Die Vielfalt der Oberflächenbearbeitungen von Edelstahl erweitert sein Anwendungsgebiet – unterschiedliche Oberflächenbearbeitungen verändern die Oberfläche des Edelstahls und machen ihn so einzigartig in seiner Anwendung.
OberflächenveredelungEdelstahlrohrist aus vielen Gründen in architektonischen Anwendungen wichtig.
Korrosive Umgebungen erfordern glatte Oberflächen, da diese weniger anfällig für Verschmutzungen sind. Schmutzablagerungen können Edelstahl rosten lassen oder sogar korrodieren. In großen Hallen ist Edelstahl das am häufigsten verwendete Material für dekorative Aufzugsverkleidungen. Obwohl Fingerabdrücke abgewischt werden können, beeinträchtigen sie das Erscheinungsbild. Daher ist es ratsam, eine geeignete Oberfläche zu wählen, um Fingerabdrücke zu vermeiden. Hygiene ist in vielen Branchen, wie der Lebensmittelverarbeitung, der Gastronomie, der Brauereiindustrie und der chemischen Industrie, von großer Bedeutung. In diesen Anwendungsbereichen muss die Oberfläche leicht zu reinigen sein, wofür häufig chemische Reinigungsmittel verwendet werden. Edelstahl ist hierfür das beste Material. An öffentlichen Orten wird Edelstahl häufig bekritzelt. Eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist jedoch, dass sich die Kritzeleien abwaschen lassen. Dies ist ein bemerkenswerter Vorteil von Edelstahl gegenüber Aluminium. Aluminiumoberflächen neigen dazu, Spuren zu hinterlassen, die oft schwer zu entfernen sind. Bei der Reinigung von Edelstahloberflächen sollte man in Richtung der Edelstahlkanten arbeiten, da manche Oberflächenbearbeitungslinien unidirektional verlaufen. Edelstahl eignet sich besonders für Krankenhäuser und andere Bereiche, in denen Hygiene höchste Priorität hat, wie beispielsweise in der Lebensmittelverarbeitung, der Gastronomie, Brauereien und der chemischen Industrie. Dies liegt nicht nur an seiner einfachen täglichen Reinigung, die teilweise auch mit chemischen Reinigungsmitteln erfolgt, sondern auch daran, dass sich Bakterien nur schwer vermehren können. Tests haben gezeigt, dass Edelstahl in dieser Hinsicht Glas und Keramik in nichts nachsteht.
1. Edelstahl besticht durch sein natürliches, massives Aussehen und seine natürlichen Farben, die die Farben seiner Umgebung sanft widerspiegeln.
2. Grundlegende Arten der Oberflächenbearbeitung Es gibt im Wesentlichen fünf Arten der Oberflächenbearbeitung für Edelstahl, die auch kombiniert werden können, um verschiedene Endprodukte herzustellen. Die fünf Arten sind Walzen, mechanische Oberflächenbearbeitung, chemische Oberflächenbearbeitung, Strukturierung und Farbgebung. Darüber hinaus gibt es weitere Spezialveredelungen. Unabhängig von der gewählten Methode sind die folgenden Schritte zu beachten:
① Nach Absprache mit dem Hersteller über die erforderliche Oberflächenbearbeitung empfiehlt es sich, ein Muster als Standard für die spätere Massenproduktion vorzubereiten.
② Bei großflächiger Anwendung (z. B. bei Verbundplatten) muss sichergestellt werden, dass die verwendeten Basisspulen oder Spulen aus derselben Charge stammen.
③ In vielen architektonischen Anwendungsbereichen, beispielsweise in Aufzügen, sind Fingerabdrücke zwar abwischbar, aber dennoch sehr unansehnlich. Auf strukturierten Oberflächen fallen sie weniger auf. Spiegelglänzender Edelstahl sollte in solchen sensiblen Bereichen nicht verwendet werden.
④ Bei der Auswahl der Oberflächenbearbeitung sollte der Produktionsprozess berücksichtigt werden. Um beispielsweise die Schweißraupen zu entfernen, kann die Schweißnaht abgeschliffen werden, und die ursprüngliche Oberflächenbearbeitung muss wiederhergestellt werden. Bei Riffelblechen ist dies schwierig oder gar unmöglich zu erfüllen.
⑤ Bei manchen Oberflächenbearbeitungen verlaufen die Schleif- oder Polierlinien in eine bestimmte Richtung, man spricht dann von unidirektionalen Linien. Ist die Textur vertikal statt horizontal, haftet Schmutz nicht so leicht an und die Oberfläche lässt sich leichter reinigen.
⑥ Unabhängig vom gewählten Oberflächenbehandlungsverfahren erhöht sich die Anzahl der Prozessschritte und damit die Kosten. Daher ist bei der Auswahl der Oberflächenbearbeitung Vorsicht geboten. Architekten, Designer und Hersteller sollten daher über fundierte Kenntnisse in der Oberflächenbearbeitung von Edelstahl verfügen. Durch partnerschaftliche Zusammenarbeit und gegenseitigen Austausch lässt sich das gewünschte Ergebnis erzielen.
⑦ Unserer Erfahrung nach raten wir von der Verwendung von Aluminiumoxid als Schleifmittel ab, es sei denn, man geht dabei äußerst vorsichtig vor. Vorzugsweise werden Siliciumcarbid-Schleifmittel verwendet.
3. Standard-Oberflächenbeschaffenheit Viele Arten von Oberflächenbeschaffenheiten wurden durch Zahlen oder andere Klassifizierungsmethoden dargestellt und in entsprechende Normen aufgenommen, wie zum Beispiel: „British Standard BS1449“ und „American Iron and Steel Institute Stainless Steel Producers Committee Standard“.
4. Walzoberflächenbearbeitung Es gibt drei grundlegende Walzoberflächenbearbeitungen für Bleche und Bänder, die durch den Produktionsprozess des Blech- und Bandwerks repräsentiert werden.
Nr. 1: Nach dem Warmwalzen, Glühen, Beizen und Entzundern. Die Oberfläche des behandelten Stahlblechs ist matt und etwas rau.
Nr. 2D: Bessere Oberflächengüte als Nr. 0.1, jedoch ebenfalls matte Oberfläche. Nach Kaltwalzen, Glühen, Entzundern und abschließendem Leichtwalzen mit Rauwalzen.
Nr. 2B: Dies ist die am häufigsten verwendete Variante in der Architektur. Bis auf das abschließende leichte Kaltwalzen mit Polierwalzen nach dem Glühen und Entzundern sind die übrigen Prozesse identisch mit denen der Variante 2D. Die Oberfläche ist leicht glänzend und kann poliert werden.
Nr. 2B Blankgeglüht: Dies ist eine reflektierende Oberfläche, die durch Polieren, Walzen und abschließendes Glühen unter kontrollierter Atmosphäre erhalten bleibt. Auch nach dem Blankglühen behält die Oberfläche ihren Glanz und es bildet sich kein Zunder. Da beim Blankglühen keine Oxidationsreaktion stattfindet, sind weder Beizen noch Passivieren erforderlich.
5. Polierte Oberflächenbearbeitung
Nr. 3: dargestellt durch 3A und 3B. „3A: Die Oberfläche ist gleichmäßig geschliffen, die Schleifkorngröße beträgt 80–100 µm. 3B: Die raue Oberfläche ist poliert und weist gleichmäßige, gerade Linien auf.“
Nr. 4: Diese unidirektionale Oberflächenveredelung ist wenig reflektierend und daher in architektonischen Anwendungen besonders vielseitig. Die Bearbeitungsschritte umfassen zunächst das Polieren mit groben Schleifmitteln und abschließend das Schleifen mit Schleifmitteln der Körnung 180.
Nr. 6: Dies ist eine Weiterentwicklung von Nr. 4. Dabei werden vier Oberflächen mit einer Tampico-Polierbürste in einem Schleifmittel-Öl-Gemisch poliert. Diese Oberflächenbearbeitung ist nicht in der britischen Norm „British Standard 1449“ enthalten, findet sich aber in der amerikanischen Norm. Nr. 7: Dies wird als Glanzpolitur bezeichnet. Hierbei wird eine sehr fein geschliffene, aber noch Gebrauchsspuren aufweisende Oberfläche poliert. Üblicherweise werden 2A- oder 2B-Schleifbretter mit Faser- oder Gewebepolierscheiben und entsprechenden Polierpasten verwendet.
Nr. 8: Hochglanzpolierte Oberfläche mit hoher Reflektivität, üblicherweise als Spiegeloberflächenbearbeitung bezeichnet, da das reflektierte Bild sehr klar ist. Kontinuierliches Polieren von Edelstahl mit feinen Schleifmitteln, gefolgt von sehr feinen Polierpasten. Bei architektonischen Anwendungen ist zu beachten, dass diese Oberfläche bei starker Beanspruchung oder häufigem Kontakt Fingerabdrücke hinterlässt. Diese lassen sich zwar entfernen, können aber die Optik beeinträchtigen. Die in Normen und Fachliteratur beschriebenen Oberflächenveredelungen sind lediglich allgemeine Einführungen. Muster vermitteln den anschaulichsten Eindruck der jeweiligen Oberflächenbeschaffenheit. Hersteller von Polier- und Metallveredelungsanlagen stellen Muster verschiedener Oberflächen zur Verfügung; Anwender sollten diese mit ihnen besprechen.
6. Oberflächenrauheit Die Klassifizierung von Walz- und Polierbearbeitungen dient der Angabe des erzielbaren Oberflächengütegrades. Eine weitere effektive Methode zur Beschreibung ist die Messung der Oberflächenrauheit. Das Standardmessverfahren ist die CLA-Methode (Center Line Average). Dabei wird ein Messgerät über die Oberfläche der Stahlplatte geführt und die Größe der Erhebungen und Vertiefungen erfasst. Je niedriger der CLA-Wert, desto glatter die Oberfläche. Die Ergebnisse der verschiedenen Güteklassen sind in der folgenden Tabelle anhand der Oberflächengüten und CLA-Werte ersichtlich.
7. Mechanisches Polieren
Ein wichtiger Hinweis: Beim Schleifen mit Schleifpapier oder Schleifbändern handelt es sich im Wesentlichen um einen Polier- und Schneidvorgang, der sehr feine Linien auf der Oberfläche des Stahlblechs hinterlässt. Mit Aluminiumoxid als Schleifmittel traten Probleme auf, unter anderem aufgrund von Druckproblemen. Schleifteile der Anlage, wie Schleifbänder und Schleifscheiben, dürfen vor der ersten Verwendung nicht für andere Werkstoffe als Edelstahl verwendet werden, da dies die Edelstahloberfläche verunreinigt. Um eine gleichmäßige Oberflächengüte zu gewährleisten, sollte die neue Schleifscheibe oder das neue Schleifband zunächst an einem Reststück derselben Zusammensetzung getestet werden, um einen Vergleich zu ermöglichen.
8. Elektropolieren. Dies ist ein Abtragsmetallverfahren, bei dem Edelstahl als Anode in einer Elektrolytlösung dient. Durch Anlegen eines elektrischen Stroms wird das Metall von der Oberfläche abgetragen. Das Verfahren wird häufig bei Bauteilen angewendet, deren Form sich mit herkömmlichen Methoden nur schwer polieren lässt. Es eignet sich besonders für kaltgewalzte Stahlbleche, da deren Oberfläche glatter ist als die von warmgewalzten Stahlblechen. Allerdings werden durch das Elektropolieren Oberflächenverunreinigungen deutlicher sichtbar. Insbesondere bei titan- und niobstabilisierten Werkstoffen können granuläre Verunreinigungen zu Unterschieden in der Schweißzone führen. Kleine Schweißspuren und scharfe Kanten lassen sich mit diesem Verfahren entfernen. Der Prozess konzentriert sich auf hervorstehende Oberflächenpartien und löst diese gezielt auf. Beim Elektropolieren wird der Edelstahl in eine erhitzte Flüssigkeit getaucht. Das Mischungsverhältnis der Flüssigkeit ist Gegenstand zahlreicher firmeneigener und patentierter Verfahren. Elektropolieren eignet sich besonders gut für austenitischen Edelstahl.
9. Strukturierte Oberflächenbearbeitung: Für Edelstahl können viele verschiedene Muster verwendet werden. Die Vorteile des Aufbringens eines Musters oder einer strukturierten Oberfläche auf die Stahlplatte sind folgende:
① Reduzierung der sogenannten „Öldosenbildung“, einem Begriff, der die Unebenheit der Oberfläche glänzender Materialien beschreibt. Beispielsweise lässt sich bei großflächigen Dekorplatten selbst nach dem Strecken oder Richten durch Spannung die Oberfläche nur schwer vollständig begradigen, was zu einer Schrumpfung der Metalldachmaterialien führt.
② Das Netzmuster kann die Blendwirkung der Sonne reduzieren.
③ Falls die Riffelplatte leichte Kratzer und kleine Vertiefungen aufweist, ist dies nicht offensichtlich.
④ Die Festigkeit der Stahlplatte erhöhen.
⑤ Architekten haben die Wahl. Zu den patentierten Mustern gehören Stoff (verwendet für das Ed Building in London), Mosaik, Perle und Leder. Auch Moiré- und lineare Muster sind erhältlich. Die strukturierte Oberfläche eignet sich besonders für die Innenausstattung, beispielsweise für Aufzugsverkleidungen, Theken, Wandpaneele und Eingänge. Bei der Anwendung im Außenbereich ist zu beachten, dass Edelstahl mit Regenwasser und durch manuelle Reinigung abgewaschen werden kann. Um die Ansammlung von Schmutz und Luftverunreinigungen in schwer zugänglichen Stellen zu vermeiden und so Korrosion und Beeinträchtigungen des Erscheinungsbildes vorzubeugen, sollten Sie darauf achten, dass der Edelstahl nicht in schwer zugänglichen Bereichen eingesetzt wird.
10. Bearbeitung rauer Oberflächen
Die Rauhbearbeitung ist eine der am häufigsten angewandten Oberflächenbearbeitungsmethoden. Dabei wird die Oberfläche einer polierten oder blankgeglühten Stahlplatte mit einem Nylon-Schleifband oder einer Bürste bearbeitet.
11. Glaskugel-Sprühstrahl oder Kugelstrahl
Für Anwendungen im Innenbereich, wie beispielsweise in Aufzügen, sind gemischte Oberflächenveredelungen beliebt. Bei diesem Hybridverfahren wird zunächst durch Besprühen mit Glaskugeln eine matte Oberfläche erzeugt, die anschließend mit einer Kunststofffolie abgedeckt wird, um eine polierte Oberfläche zu erzielen. Abschließend entsteht eine gemischte Oberfläche aus polierten und matten Elementen. Edelstahlkugeln können in einem ähnlichen Verfahren verwendet werden. Die verwendeten Glaskugeln oder -pellets dürfen zuvor nicht auf anderen Materialien, insbesondere nicht auf Kohlenstoffstahl, eingesetzt worden sein. Da sich die Pulverpartikel des Kohlenstoffstahls in die Oberfläche des Edelstahls einbetten, kann dies leicht zu Korrosion führen. Auch Keramikkugeln können als Sprühmaterial verwendet werden.
12. Farbgebung von Edelstahl: Das Farbgebungsverfahren für Edelstahl wurde in den 1970er Jahren von der International Nickel Corporation (INCO) erfolgreich entwickelt und wird von vielen Unternehmen lizenziert. Wie bereits erwähnt, rostet Edelstahl nicht aufgrund der inerten Chromoxidschicht auf seiner Oberfläche. Beim Farbgebungsverfahren wird diese Schicht genutzt, um eine bestimmte Farbe zu erzeugen. Da Edelstahl diese permanente Schicht nutzt, verblasst er nicht und benötigt im Gegensatz zu Lackierungen keine häufige Pflege. Auch scharfe Biegungen beeinträchtigen die Farbe nicht. Tests zeigen, dass die Korrosionsbeständigkeit durch dieses Verfahren verbessert wird. Die Farbe verändert sich mit der Zeit in der Reihenfolge Braun, Gold, Rot, Violett und Grün. Eine Besonderheit dieses Verfahrens ist, dass das Endergebnis die ursprüngliche Oberfläche des Materials widerspiegeln kann: Eine spiegelglatte oder polierte Oberfläche erzeugt einen starken metallischen Glanz, während eine raue Oberfläche matt wirkt. Verfahren: Edelstahl wird in ein Lösungsbad getaucht. Die Lösung enthält vorzugsweise 250 g Cr₂O₃ pro Liter; alternativ sind auch 490 g Schwefelsäure pro Liter geeignet. Die Temperatur liegt zwischen 80 und 85 °C, die Einwirkzeit ist abhängig vom gewünschten Farbton und beträgt maximal 25 Minuten. Nach dem Abspülen mit sauberem, kaltem Wasser wird die Stahlplatte zur kathodischen Behandlung in eine Lösung aus 250 g Chlorsäure und 2,5 g Phosphorsäure pro Liter bei Raumtemperatur gegeben. Die Behandlungsdauer beträgt etwa 10 Minuten, die Stromdichte 0,2–0,4 A/dm². Um Beschädigungen zu vermeiden, wird die Stahlplatte nach der Färbung sofort gehärtet, mit heißem Wasser abgespült und getrocknet.
13. Gemischte Oberflächenveredelung: Farbiger Edelstahl kann strukturiert werden. Die eigens entwickelte Technologie beinhaltet das Abtragen des Überstands mit einem Korund-Schleifband. Das Ergebnis vereint die natürliche Schönheit des Stahlblechs mit der Farbe des Musters. Diese Oberfläche ist unempfindlich gegenüber Fingerabdrücken und eignet sich besonders für die Inneneinrichtung. Poliermaschinenhersteller stellen Ihnen gerne Muster der Oberflächenbearbeitung zur Verfügung.
14. Ätzverfahren für die Oberflächenbearbeitung Das Muster wird durch den Beschichtungsprozess auf die Oberfläche der Stahlplatte aufgebracht. Anschließend wird die Stahlplatte in eine Eisen(III)-chlorid-Lösung (O-Qualität) getaucht, um den unbeschichteten Teil wegzuätzen. Dadurch entsteht ein schönes Muster auf der Oberfläche des Edelstahls.
Veröffentlichungsdatum: 21. Juni 2023