Projekt

Im Projekt wurde an einer umweltfreundlichen und arbeitsschutzrechtlich unbedenklichen Alternative zur Einfärbung von Edelstahlbauteilen gearbeitet. Die bisher verwendeten Lösungen enthalten toxische Chrom(VI)-Ionen, die seit 2013 unter die REACH-Verordnung fallen und hohe Anforderungen an den Arbeits- und Umweltschutz im Betrieb stellen. Im Projekt wurden stattdessen einfache schwefelsäurehaltige Elektrolyte unter gleichzeitiger Anwendung von Strom- oder Spannungspulsen verwendet. Der konventionelle technische Prozess zum Einfärben von Edelstahlbauteilen besteht im Wesentlichen aus dem Eintauchprozess in heißer schwefelsäure-/chromsäurehaltiger Lösung und der anschließender elektrolytischen Behandlung (Härtung). In der betrieblichen Praxis sind stark saure chromathaltige Lösungen schwierig zu handhaben, da diese toxische Chrom(VI)-Ionen enthalten. Somit wäre eine technische Alternative mit chromsäurefreien Prozesslösungen, die eine gleichwertige Oberflächenvergütung gewährleisten könnten, für viele Betriebe interessant.

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines innovativen und umweltfreundlichen chromfreien Prozesses zum Einfärben von Edelstahl. Dies sollte durch Anwendung spezieller Stromformen (z.B. Pulsstrom oder Spannungspulsen) während des elektrolytischen Prozesses in chromsäurefreier Lösung erreicht werden. Zudem sollten die relevanten technischen Prozessparameter zur reproduzierbaren Herstellung von verschiedenen Farben auf Referenzmaterial identifiziert werden.

Ergebnisse:

Die durchgeführten Versuchsreihen und Materialuntersuchungen zeigten, dass mit einem einfachen schwefelsäurehaltigen Elektrolyten mithilfe von speziellen Strompulsen oder Spannungspulsen die Materialoberfläche von Edelstählen elektrolytisch eingefärbt werden kann. Dabei konnten verschiedene Farbtöne (braun, dunkelbraun, stahlgrau-blau, gold, rot-violett, lindgrün) mit guter Haftfestigkeit und Druckfestigkeit auf den Probeblechen erzeugt werden. Die besten Ergebnisse wurden in 5 molarer Schwefelsäurelösung, einer Badtemperatur von 30°C, leichter Badrührung und Anwendung von Spannungspulsen erzielt. Unter praxisnahen Bedingungen kam es allerdings zu Farbtonunterschieden bei benachbarten Blechen oder zwischen Vorder- und Rückseite eines Blechs, deren Ursache im Projekt nicht abschließend ermittelt werden konnte.