Adaptiert von der 3. Auflage, Enzyklopädie des Arbeitsschutzes.

Es gibt eine Vielzahl von Techniken, um die Oberflächen von Metallprodukten so zu veredeln, dass sie korrosionsbeständig sind, besser passen und besser aussehen (siehe Tabelle 1). Einige Produkte werden durch eine Abfolge mehrerer dieser Techniken behandelt. Dieser Artikel beschreibt kurz einige der am häufigsten verwendeten.

Tabelle 1. Zusammenfassung der Gefahren, die mit den verschiedenen Metallbehandlungsmethoden verbunden sind

Bevor eine dieser Techniken angewendet werden kann, müssen die Produkte gründlich gereinigt werden. Es werden eine Reihe von Reinigungsverfahren verwendet, einzeln oder nacheinander. Dazu gehören mechanisches Schleifen, Bürsten und Polieren (bei denen metallische oder oxidische Stäube entstehen – Aluminiumstaub kann explosiv sein), Dampfentfetten, Waschen mit organischen Fettlösern, „Beizen“ in konzentrierten Säuren oder Laugen und elektrolytisches Entfetten. Letzteres ist das Eintauchen in cyanidhaltige und konzentrierte Alkalibäder, in denen elektrolytisch gebildeter Wasserstoff oder Sauerstoff das Fett entfernt, wodurch „blanke“, oxid- und fettfreie Metalloberflächen entstehen. Nach der Reinigung erfolgt eine ausreichende Spülung und Trocknung des Produktes.

Das richtige Design der Ausrüstung und ein effektives LEV verringern das Risiko teilweise. Arbeiter, die der Gefahr von Spritzern ausgesetzt sind, müssen mit Schutzbrillen oder Augenschutz und Schutzhandschuhen, -schürzen und -kleidung ausgestattet werden. Duschen und Augenduschen sollten in der Nähe und in gutem Zustand sein, und Spritzer und Verschüttungen sollten sofort weggespült werden. Bei elektrolytischen Geräten müssen die Handschuhe und Schuhe nicht leitend sein, und andere standardmäßige elektrische Vorsichtsmaßnahmen, wie die Installation von Fehlerstromschutzschaltern und Verriegelungs-/Kennzeichnungsverfahren, sollten befolgt werden.

Behandlungsprozesse

Elektrolytisches Polieren

Elektrolytisches Polieren wird verwendet, um eine Oberfläche mit verbessertem Erscheinungsbild und Reflexionsvermögen zu erzeugen, um überschüssiges Metall zu entfernen, um genau auf die erforderlichen Abmessungen zu passen, und um die Oberfläche für die Inspektion auf Fehler vorzubereiten. Das Verfahren beinhaltet die bevorzugte anodische Auflösung von Erhebungen auf der Oberfläche nach der Dampfentfettung und der heißen alkalischen Reinigung. Als Elektrolytlösungen werden häufig Säuren verwendet; dementsprechend ist danach eine ausreichende Spülung erforderlich.

Galvanotechnik

Galvanisieren ist ein chemisches oder elektrochemisches Verfahren zum Aufbringen einer metallischen Schicht auf das Produkt – zum Beispiel Nickel zum Schutz vor Korrosion, Hartchrom zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften oder Silber und Gold zur Verschönerung. Gelegentlich werden nichtmetallische Materialien verwendet. Das als Kathode geschaltete Produkt und eine Anode des abzuscheidenden Metalls werden in eine Elektrolytlösung (die sauer, alkalisch oder alkalisch mit Cyanidsalzen und -komplexen sein kann) getaucht und extern an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die positiv geladenen Kationen der metallischen Anode wandern zur Kathode, wo sie zum Metall reduziert und als dünne Schicht abgeschieden werden (siehe Abbildung 1). Der Prozess wird fortgesetzt, bis die neue Beschichtung die gewünschte Dicke erreicht hat, und das Produkt wird dann gewaschen, getrocknet und poliert.

Abbildung 1. Galvanik: Schematische Darstellung

Anode: Cu → Cu⁺² + 2e^- ; Kathode: Cu⁺² + 2e^- → Cu

In Galvanoformung, In einem der Galvanotechnik eng verwandten Verfahren werden Formkörper, beispielsweise aus Gips oder Kunststoff, durch Auftragen von Graphit leitfähig gemacht und anschließend als Kathode geschaltet, so dass sich das Metall darauf abscheidet.

In Eloxierung, In einem in den letzten Jahren immer wichtiger werdenden Verfahren werden Produkte aus Aluminium (auch Titan und andere Metalle werden verwendet) als Anode geschaltet und in verdünnte Schwefelsäure getaucht. Anstatt jedoch positive Aluminiumionen zu bilden und zur Abscheidung an der Kathode zu wandern, werden diese durch die an der Anode entstehenden Sauerstoffatome oxidiert und als Oxidschicht an diese gebunden. Diese Oxidschicht wird durch die Schwefelsäurelösung teilweise aufgelöst, wodurch die Oberflächenschicht porös wird. Anschließend können in diesen Poren farbige oder lichtempfindliche Materialien abgeschieden werden, wie beispielsweise bei der Herstellung von Namensschildern.

Emaille und Glasuren

Glasemail oder Porzellanemail wird verwendet, um Metallen, normalerweise Eisen oder Stahl, eine hochgradig hitze-, flecken- und korrosionsbeständige Beschichtung in einer breiten Palette von Fertigprodukten zu verleihen, darunter Badewannen, Gas- und Elektroherde, Küchengeschirr, Speichertanks und Behälter sowie elektrische Geräte. Darüber hinaus werden Emails zur Dekoration von Keramik, Glas, Schmuck und dekorativen Ornamenten verwendet. Die spezielle Verwendung von Emailpulver bei der Herstellung von Schmuckwaren wie Cloisonné und Limoges ist seit Jahrhunderten bekannt. Glasuren werden auf Tonwaren aller Art aufgetragen.

Zu den Materialien, die bei der Herstellung von Glasuren und Glasuren verwendet werden, gehören:

• feuerfeste Materialien wie Quarz, Feldspat und Ton
• Flussmittel wie Borax (Natriumboratdecahydrat), Sodaasche (wasserfreies Natriumcarbonat), Natriumnitrat, Flussspat, Kryolith, Bariumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bleimonoxid, Bleitetroxid und Zinkoxid
• Farben, wie Oxide von Antimon, Cadmium, Kobalt, Eisen, Nickel, Mangan, Selen, Vanadium, Uran und Titan
• Trübungsmittel wie Oxide von Antimon, Titan, Zinn und Zirkonium und Natriumantimoninat
• Elektrolyte wie Borax, Sodaasche, Magnesiumcarbonat und -sulfat, Natriumnitrit und Natriumaluminat
• Flockungsmittel, wie Ton, Gummen, Ammoniumalginat, Bentonit und kolloidales Siliciumdioxid.

Der erste Schritt bei allen Arten des Emaillierens oder Glasierens ist die Herstellung der Fritte, des Emailpulvers. Dies umfasst die Vorbereitung der Rohstoffe, das Schmelzen und die Frittenübergabe.

Nach sorgfältiger Reinigung der Metallprodukte (z. B. Kugelstrahlen, Beizen, Entfetten) kann die Emaille durch eine Reihe von Verfahren aufgetragen werden:

• Beim Nassverfahren wird der Gegenstand in den wässrigen Emailschlicker getaucht, herausgezogen und abtropfen gelassen oder beim „Slushing“ wird der Emailschlicker dickflüssiger und muss vom Gegenstand abgeschüttelt werden.
• Beim Trockenverfahren wird das grundierte Objekt auf Emailliertemperatur erhitzt und anschließend trockenes Emailpulver durch Siebe aufgestäubt. Die Emaille sintert an Ort und Stelle und schmilzt, wenn das Objekt in den Ofen zurückgebracht wird, zu einer glatten Oberfläche.
• Sprühapplikation wird zunehmend verwendet, meist in einem mechanisierten Betrieb. Es erfordert einen Schrank mit Absaugung.
• Dekoremails werden in der Regel von Hand mit Pinseln oder ähnlichen Werkzeugen aufgetragen.
• Glasuren für Porzellan- und Keramikartikel werden üblicherweise durch Tauchen oder Sprühen aufgetragen. Obwohl einige Tauchvorgänge mechanisiert werden, werden Stücke in der heimischen Porzellanindustrie normalerweise von Hand getaucht. Das Objekt wird in der Hand gehalten, in eine große Wanne mit Glasur getaucht, die Glasur mit einem Handgriff entfernt und das Objekt in einen Trockner gegeben. Wenn die Glasur gespritzt wird, sollte eine geschlossene Haube oder ein Schrank mit wirksamer Absaugung bereitgestellt werden.

Die vorbereiteten Objekte werden dann in einem Ofen oder Brennofen, der normalerweise mit Gas betrieben wird, „gebrannt“.

Radierung

Chemisches Ätzen erzeugt ein seidenmattes oder mattes Finish. Am häufigsten wird es als Vorbehandlung vor dem Eloxieren, Lackieren, Konversionsbeschichten, Polieren oder chemischen Aufhellen verwendet. Es wird am häufigsten auf Aluminium und Edelstahl angewendet, kommt aber auch bei vielen anderen Metallen zum Einsatz.

Aluminium wird normalerweise in alkalischen Lösungen geätzt, die verschiedene Mischungen aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Trinatriumphosphat und Natriumcarbonat zusammen mit anderen Bestandteilen enthalten, um eine Schlammbildung zu verhindern. Eines der gebräuchlichsten Verfahren verwendet Natriumhydroxid in einer Konzentration von 10 bis 40 g/l, das bei einer Temperatur von 50 bis 85°C mit einer Eintauchzeit von bis zu 10 Minuten gehalten wird.

Dem alkalischen Ätzen geht üblicherweise eine Behandlung in verschiedenen Mischungen aus Salz-, Fluss-, Salpeter-, Phosphor-, Chrom- oder Schwefelsäure voraus und folgt ihr. Eine typische Säurebehandlung umfasst Eintauchen von 15 bis 60 Sekunden in eine Mischung aus 3 Volumenteilen Salpetersäure und 1 Volumenteil Flusssäure, die auf einer Temperatur von 20°C gehalten wird.

Verzinken

Beim Verzinken wird eine Vielzahl von Stahlprodukten mit einer Zinkschicht versehen, um sie vor Korrosion zu schützen. Das Produkt muss sauber und oxidfrei sein, damit die Beschichtung gut haftet. Dazu gehören in der Regel mehrere Reinigungs-, Spül-, Trocknungs- oder Glühprozesse, bevor das Produkt in das Verzinkungsbad gelangt. Bei der „Feuerverzinkung“ wird das Produkt durch ein Bad aus geschmolzenem Zink geführt; „kaltes“ Verzinken ist im Wesentlichen Galvanisieren, wie oben beschrieben.

Hergestellte Produkte werden üblicherweise im Chargenverfahren verzinkt, während das kontinuierliche Bandverfahren für Stahlbänder, Bleche oder Drähte verwendet wird. Flussmittel können verwendet werden, um eine zufriedenstellende Reinigung sowohl des Produkts als auch des Zinkbades aufrechtzuerhalten und das Trocknen zu erleichtern. Einem Vorflussschritt kann eine Ammoniumchlorid-Flussmittelabdeckung auf der Oberfläche des Zinkbades folgen, oder letzteres kann alleine verwendet werden. Beim Galvanisieren von Rohren wird das Rohr nach dem Reinigen und bevor das Rohr in das geschmolzene Zinkbad eintritt, in eine heiße Lösung aus Zinkammoniumchlorid getaucht. Die Flussmittel zersetzen sich unter Bildung von irritierendem Chlorwasserstoff und Ammoniakgas, was LEV erfordert.

Die verschiedenen Arten der kontinuierlichen Feuerverzinkung unterscheiden sich im Wesentlichen darin, wie das Produkt gereinigt wird und ob die Reinigung online erfolgt:

• Reinigung durch Flammenoxidation der Oberflächenöle mit anschließender Reduktion im Ofen und Inline-Glühen
• elektrolytische Reinigung vor dem Inline-Glühen
• Reinigen durch saures Beizen und alkalisches Reinigen, Verwenden eines Flussmittels vor dem Vorwärmofen und Glühen in einem Ofen vor dem Verzinken
• Reinigen durch saures Beizen und alkalisches Reinigen, Entfernen des Flussmittels und Vorwärmen in einem reduzierenden Gas (z. B. Wasserstoff) vor dem Verzinken.

Die kontinuierliche Verzinkungslinie für Feinbandstahl verzichtet auf das Beizen und den Einsatz von Flussmitteln; Es verwendet eine alkalische Reinigung und hält die saubere Oberfläche des Bandes aufrecht, indem es in einer Kammer oder einem Ofen mit einer reduzierenden Wasserstoffatmosphäre erhitzt wird, bis es unter die Oberfläche des geschmolzenen Zinkbades gelangt.

Das kontinuierliche Verzinken von Draht erfordert Glühschritte, normalerweise mit einer Wanne mit geschmolzenem Blei vor den Reinigungs- und Galvanisierungstanks; Luft- oder Wasserkühlung; Beizen in heißer, verdünnter Salzsäure; Spülen; Auftragen eines Flussmittels; Trocknen; und anschließendes Verzinken im geschmolzenen Zinkbad.

Eine Krätze, eine Legierung aus Eisen und Zink, setzt sich am Boden des geschmolzenen Zinkbades ab und muss regelmäßig entfernt werden. Verschiedene Arten von Materialien werden auf der Oberfläche des Zinkbades schwimmen gelassen, um eine Oxidation des geschmolzenen Zinks zu verhindern. An den Eintritts- und Austrittspunkten des zu galvanisierenden Drahtes oder Bandes ist häufiges Abziehen erforderlich.

Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung, das Erhitzen und Abkühlen eines Metalls, das im festen Zustand verbleibt, ist normalerweise ein wesentlicher Bestandteil der Verarbeitung von Metallprodukten. Es beinhaltet fast immer eine Änderung der Kristallstruktur des Metalls, die zu einer Änderung seiner Eigenschaften führt (z. B. Glühen, um das Metall formbarer zu machen, Erhitzen und langsames Abkühlen, um die Härte zu verringern, Erhitzen und Abschrecken, um die Härte zu erhöhen, Niedertemperatur Erwärmung zur Minimierung innerer Spannungen).

Temperm

Glühen ist eine „erweichende“ Wärmebehandlung, die häufig verwendet wird, um eine weitere Kaltbearbeitung des Metalls zu ermöglichen, die Bearbeitbarkeit zu verbessern, das Produkt vor der Verwendung spannungsarm zu machen und so weiter. Dabei wird das Metall auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten und mit einer bestimmten Geschwindigkeit abgekühlt. Eine Reihe von Glühtechniken werden verwendet:

• Blauglühen, bei dem auf der Oberfläche von Eisenbasislegierungen eine Schicht aus blauem Oxid erzeugt wird
• Blankglühen, die in einer kontrollierten Atmosphäre durchgeführt wird, um die Oberflächenoxidation zu minimieren
• Nahglühen or Kastenglühen, ein Verfahren, bei dem sowohl Eisen- als auch Nichteisenmetalle in einem verschlossenen Metallbehälter mit oder ohne Verpackungsmaterial erhitzt und dann langsam abgekühlt werden
• Vollglühen, in der Regel in einer Schutzatmosphäre durchgeführt, mit dem Ziel, die wirtschaftlich maximal machbare Weichheit zu erreichen
• Formgebung, eine spezielle Art des Glühens, die Eisengussstücken gegeben wird, um sie formbar zu machen, indem der kombinierte Kohlenstoff im Eisen in feinen Kohlenstoff (dh Graphit) umgewandelt wird
• Teilglühen, ein Niedertemperaturprozess zum Abbau von durch Kaltumformung in das Metall eingebrachten Eigenspannungen
• Unterkritisch or kugelförmiges Glühen, was eine verbesserte maschinelle Bearbeitbarkeit erzeugt, indem es dem Eisencarbid in der kristallinen Struktur ermöglicht wird, eine sphäroide Form anzunehmen.

Aushärtung

Das Aushärten ist eine häufig bei Aluminium-Kupfer-Legierungen angewandte Wärmebehandlung, bei der die in der Legierung stattfindende natürliche Aushärtung durch Erhitzen auf etwa 180 °C für etwa 1 Stunde beschleunigt wird.

Homogenisieren

Das Homogenisieren, das normalerweise auf Barren oder Presslinge aus pulverisiertem Metall angewendet wird, dient dazu, die Entmischung zu entfernen oder stark zu reduzieren. Dies wird durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 20°C unter dem Schmelzpunkt des Metalls für etwa 2 Stunden oder mehr und anschließendes Abschrecken erreicht.

Ausglühen

Ein dem Vollglühen ähnlicher Prozess sichert die Gleichmäßigkeit der zu erzielenden mechanischen Eigenschaften und bewirkt zudem eine höhere Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen.

Patentierung

Das Patentieren ist eine spezielle Art von Glühprozess, der normalerweise auf Materialien mit kleinem Querschnitt angewendet wird, die gezogen werden sollen (z. B. Draht aus 0.6% Kohlenstoffstahl). Das Metall wird in einem gewöhnlichen Ofen über den Umwandlungsbereich erhitzt und gelangt dann aus dem Ofen direkt in beispielsweise ein Bleibad, das auf einer Temperatur von etwa 170ºC gehalten wird.

Abschreckhärten und Anlassen

Durch Erhitzen über den Umwandlungsbereich und schnelles Abkühlen auf Raumtemperatur durch Abschrecken in Öl, Wasser oder Luft kann eine Härtesteigerung in einer Eisenbasislegierung erzeugt werden. Der Artikel ist oft zu stark beansprucht, um in Betrieb genommen zu werden, und um seine Zähigkeit zu erhöhen, wird er durch erneutes Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb des Umwandlungsbereichs getempert und mit der gewünschten Geschwindigkeit abkühlen gelassen.

Martempering und Austempering sind ähnliche Verfahren, außer dass der Artikel beispielsweise in einem Salz- oder Bleibad, das auf einer Temperatur von 400°C gehalten wird, abgeschreckt wird.

Oberflächen- und Einsatzhärten

Dies ist ein weiterer Wärmebehandlungsprozess, der am häufigsten bei Legierungen auf Eisenbasis angewendet wird, wodurch die Oberfläche des Objekts hart bleibt, während sein Kern relativ duktil bleibt. Es hat eine Reihe von Variationen:

• Flammhärten umfasst das Härten der Oberflächen des Objekts (z. B. Zahnradzähne, Lager, Gleitbahnen) durch Erhitzen mit einem Hochtemperatur-Gasbrenner und anschließendes Abschrecken in Öl, Wasser oder einem anderen geeigneten Medium.
• Elektrisches Induktionshärten ähnelt dem Flammhärten, außer dass die Erwärmung durch Wirbelströme erzeugt wird, die in den Oberflächenschichten induziert werden.
• Aufkohlen erhöht den Kohlenstoffgehalt der Oberfläche einer Legierung auf Eisenbasis durch Erhitzen des Objekts in einem festen, flüssigen oder gasförmigen kohlenstoffhaltigen Medium (z. B. feste Holzkohle und Bariumcarbonat, flüssiges Natriumcyanid und Natriumcarbonat, gasförmiges Kohlenmonoxid, Methan usw.). ) bei einer Temperatur von etwa 900°C.
• Nitrieren erhöht den Stickstoffgehalt der Oberfläche eines speziellen niedrig legierten Gusseisen- oder Stahlobjekts durch Erhitzen in einem stickstoffhaltigen Medium, normalerweise Ammoniakgas, auf etwa 500 bis 600 °C.
• Cyanidierung ist ein Verfahren zum Einsatzhärten, bei dem die Oberfläche eines Gegenstands aus kohlenstoffarmem Stahl gleichzeitig sowohl mit Kohlenstoff als auch mit Stickstoff angereichert wird. Normalerweise wird das Objekt 1 Stunde lang in einem Bad aus geschmolzenem 30%igem Natriumcyanid bei 870°C erhitzt und dann in Öl oder Wasser abgeschreckt.
• Carbonitrieren ist ein gasförmiges Verfahren zur gleichzeitigen Absorption von Kohlenstoff und Stickstoff in die Oberflächenschicht von Stahl durch Erhitzen auf 800 bis 875 °C in einer Atmosphäre aus einem Aufkohlungsgas (siehe oben) und einem Nitriergas (z. B. 2 bis 5 % wasserfrei). Ammoniak).

Metallisieren

Metallisieren oder Metallspritzen ist eine Technik zum Aufbringen einer schützenden Metallbeschichtung auf eine mechanisch aufgeraute Oberfläche durch Besprühen mit geschmolzenen Metalltröpfchen. Es wird auch verwendet, um abgenutzte oder korrodierte Oberflächen aufzubauen und schlecht bearbeitete Komponententeile zu retten. Das Verfahren ist weithin als Schooping bekannt, nach dem Dr. Schoop, der es erfunden hat.

Es verwendet die Schooping-Pistole, eine handgeführte, pistolenförmige Spritzpistole, durch die das Metall in Drahtform in eine Brenngas-Sauerstoff-Blasrohrflamme eingeführt wird, die es schmilzt und mit Druckluft auf das Objekt sprüht. Die Wärmequelle ist eine Mischung aus Sauerstoff und entweder Acetylen, Propan oder komprimiertem Erdgas. Der gewickelte Draht wird normalerweise gerichtet, bevor er in die Zange eingeführt wird. Jedes Metall, das zu einem Draht verarbeitet werden kann, kann verwendet werden; Die Pistole kann das Metall auch in Pulverform aufnehmen.

Die Vakuummetallisierung ist ein Prozess, bei dem das Objekt in einen Vakuumbehälter gegeben wird, in den das Beschichtungsmetall gesprüht wird.

Phosphatieren

Phosphatierung wird hauptsächlich auf Weichstahl und verzinktem Stahl und Aluminium verwendet, um die Haftung und Korrosionsbeständigkeit von Lack-, Wachs- und Öloberflächen zu verbessern. Es dient auch zur Bildung einer Schicht, die beim Tiefziehen von Blechen als Trennfilm wirkt und deren Verschleißfestigkeit verbessert. Sie besteht im Wesentlichen darin, die Metalloberfläche mit einer Lösung aus einem oder mehreren Eisen-, Zink-, Mangan-, Natrium- oder Ammoniumphosphaten reagieren zu lassen. Zur kombinierten Reinigung und Phosphatierung werden Natrium- und Ammoniumphosphatlösungen eingesetzt. Die Notwendigkeit, Objekte aus mehreren Metallen zu phosphatieren, und der Wunsch, die Liniengeschwindigkeiten in automatisierten Abläufen zu erhöhen, haben dazu geführt, die Reaktionszeiten durch Zugabe von Beschleunigern wie Fluoriden, Chloraten, Molybdaten und Nickelverbindungen zu den Phosphatierungslösungen zu verkürzen. Um die Kristallgröße zu verringern und, Um die Flexibilität von Zinkphosphatbeschichtungen zu erhöhen, werden dem Vorbehandlungsspülmittel Kristallveredelungsmittel wie tertiäres Zinkphosphat oder Titanphosphat zugesetzt.

Die Phosphatierungssequenz umfasst typischerweise die folgenden Schritte:

• heiße ätzende Reinigung
• Bürsten und Spülen
• weitere heiße Laugenreinigung
• Konditionierwasser spülen
• Sprühen oder Tauchen in heiße Lösungen saurer Phosphate
• kaltes Wasser spülen
• warme Chromsäurespülung
• eine weitere kalte Wasserspülung
• trocknen.

Grundieren

Organische Lackprimer werden auf Metalloberflächen aufgetragen, um die Haftung von nachfolgend aufgetragenen Lacken zu fördern und die Korrosion an der Lack-Metall-Grenzfläche zu verzögern. Die Grundierungen enthalten üblicherweise Harze, Pigmente und Lösungsmittel und können durch Streichen, Sprühen, Tauchen, Rollen oder Elektrophorese auf die vorbereiteten Metalloberflächen aufgetragen werden.

Die Lösungsmittel können jede Kombination aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern, Alkoholen und Ethern sein. Die am häufigsten verwendeten Harze sind Polyvinylbutinol, Phenolharze, trocknende Ölalkyde, epoxidierte Öle, Epoxyester, Ethylsilikate und chlorierte Kautschuke. In komplexen Primern werden Vernetzungsmittel wie Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin, Isocyanate und Harnstoff-Formaldehyd verwendet. Anorganische Pigmente, die in Grundierungsformulierungen verwendet werden, schließen Blei-, Barium-, Chrom-, Zink- und Calciumverbindungen ein.

Kunststoffbeschichtung

Kunststoffbeschichtungen werden in flüssiger Form, als Pulver, die anschließend durch Erhitzen gehärtet oder gesintert werden, oder in Form von vorgefertigten Folien, die mit einem Klebstoff auf die Metalloberfläche laminiert werden, auf Metalle aufgetragen. Zu den am häufigsten verwendeten Kunststoffen gehören Polyethylen, Polyamide (Nylons) und PVC. Letztere können Weichmacher auf Basis von monomeren und polymeren Estern und Stabilisatoren wie Bleicarbonat, Fettsäuresalze von Barium und Cadmium, Dibutylzinndilaurat, Alkylzinnmercaptide und Zinkphosphat enthalten. Obwohl sie im Allgemeinen von geringer Toxizität und nicht reizend sind, sind einige der Weichmacher Hautsensibilisatoren.

Gefahren und ihre Vermeidung

Wie sich aus der Komplexität der oben skizzierten Prozesse ableiten lässt, ist die Oberflächenbehandlung von Metallen mit einer Vielzahl von Sicherheits- und Gesundheitsgefahren verbunden. Viele werden regelmäßig in Fertigungsbetrieben angetroffen; andere werden durch die Einzigartigkeit der verwendeten Techniken und Materialien präsentiert. Einige sind möglicherweise lebensbedrohlich. Im Großen und Ganzen können sie jedoch verhindert oder kontrolliert werden.

Arbeitsplatzgestaltung

Der Arbeitsplatz sollte so gestaltet sein, dass die Anlieferung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen sowie die Entnahme der fertigen Produkte ohne Beeinträchtigung der laufenden Verarbeitung möglich sind. Da viele der Chemikalien brennbar sind oder beim Mischen zu Reaktionen neigen, ist eine ordnungsgemäße Trennung bei Lagerung und Transport unerlässlich. Bei vielen Metallveredelungsvorgängen kommen Flüssigkeiten zum Einsatz, und wenn Säuren oder Laugen auslaufen, verschüttet oder verspritzt werden, müssen diese sofort weggespült werden. Dementsprechend sind ausreichend entwässerte, rutschhemmende Böden vorzusehen. Die Haushaltsführung muss sorgfältig darauf achten, die Arbeitsbereiche und andere Räume sauber und frei von Materialansammlungen zu halten. Systeme zur Entsorgung von festen und flüssigen Abfällen und Abwässern aus Öfen und Absauganlagen müssen unter Berücksichtigung von Umweltbelangen konzipiert werden.

Arbeitsplätze und Arbeitsaufgaben sollten ergonomische Prinzipien anwenden, um Belastungen, Verstauchungen, übermäßige Ermüdung und RSIs zu minimieren. Maschinenschutzvorrichtungen müssen über eine automatische Verriegelung verfügen, damit die Maschine stromlos wird, wenn die Schutzvorrichtung entfernt wird. Spritzschutz ist unerlässlich. Wegen der Spritzgefahr heißer Säuren und Laugen müssen Augenduschen und Ganzkörperduschen in Reichweite angebracht werden. Schilder sollten aufgestellt werden, um anderes Produktions- und Wartungspersonal vor Gefahren wie chemischen Bädern und heißen Oberflächen zu warnen.

Chemische Bewertung

Alle Chemikalien sollten auf potenzielle Toxizität und physikalische Gefahren bewertet werden, und weniger gefährliche Materialien sollten nach Möglichkeit ersetzt werden. Da jedoch das weniger giftige Material leichter entflammbar sein kann, muss auch die Brand- und Explosionsgefahr berücksichtigt werden. Außerdem muss die chemische Verträglichkeit der Materialien berücksichtigt werden. Zum Beispiel könnte das versehentliche Mischen von Nitrat- und Cyanidsalzen aufgrund der stark oxidierenden Eigenschaften von Nitraten eine Explosion verursachen.

Lüftung

Die meisten Metallbeschichtungsprozesse erfordern LEV, das strategisch platziert ist, um die Dämpfe oder andere Verunreinigungen vom Arbeiter wegzuziehen. Einige Systeme drücken Frischluft durch den Tank, um Verunreinigungen in der Luft auf die Auslassseite des Systems zu „drücken“. Frischlufteinlässe müssen entfernt von Abluftöffnungen angeordnet sein, damit potenziell toxische Gase nicht zurückgeführt werden.

Persönliche Schutzausrüstung

Prozesse sollten so gestaltet werden, dass potenziell toxische Expositionen verhindert werden können, aber da sie nicht immer vollständig vermieden werden können, müssen die Mitarbeiter mit geeigneter PSA ausgestattet werden (z. B. Schutzbrillen mit oder ohne Gesichtsschutz, Handschuhe, Schürzen oder Overalls und Schuhe). Da viele der Expositionen heiße korrosive oder ätzende Lösungen beinhalten, sollten die Schutzartikel isoliert und chemikalienbeständig sein. Wenn eine mögliche Exposition gegenüber Elektrizität besteht, sollte die PSA nicht leitend sein. PSA muss in ausreichender Menge verfügbar sein, damit kontaminierte, nasse Gegenstände vor der Wiederverwendung gereinigt und getrocknet werden können. Isolierhandschuhe und andere Schutzkleidung sollten verfügbar sein, wenn die Gefahr von thermischen Verbrennungen durch heißes Metall, Öfen usw. besteht.

Eine wichtige Ergänzung ist die Verfügbarkeit von Waschanlagen und sauberen Schließfächern und Umkleidekabinen, damit die Kleidung der Arbeiter nicht kontaminiert bleibt und die Arbeiter keine giftigen Materialien mit nach Hause nehmen.

Mitarbeiterschulung und Supervision

Die Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter ist sowohl bei Neuanstellung als auch bei Änderungen an der Ausrüstung oder dem Prozess von wesentlicher Bedeutung. Sicherheitsdatenblätter müssen für jedes der chemischen Produkte bereitgestellt werden, die die chemischen und physikalischen Gefahren erklären, in Sprachen und auf einem Bildungsniveau, das sicherstellt, dass sie von den Arbeitern verstanden werden. Kompetenztests und regelmäßige Umschulungen stellen sicher, dass die Arbeitnehmer die erforderlichen Informationen behalten haben. Eine engmaschige Überwachung ist ratsam, um sicherzustellen, dass die richtigen Verfahren befolgt werden.

Ausgewählte Gefahren

Bestimmte Gefahren sind einzigartig in der Metallbeschichtungsindustrie und verdienen besondere Beachtung.

Alkalische und saure Lösungen

Die bei der Reinigung und Behandlung von Metallen verwendeten erhitzten alkalischen und sauren Lösungen sind besonders korrosiv und ätzend. Sie reizen Haut und Schleimhäute und sind besonders gefährlich, wenn sie ins Auge gelangen. Augenduschen und Notduschen sind unerlässlich. Richtige Schutzkleidung und Schutzbrille schützen vor den unvermeidlichen Spritzern; wenn ein Spritzer die Haut erreicht, sollte der Bereich sofort und ausgiebig mit kaltem, sauberem Wasser für mindestens 15 Minuten gespült werden; ärztliche Hilfe kann erforderlich sein, insbesondere wenn das Auge betroffen ist.

Bei der Verwendung von chlorierten Kohlenwasserstoffen ist Vorsicht geboten, da Phosgen aus einer Reaktion des chlorierten Kohlenwasserstoffs, Säuren und Metallen resultieren kann. Salpetersäure und Flusssäure sind besonders gefährlich, wenn ihre Gase eingeatmet werden, da es 4 Stunden oder länger dauern kann, bis die Auswirkungen auf die Lunge sichtbar werden. Bronchitis, Pneumonitis und sogar möglicherweise tödliches Lungenödem können bei einem Arbeiter verspätet auftreten, der offensichtlich keine anfänglichen Auswirkungen der Exposition hatte. Sofortige prophylaktische medizinische Behandlung und häufig Krankenhauseinweisung sind für Arbeiter, die exponiert waren, ratsam. Hautkontakt mit Flusssäure kann mehrere Stunden lang schwere Verbrennungen ohne Schmerzen verursachen. Sofortige ärztliche Hilfe ist unerlässlich.

Staub

Metallische und oxidische Stäube sind ein besonderes Problem beim Schleifen und Polieren und werden von LEV am effektivsten direkt bei ihrer Entstehung entfernt. Die Rohrleitungen sollten glatt gestaltet sein und die Luftgeschwindigkeit sollte ausreichend sein, um zu verhindern, dass sich Partikel aus dem Luftstrom absetzen. Aluminium- und Magnesiumstaub kann explosiv sein und sollte in einem Nassabscheider gesammelt werden. Blei ist mit dem Rückgang seiner Verwendung in Keramik- und Porzellanglasuren weniger ein Problem geworden, aber es bleibt das allgegenwärtige Berufsrisiko und muss immer geschützt werden. Beryllium und seine Verbindungen haben in letzter Zeit wegen der Möglichkeit der Karzinogenität und der chronischen Berylliumkrankheit Interesse geweckt.

Bei bestimmten Vorgängen besteht die Gefahr von Silikose und Pneumokoniose: das Kalzinieren, Zerkleinern und Trocknen von Feuerstein, Quarz oder Stein; das Sieben, Mischen und Auswiegen dieser Stoffe in trockenem Zustand; und die Beschickung von Öfen mit solchen Materialien. Sie stellen auch eine Gefahr dar, wenn sie in einem Nassprozess verwendet werden und am Arbeitsplatz und auf der Kleidung der Arbeiter verspritzt werden, um beim Trocknen wieder zu stauben. LEV und konsequente Sauberkeit und persönliche Hygiene sind wichtige vorbeugende Maßnahmen.

Organische Lösungsmittel

Lösungsmittel und andere organische Chemikalien, die beim Entfetten und in bestimmten Prozessen verwendet werden, sind gefährlich, wenn sie eingeatmet werden. Ihre narkotische Wirkung kann in der akuten Phase zu Atemlähmung und Tod führen. Bei chronischer Exposition treten am häufigsten Toxizitäten des Zentralnervensystems sowie Leber- und Nierenschäden auf. Schutz bietet LEV mit einer Sicherheitszone von mindestens 80 bis 100 cm zwischen der Quelle und dem Atembereich des Arbeiters. Außerdem muss eine Tischbelüftung installiert werden, um Restdämpfe aus den fertigen Werkstücken zu entfernen. Die Entfettung der Haut durch organische Lösungsmittel kann ein Vorläufer von Dermatitis sein. Viele Lösungsmittel sind auch brennbar.

Zyanid

Cyanidhaltige Bäder werden häufig in der elektrolytischen Entfettung, Galvanik und Cyanidierung eingesetzt. Bei der Reaktion mit Säure entsteht die flüchtige, potenziell tödliche Blausäure (Blausäure). Die tödliche Konzentration in der Luft beträgt 300 bis 500 ppm. Tödliche Expositionen können auch durch Hautabsorption oder Aufnahme von Cyaniden verursacht werden. Optimale Sauberkeit ist für Arbeiter, die Zyanid verwenden, unerlässlich. Lebensmittel sollten vor dem Waschen nicht gegessen werden und sich niemals im Arbeitsbereich befinden. Hände und Kleidung müssen nach einer möglichen Zyanidbelastung sorgfältig gereinigt werden.

Erste-Hilfe-Maßnahmen bei einer Zyanidvergiftung umfassen den Transport ins Freie, das Entfernen kontaminierter Kleidung, ausgiebiges Waschen der exponierten Stellen mit Wasser, Sauerstofftherapie und Inhalation von Amylnitrit. LEV und Hautschutz sind unerlässlich.

Chrom und Nickel

Chrom- und Nickelverbindungen, die in galvanischen Bädern beim Galvanisieren verwendet werden, können gefährlich sein. Chromverbindungen können Verbrennungen, Geschwüre und Ekzeme der Haut und Schleimhäute sowie eine charakteristische Perforation der Nasenscheidewand verursachen. Bronchialasthma kann auftreten. Nickelsalze können hartnäckige allergische oder toxisch-irritative Hautschäden verursachen. Es gibt Hinweise darauf, dass sowohl Chrom- als auch Nickelverbindungen krebserregend sein können. LEV und Hautschutz sind unerlässlich.

Öfen und Backöfen

Besondere Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, wenn mit Öfen gearbeitet wird, die beispielsweise bei der Wärmebehandlung von Metallen verwendet werden, wo Komponenten bei hohen Temperaturen gehandhabt werden und die bei dem Verfahren verwendeten Materialien entweder giftig oder explosiv oder beides sein können. Die gasförmigen Medien (Atmosphären) im Ofen können mit der Metallcharge reagieren (oxidierende oder reduzierende Atmosphären) oder neutral und schützend sein. Die meisten letzteren enthalten bis zu 50 % Wasserstoff und 20 % Kohlenmonoxid, die nicht nur brennbar sind, sondern bei erhöhten Temperaturen auch hochexplosive Gemische mit Luft bilden. Die Zündtemperatur variiert zwischen 450 und 750 °C, aber ein lokaler Funke kann auch bei niedrigeren Temperaturen eine Entzündung verursachen. Beim An- und Abfahren des Ofens ist die Explosionsgefahr größer. Da ein Kühlofen dazu neigt, Luft anzusaugen (besondere Gefahr bei Unterbrechung der Brennstoff- oder Stromzufuhr), sollte eine Versorgung mit Inertgas (z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid) zum Spülen auch bei abgeschaltetem Ofen vorhanden sein wenn eine Schutzatmosphäre in einen heißen Ofen eingeführt wird.

Kohlenmonoxid ist vielleicht die größte Gefahr von Öfen und Öfen. Da es farb- und geruchlos ist, erreicht es häufig toxische Werte, bevor der Arbeiter es bemerkt. Kopfschmerzen sind eines der frühesten Symptome einer Toxizität, und daher sollte ein Arbeiter, der bei der Arbeit Kopfschmerzen entwickelt, sofort an die frische Luft gebracht werden. Zu den Gefahrenzonen gehören vertiefte Taschen, in denen sich das Kohlenmonoxid ansammeln kann; Es sollte daran erinnert werden, dass Mauerwerk porös ist und das Gas während des normalen Spülens zurückhalten und nach Abschluss des Spülens abgeben kann.

Bleiöfen können gefährlich sein, da Blei dazu neigt, bei Temperaturen über 870°C ziemlich schnell zu verdampfen. Dementsprechend ist ein wirksames Rauchabzugssystem erforderlich. Ein Topfbruch oder -versagen kann ebenfalls gefährlich sein; In diesem Fall sollte ein ausreichend großer Brunnen oder eine Grube bereitgestellt werden, um das geschmolzene Metall aufzufangen.

Feuer und Explosion

Viele der in der Metallbeschichtung verwendeten Verbindungen sind brennbar und unter Umständen explosiv. Die Öfen und Trockenöfen sind größtenteils gasbefeuert, und es sollten besondere Vorkehrungen wie Flammenwächter an Brennern, Niederdruckabsperrventile in den Versorgungsleitungen und Explosionsentlastungsplatten in der Struktur der Öfen installiert werden . Bei elektrolytischen Vorgängen kann sich im Prozess gebildeter Wasserstoff an der Oberfläche des Bades ansammeln und, wenn er nicht abgeführt wird, explosionsfähige Konzentrationen erreichen. Öfen sollten gut belüftet und Brenner vor Verstopfung durch heruntertropfendes Material geschützt werden.

Das Abschrecken in Öl ist auch eine Brandgefahr, insbesondere wenn die Metallladung nicht vollständig eingetaucht ist. Abschrecköle sollten einen hohen Flammpunkt haben und ihre Temperatur sollte 27°C nicht überschreiten.

Drucksauerstoff- und Brenngasflaschen, die beim Metallisieren verwendet werden, sind brand- und explosionsgefährlich, wenn sie nicht ordnungsgemäß gelagert und betrieben werden. Ausführliche Vorsichtsmaßnahmen finden Sie im Artikel „Schweißen und thermisches Schneiden“ in diesem Kapitel.

Wie von den örtlichen Verordnungen vorgeschrieben, sollten Brandbekämpfungsausrüstungen, einschließlich Alarmanlagen, bereitgestellt und in betriebsfähigem Zustand gehalten werden, und die Arbeiter sollten darin geschult werden, sie ordnungsgemäß zu verwenden.

Wärme-

Die Verwendung von Öfen, offenen Flammen, Öfen, erhitzten Lösungen und geschmolzenen Metallen birgt unvermeidlich das Risiko einer übermäßigen Hitzeeinwirkung, die in heißem, feuchtem Klima und insbesondere durch okklusive Schutzkleidung und -ausrüstung noch verstärkt wird. Eine vollständige Klimatisierung einer Anlage ist möglicherweise nicht wirtschaftlich machbar, aber die Bereitstellung gekühlter Luft in lokalen Lüftungssystemen ist hilfreich. Ruhepausen in kühler Umgebung und ausreichende Flüssigkeitsaufnahme (am Arbeitsplatz eingenommene Flüssigkeiten sollten frei von toxischen Verunreinigungen sein) helfen, Hitzetoxizität zu vermeiden. Arbeiter und Vorgesetzte sollten in der Erkennung von Hitzestresssymptomen geschult werden.

Fazit

Die Oberflächenbehandlung von Metallen umfasst eine Vielzahl von Prozessen, die ein breites Spektrum potenziell toxischer Expositionen mit sich bringen, von denen die meisten durch die sorgfältige Anwendung anerkannter Präventivmaßnahmen verhindert oder kontrolliert werden können.

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