Galvanisierung

Elektrochemische Abscheidung einer Metallschicht auf ein Substrat. Die häufigste Oberflächenbehandlung für Stahlteile – verwendet für Korrosionsschutz, Verschleißfestigkeit, Lötbarkeit und Optik. Dieser Leitfaden behandelt, was zu spezifizieren ist, was es kostet, was schiefgehen kann und wann Wasserstoffversprödung Ihre Teile zerstört.

Welche Galvanik benötigen Sie?

Beginnen Sie mit Ihrer primären Anforderung. Die meisten Stahlteile erhalten Zink-Galvanik – sie ist die günstigste Option, die funktioniert. Wechseln Sie nur zu teurerer Galvanik, wenn Sie einen spezifischen Grund haben. Verwenden Sie diese Tabelle zur Entscheidung.

Wenn Ihr Teil benötigt...GalvanikTypische DickeKostenfaktor
Grundlegender Korrosionsschutz auf Stahl (Innen oder geschützt Außen)Zink (Klarchromat)5–8 μm1x (baseline)
Außen-Korrosionsschutz (Automobil, Bauwesen)Zink (Gelb oder Oliv)8–15 μm1x
Hohe Korrosionsbeständigkeit mit RoHS-Konformität (Automobil, Europäischer Markt)Zink-Nickel-Legierung8–15 μm2–3x
Harte, verschleißfeste Oberfläche auf StahlHartchrom10–250 μm3–5x
Helle, dekorative Oberfläche (Konsumgüter, Leuchten)Nickel + DekorchromNi: 10–20 μm / Cr: 0.25 μm2–4x
Gleichmäßige Beschichtung auf komplexer Geometrie (stromlos)Chemisch Nickel (ENP)10–50 μm3–5x
Lötbarkeit (elektrische Kontakte, PCB-Anschlüsse)Zinn oder Zinn-Blei5–15 μm2–3x
Elektrische Leitfähigkeit mit KorrosionsschutzZinn oder Silber5–15 μm2–4x
Vorbehandlung vor dem Lackieren oder KlebenKupfer (Startschicht)2–5 μm1–2x
Maximale Korrosionsbeständigkeit, Marine-Umgebung (und Kosten sind kein Problem)Cadmium8–15 μm4–6x
Daumenregel Wenn Sie nicht wissen, welche Galvanik Sie verwenden sollen und das Teil aus Stahl ist, spezifizieren Sie Zink-Galvanik mit gelbem Chromat. Sie deckt 80 % der Anwendungsfälle zu den niedrigsten Kosten ab. Wechseln Sie zu Zink-Nickel nur, wenn der Kunde RoHS-Konformität und 500+ Stunden Salzsprühnebel erfordert. Wechseln Sie zu Hartchrom nur, wenn es eine echte Verschleißanforderung gibt.

Galvanik-Arten im Überblick

EigenschaftZinkZink-NickelNickel (galvanisch)Chemisch NiHartchromDekorchromZinnKupfer
Dickenbereich5–25 μm8–15 μm5–50 μm10–75 μm10–500 μm0.25–0.5 μm5–15 μm2–30 μm
Härte (HV)70–120350–500150–300500–700800–1000900–110010–2050–100
Korrosion (Salzsprüh-Std.)96–500500–100048–200200–50024–20048–9648–20024–96
Cost Factor1x2–3x2–3x3–5x3–5x2–4x2–3x1–2x
VerschleißfestigkeitNiedrigMittelMittelGutAusgezeichnetNiedrig (dünn)Sehr niedrigNiedrig
Typische VerwendungBefestigungselemente, Halterungen, StanzteileAuto-Befestigungselemente, Euro-Markt-TeileDekorativ, MaßwiederherstellungKomplexe Formen, Ventile, PumpenteileHydraulikstangen, Formen, VerschleißflächenKonsumgüter-Zierleisten, Wasserhähne, GriffeElektrische Kontakte, Anschlüsse, PCB-PinsVor-Galvanik-Schicht, elektrische Erdung
H-VersprödungsrisikoJaJaJaNiedrigHochMittelNiedrigNiedrig

Zink-Galvanik-Varianten

Zink ist die Arbeitspferd-Galvanik für Stahl. Es korrodiert opfernd – die Zinkschicht rostet statt des Stahls darunter. Die Korrosionsbeständigkeit wird primär durch die Chromat-(Passivierungs-)Schicht auf dem Zink bestimmt. Chromatchemie ist wichtiger als Zinkdicke für die Salzsprühleistung.

Chromat-TypOptikSalzsprühnebel (Std.)RoHS-konformTypische Anwendung
Klar / Blau (Cr3+)Klar bis leicht blau schillernd96–120JaInnen, Konsumgüter, Elektronik-Hardware
Gelb schillernd (Cr3+)Schillerndes Gelb, manchmal Regenbogen120–200JaAußen, Automobil-Halterungen, allgemeine Industrie
Gelb schillernd (Cr6+)Helles schillerndes Gelb150–250NeinMilitär, Luftfahrt (RoHS-ausgenommen), Legacy-Auto
Oliv (Cr6+)Dunkles Olivgrün200–500NeinMilitär-Hardware (MIL-DTL-5541-Äquivalent für Zink)
Schwarz (Cr3+)Mattschwarz96–200JaBefestigungselemente, Optikteile, Automobil-Innenraum
Versiegelung / Deckschicht (über Cr3+)Hängt vom Basischromat abAddiert 200–500 Std.JaWenn Cr6+-Salzsprühleistung ohne Cr6+ benötigt wird. Häufig für europäische Automobil.
Drei- vs. sechswertiges Chrom Cr6+ (sechswertig) bietet bessere Salzsprühleistung und war jahrzehntelang der Industriestandard. RoHS- und REACH-Verordnungen beschränken Cr6+ in den meisten Konsum- und Automobilprodukten, die in die EU verkauft werden. Trivalent (Cr3+) Chromate sind RoHS-konform, liefern jedoch allein niedrigere Salzsprühstunden. Die Lösung: Cr3+-Chromat plus organische oder anorganische Versiegelungs-Deckschicht auftragen. Dies entspricht oder übertrifft alte Cr6+-Leistung zu höheren Kosten.
Zink-Nickel vs. Zink + Chromat Zink-Nickel-Legierungs-Galvanik (typischerweise 12–15 % Ni-Gehalt) bietet 5–8x die Korrosionsbeständigkeit von reinem Zink mit Cr3+-Chromat – ohne auf Cr6+ angewiesen zu sein. Es ist der Standard für europäische Automobilbefestigungselemente und Teile, die sowohl hohe Salzsprühleistung als auch RoHS-Konformität erfordern. Der Kompromiss: Es kostet 2–3x mehr als reines Zink und das Wasserstoffversprödungsrisiko ist gleich oder etwas höher.

Wasserstoffversprödung

Dies ist der gefährlichste Fehlermodus in galvanisierten Teilen. Wasserstoffatome, die beim Galvanikprozess erzeugt werden, können in den Stahl diffundieren und ihn spröde machen. Das Teil kann die Prüfung bestehen und dann plötzlich unter Last brechen – oft ohne sichtbare Warnung. Gehärtete und hochfeste Stähle sind am anfälligsten. Dies ist ein sicherheitskritisches Thema. Machen Sie es falsch und Teile brechen im Einsatz.

Werkstoff / ConditionH-VersprödungsrisikoBacken erforderlich?Hinweise
Gehärteter Stahl (HRC 33+)HochZwingendJeder Stahl, der über ~HRC 33 wärmebehandelt wurde. Einschließlich der meisten Befestigungselemente über Grade 8 (metrisch 10.9), Federstahl, Lagerringe.
Hochfester niedriglegierter (HSLA) StahlHochZwingend4140, 4340, 8620 nach Abschrecken & Anlassen. Härte prüfen – wenn HRC 33+, backen.
Federstahl (Musikdraht, 1095)HochZwingendFedern sind immer hohes Risiko. Selbst niedrigbelastete Federn können durch Wasserstoff brechen. Immer backen.
Kohlenstoffstahl (HRC 22–32)MittelEmpfohlenNiedrigeres Risiko, aber möglich. Viele OEMs erfordern Backen für jeden galvanisierten Kohlenstoffstahl unabhängig von der Härte.
Baustahl (HRC unter 22)NiedrigMeist nicht erforderlichKohlenstoffarmer Stahl, ungehärtet. Wasserstoff diffundiert natürlich aus. Backen ist vorbeugend, nicht zwingend.
EdelstahlNiedrigNeinAustenitischer Edelstahl (304, 316) ist nicht anfällig. Martensitischer Edelstahl (410, 420) kann es sein – wie gehärteten Stahl behandeln.
GusseisenNiedrigNeinDie Graphitstruktur in Gusseisen fängt Wasserstoff nicht so ein wie gehärteter Martensit.
Kupfer, Messing, AluminiumKeineNeinDiese Metalle sind nicht anfällig für Wasserstoffversprödung.

Back-Verfahren

ParameterSpezifikationHinweise
Temperatur190–200 °CMuss innerhalb 4 Stunden nach der Galvanik Temperatur erreichen (oder gemäß ASTM B850). Niedrigere Temperaturen sind weniger wirksam.
Zeit4–24 StundenMinimum 4 Stunden für die meisten Teile. 8–23 Stunden gemäß ASTM F1940 für Befestigungselemente. Federn und kritische Sicherheitsteile: 23+ Stunden. Zeit beginnt, wenn das Teil Temperatur erreicht, nicht wenn der Ofen eingeschaltet wird.
TimingInnerhalb 4 Stunden nach der GalvanikWasserstoff diffundiert während der Galvanik und Säurebeizung in den Stahl. Je länger Sie mit dem Backen warten, desto tiefer dringt er ein und desto schwerer ist er zu entfernen. ASTM B850 schreibt Backen innerhalb 4 Stunden vor.
Referenz-StandardsASTM B850, ASTM F1940, MIL-STD-1500AF1940 ist speziell für die Wasserstoffversprödungsprüfung von Befestigungselementen. B850 behandelt das Backen nach der Galvanik.
Was passiert, wenn Sie das Backen auslassen Der Wasserstoff bleibt im Stahlgitter eingeschlossen. Unter Zuglast wandert der Wasserstoff zu Spannungskonzentrationspunkten (Gewinde, Verrundungen, Kerben) und verursacht interkristallinen Riss. Das Teil bricht bei Lasten weit unterhalb seiner Nennkapazität – oft bei 20–50 % der erwarteten Streckgrenze. Es gibt keine sichtbare Warnung: keine Verformung, keine Verfärbung, kein Oberflächenriss vor dem Versagen. Für sicherheitskritische Teile (Befestigungselemente, Federn, Hebezeugbeschläge, Druckbehälterkomponenten) ist das Auslassen des Backens ein potenzielles Haftungsproblem. Immer backen.

Maßauswirkung

Anders als Eloxieren (das sowohl einwärts als auswärts wächst) scheidet Galvanik nur auf der Oberfläche ab. Jede Oberfläche, die das Galvanikbad kontaktiert, wird dicker. Dies ist wichtig für Gewinde, Presssitze, Lagersitze und jedes Merkmal mit engen Toleranzen.

Galvanik-ArtTypische DickeAufwachs pro SeiteGesamt auf DurchmesserFlanken-Durchmesser-Auswirkung
Zink (dünn, 5 μm)5 μm+5 μm+10 μm (0.0004 in)Vernachlässigbar auf Klasse 6g/2A
Zink (Standard, 8–12 μm)8–12 μm+8–12 μm+16–24 μm (0.0006–0.001 in)Kann engere Gut-Lehre auf 2A-Gewinden verursachen. Gewinde vor der Galvanik maßhalten oder 2B-Mutter verwenden.
Zink (dick, 15–25 μm)15–25 μm+15–25 μm+30–50 μm (0.0012–0.002 in)Erheblich. Gewinde untermaß halten oder nach der Galvanik nachschneiden.
Zink-Nickel (8–15 μm)8–15 μm+8–15 μm+16–30 μmGleich wie Zink bei äquivalenter Dicke. Berücksichtigen.
Chemisch Nickel (25 μm)25 μm+25 μm+50 μm (0.002 in)Erheblich. Bohrungen vorab maßhalten, Lagersitze abdecken.
Hartchrom (50 μm)50 μm+50 μm+100 μm (0.004 in)Kritisch. Immer nach Hartchrom schleifen. Chrom wird übermaß abgeschieden und auf Endmaß geschliffen.
Dekorchrom (0,25 μm)0.25 μmverdachlässigbar alleinVernachlässigbarDie Nickel-Unterschicht (10–20 μm) ist, was Dicke addiert.
Zinn (8 μm)8 μm+8 μm+16 μmNiedrige Härte bedeutet, dass Zinn sich in Gewinden verformen kann – sorgfältig lehren.
Hartchrom-Schleifen Hartchrom wird fast nie in der galvanisierten Dimension verwendet. Der Standardprozess: 50–100 μm übermaß galvanisieren, dann auf Endmaß schleifen. Dies gibt Ihnen präzise Maßkontrolle und entfernt Oberflächenknollen. Wenn Sie Hartchrom auf einer Welle benötigen, spezifizieren Sie „HARD CHROME PLATE 0,002 IN MIN, GRIND TO FINAL DIMENSION" auf der Zeichnung.

Werkstoffkompatibilität

Nicht jedes Substrat lässt sich gut galvanisieren. Kohlenstoffstahl ist am einfachsten. Aluminium, Titan und Gusseisen erfordern spezielle Vorbehandlung. Galvanik auf das falsche Material ohne richtige Vorbereitung führt zu schlechter Haftung, Blasenbildung oder gar keiner Galvanik.

SubstratZinkNickelChromZinnKupferHinweise
Kohlenstoffstahl (1018, 1045, A36)Beste WahlGoodGoodGoodGoodStandard-Substrat. Säurebeizen reinigt, galvanisiert direkt. Keine besondere Behandlung erforderlich.
Legierter Stahl (4140, 4340, 8620)GoodGoodGoodGoodGoodGleich wie Kohlenstoffstahl, aber auf Wasserstoffversprödung achten. Nach der Galvanik backen.
Edelstahl (304, 316)SeltenGoodGoodMit StartschichtMit StartschichtEdelstahl-Passivschicht widersteht Galvanik. Erfordert eine Woods-Nickel-Startschicht oder Sulfamat-Startschicht, um die Oberfläche vor der Galvanik zu aktivieren.
Kupfer / MessingMöglichGoodGoodGoodGoodZink auf Kupfer hat schlechte Haftung. Nickel-Sperrschicht zuerst verwenden. Kupfer galvanisiert direkt.
AluminiumNeinZinkat-VorbehandlungZinkat-VorbehandlungZinkat-VorbehandlungZinkat-VorbehandlungAluminium bildet sofort in Luft ein Oxid. Muss eine Zinkat-Tauchung verwenden (doppelte Zinkat für beste Ergebnisse), um eine Oberfläche zu schaffen, die Galvanik annimmt. Haftung ist der häufigste Fehlerpunkt.
Gusseisen (graues, duktil)SchwierigSchwierigSchwierigSchwierigSchwierigHoher Kohlenstoff- und Graphitgehalt verursacht ungleichmäßige Galvanik, Lochfraß und schlechte Haftung. Oberflächenporosität fängt Galvaniklösung ein. Erweiterte Säurebeizung und spezielle Kupfer-Startschicht erforderlich. Nicht alle Betriebe galvanisieren Gusseisen.
TitanNeinSpezialprozessSpezialprozessSpezialprozessSpezialprozessTitan hat eine extrem stabile Oxidschicht. Erfordert proprietäre Vorbehandlung (z.B. Fluorid-Aktivierung). Sehr wenige Betriebe bieten Titan-Galvanik an. Meist nicht lohnenswert – ziehen Sie statt dessen Titan-Eloxal in Betracht.
Zink-Druckguss (Zamak)Nur Cyanid-ZinkMit Kupfer-StartschichtMit Kupfer-StartschichtMit Kupfer-StartschichtGoodSaure Zink-Galvaniklösung greift das Zink-Druckguss-Substrat an. Muss alkalisches (Cyanid oder Nicht-Cyanid) Zinkbad verwenden. Für Nickel/Chrom immer zuerst Kupfer-Startschicht verwenden.
Aluminium-Galvanik-Zuverlässigkeit Galvanik auf Aluminium funktioniert, aber Haftung ist das chronische Problem. Selbst mit doppelter Zinkat-Behandlung ist die Bindung zwischen Aluminiumsubstrat und Galvanikschicht schwächer als auf Stahl. Thermocycling und Aufprall können Delamination verursachen. Wenn das galvanisierte Aluminiumteil Temperaturschwankungen oder mechanischen Schock ausgesetzt wird, validieren Sie die Haftung mit ASTM B571 (qualitativ) oder ASTM B533 (quantitativ) vor der Produktionsfreigabe.

Kostentreiber

Galvanik-Preisgestaltung Variiert je nach Region, Betriebsgröße und Volumen. Aber die relative Kostenstruktur ist konsistent. Hier ist, was den Stückpreis wirklich treibt.

KostenfaktorEinflussDetail
Rüst-/ChargengebührHoch bei kleinen BestellungenDie meisten Betriebe berechnen eine Mindestchargengebühr (30–150 USD). Bei einer 10-teiligen Bestellung dominiert die Rüstung die Stückkosten. Ab 500+ Teilen sinken die Stückkosten deutlich.
Galvanik-MaterialMittelZink ist am günstigsten. Zinn und Kupfer sind moderat. Nickel, Chrom und Zink-Nickel sind teuer – die Badchemie und Metallanoden kosten mehr.
DickeMittelLängere Galvanikzeit = höhere Kosten. Standard-Zink (5–8 μm) ist ein Preis. 25 μm Zink fordern, addiert Zykluszeit und kann die Chargengebühr erhöhen.
Abdeckung1–10 USD pro TeilJedes abgedeckte Merkmal (Gewinde, Bohrung, Oberfläche) erfordert Arbeit. Einfache Klebebandabdeckung: 1–3 USD. Präzisionsstopfen-Abdeckung für Bohrung: 5–10 USD. Mehrere abgedeckte Merkmale summieren sich schnell.
Backen (H-Versprödung)+0,50–3 USD pro TeilZusätzlicher Ofenzyklus (4–23 Stunden bei 190 °C). Addiert Arbeit, Energie und verzögert Versand. Zwingend für gehärtete Teile – nicht optional.
RoHS-Konformität+10–30 %Trivalente Chemien kosten mehr als sechswertige. Prüfung und Dokumentation addieren Overhead. Die meisten europäischen und Konsumgüter-Kunden erfordern es.
Militär-/Luftfahrt-Spec+20–50 %MIL-DTL-5541, AMS 2410, QQ-P-416 oder ASTM B633-Konformität addiert Prozesskontrolle, Prüfung und Dokumentation. Chargenrückverfolgbarkeitsanforderungen treiben Kosten hoch.
Eil-/Express-Zuschlag+25–100 %Standard-Galvanik-Lieferzeit: 3–7 Werktage. Eilaufträge stören die Chargenplanung. Manche Betriebe lehnen Eilaufträge vollständig ab.
Teilgröße / GewichtGering bis mittelSehr kleine Teile erfordern Spezialvorrichtungen (Trommelgalvanik hilft). Sehr große Teile passen evtl. nicht in Standardtanks und erfordern individuelle Vorrichtungen oder manuelle Verarbeitung.

Häufige Anwendungsfehler

FehlerFolgeBehebung
Backen für gehärtete Stahlteile nicht spezifizierenVerzögertes Reißen unter Last. Teile bestehen die Ausgangsprüfung, versagen aber im Einsatz. Potenzielle Sicherheits-Haftung, wenn das Teil strukturell oder lasttragend ist.„BAKE PER ASTM B850, 190 °C MIN, 4 HR MIN WITHIN 4 HR OF PLATING" zur Zeichnung hinzufügen. Dies ist nicht verhandelbar für HRC 33+ Stahl.
Galvanikdicke bei Gewinden nicht berücksichtigenGalvanisierte Bolzen lassen sich nicht in Muttern schrauben. Gut-/Ausschuss-Lehre scheitert. Gewinde fühlen sich eng an oder fressen. Am schlimmsten bei dünn galvanisierten Teilen (Klasse-3B-Gewinde).Für Zink bei 8–12 μm 0,0003–0,0005 in pro Seite auf dem Flankendurchmesser berücksichtigen. Innengewinde übermaß oder Außengewinde untermaß vor der Galvanik. Oder Nachschneiden nach der Galvanik spezifizieren.
Zink-Galvanik auf Aluminium spezifizierenZink-Galvanikbad (sauer) löst das Aluminiumsubstrat. Teile kommen beschädigt, gelocht oder ganz ohne Galvanik heraus.Eloxal oder Konversionsbeschichtung für Aluminium-Korrosionsschutz verwenden. Wenn Galvanik auf Aluminium erforderlich ist, chemisch Nickel mit Zinkat-Vorbehandlung spezifizieren.
Cr6+-Chromat für RoHS-beschränkte Teile spezifizierenTeile fallen bei der Wareneingangsprüfung beim Kunden durch. Gesamte Charge zurückgewiesen. Teure Nacharbeit oder Ausschuss.Zuerst Kundenanforderungen prüfen. Wenn RoHS gilt, trivalentes (Cr3+) Chromat mit Versiegelungs-Deckschicht spezifizieren, um Salzsprühziele zu treffen.
Hartchrom ohne Nach-Galvanik-Schleifen spezifizierenOberfläche ist rau mit Knollen und Mikrorissen. Maßtoleranz ist unkontrolliert. Verschleißfläche funktioniert nicht wie erwartet.Immer „PLATE OVERSIZE, GRIND TO FINAL DIMENSION" für Hartchrom spezifizieren. Chrom wird absichtlich übermaß abgeschieden.
Gusseisen ohne erweiterte Vorbehandlung galvanisierenUngleichmäßige Beschichtung, Blasenbildung, schlechte Haftung, Porosität fängt Lösung ein, die Nach-Rost verursacht. Teile sehen galvanisiert aus, aber die Beschichtung blättert ab.Den Galvanikbetrieb darüber informieren, dass das Material Gusseisen ist. Erweiterte Säurebeizung und Kupfer-Startschicht anfordern. Höhere Kosten erwarten. Nicht alle Betriebe behandeln Gusseisen gut – Fähigkeit verifizieren.
Dekorchrom ohne Nickel-Unterschicht spezifizierenChrom allein ist porös und bietet fast keinen Korrosionsschutz. Es reißt unter leichter Verformung. Rost erscheint innerhalb Tagen auf Außenteilen.Dekorchrom wird immer über Nickel aufgetragen (und oft zuerst über Kupfer). Der Standard-Stack: Kupfer-Startschicht + Nickel (10–20 μm) + Chrom (0,25 μm). Das Nickel bietet die Korrosionsbarriere.
Galvanikdicke auf der Zeichnung nicht angebenDer Betrieb wendet seine Standarddicke an, die für Ihre Korrosionsanforderung zu dünn oder für Ihre Toleranzen zu dick sein kann. Keine Möglichkeit, nichtkonforme Teile zurückzuweisen.Immer spezifizieren: „ZINC PLATE PER ASTM B633, TYPE II, SC 2 (YELLOW CHROMATE), 0,0005 IN MIN" oder gleichwertig. Dicke, Standard und Chromat-Typ sollten alle auf der Zeichnung stehen.
Backen mehr als 4 Stunden nach der Galvanik verzögernWasserstoff diffundiert tiefer in den Stahl. Backen wird weniger wirksam. Ein Teil des Wasserstoffs wird permanent eingeschlossen. Versprödungsrisiko bleibt.ASTM B850 erfordert Backen innerhalb 4 Stunden nach Galvanikabschluss. Logistik mit dem Galvanikbetrieb koordinieren. Wenn Teile zum Backen in eine andere Anlage versendet werden müssen, die Zeitgrenze auf dem PO spezifizieren.
Abdeckungskosten beim Angebot nicht berücksichtigtStückpreis ist höher als erwartet, weil Abdeckarbeit nicht eingerechnet wurde. Margen-Erosion auf der Bestellung.Abgedeckte Merkmale beim Angebot identifizieren. Jede abgedeckte Oberfläche oder Bohrung addiert 1–10 USD. Bei Teilen mit 5+ abgedeckten Merkmalen können die Abdeckungskosten die Galvanikkosten übersteigen.