der Produktion vereinbart ist.
Machen Sie die Oberflächenanforderung vor der Angebotsabgabe explizit
Oberflächenbehandlung steht am Ende des Prozesses, aber die Entscheidungen, die sie antreibt, fallen am Anfang – Legierungsauswahl, Bearbeitungszugabe, Maskierung, Gewindestrategie und Prüfung. Eine Angabe, die Norm, Typ, Klasse, Dicke, maskierte Bereiche und Abnahmebasis benennt, ermöglicht es, alles einmal zu planen, statt später zu korrigieren.
Gran Industries liefert präzisionsgefräste CNC-Bauteile mit Eloxieren, Konversionsbeschichtung, Passivierung und galvanischen Oberflächen nach Spezifikation für OEM-Kunden in Südostasien und darüber hinaus. Wenn Sie eine Zeichnung haben, bei der die Oberflächenanforderung noch ungeklärt ist, kontaktieren Sie unser technisches Team mit Ihrem Modell und Ihrer Zeichnung, und wir prüfen die Behandlung gemeinsam mit dem Bearbeitungsplan vor der Angebotsabgabe.
