1. Die Schicht
Brünieren ist eine Oberflächenveredelung, bei der die Oberflächen des Stahlbauteils mit einem schwarzen Eisenoxid Fe3O4 bedeckt werden.
Unter Brünieren wird dabei das Heißbrünieren verstanden, welches sich in Verfahren und Ergebnis stark vom Kaltbrünieren unterscheidet und die technisch bevorzugte Variante ist. Dabei wird das Eisen des Bauteils für die Bildung der Schicht verwendet.
Deswegen handelt es sich nicht um eine auf der Oberfläche aufliegende Schicht, wie es bei z. B. Chrom, Nickel, Lack usw. der Fall wäre, sondern um das Ergebnis einer direkten chemischen Reaktion mit dem Grundwerkstoff. Der Fachmann spricht hier von einer Konversionsschicht, da sie als Substrat-Umwandlung weder die Abmessungen und Toleranzen des Bauteils ändert noch sich von ihm trennen lässt bzw. abblättern kann.
Die Schichtdicke, die man besser als Oxidationstiefe bezeichnet, erreicht maximal 2 µm. Eine gute Brünierung besitzt durch ihr korrektes Gleichgewicht zwischen FeO und Fe2O3 sowie mit der vollständigen Durchoxidation der Oberfläche eine gleichmäßig schwarze Farbe, die besonders bei leichter Beölung oder mit einer transparenten Versiegelung eine sehr hochwertige optische Erscheinung bietet. Es gibt abseits des Aussehens aber auch wesentliche technische Vorteile brünierter Oberflächen, welche ihren Einsatz im Maschinenbau sehr interessant machen und auf die nachfolgend noch eingegangen wird.
2. Die Herstellung
Die zu brünierenden Stahl- oder Eisenbauteile werden nacheinander in eine Reihe verschiedener Bäder getaucht. Es handelt sich um außenstromlose, rein chemische Prozesse. Dabei wird die Oberfläche zunächst entfettet und gereinigt, ggf. noch weiter vorbereitet, dann in einer ein- bis dreistufigen Brünierbadfolge veredelt, um anschließend gespült und konserviert zu werden.
Da der Brünierprozess selbst alkalisch ist, ergibt sich bei entsprechender Wahl der Vorbehandlungsschritte und korrekter Badführung keinerlei schädlicher Mikroangriff auf die Oberfläche. Die maximale Temperatur liegt dabei unterhalb von 150 °C und somit unterhalb von üblichen Anlasstemperaturen.
Der Auslieferzustand erfolgt wahlweise entweder mit Dewatering Fluid, mit einem Konservieröl oder einer Emulsion korrosionsgeschützt.
Die genannten Herstellabläufe werden in unserem Hause mit automatischen Anlagen, rechnerbasierten Programmsteuerungen und mit Aufzeichnung der Ablaufdaten gefahren. Dies um mögliche Abweichungen und Ungleichmäßigkeiten, wie sie bei handbedienten Anlagen häufig auftreten, vollständig auszuschließen und den Kunden ein hochwertiges, verlässliches sowie wirtschaftliches Ergebnis zu garantieren.
3. Werkstücke / Bauteile
Da die Werkstücke eingetaucht werden und Kaschierungen nicht üblich sind, ergeben sich allseitige Schichtbildungen und keine partiellen Brünierungen. Die Bauteile können dabei entweder als Trommelware im kostengünstigen Schüttgutprozess gefahren werden oder bei größeren und empfindlicheren Teilen als Setz- bzw. Gestellware. Diese Gestellware wird von geschulten Mitarbeitern – selbstverständlich mit Handschuhen – sorgfältig manuell be- und entladen, um mechanische Beschädigungen auszuschließen.
Wir haben als innovativer Lohnbeschichter in unserem Hause eine Vielzahl an durchdachten Werkstückaufnahmen für Gestellware entwickelt, mit denen es uns in vielen Fällen möglich ist, die üblicherweise sichtbaren Berührpunkte der Aufstands- oder Aufhängeflächen weitgehend oder ganz zu vermeiden.
Wir können auf einer speziellen Anlage auch ungewöhnlich große und schwere Bauteile brünieren. Nach Bekanntgabe Ihrer Werkstückabmessungen, -geometrie, Gewicht, Materialsorte und Oberflächengüte prüfen wir für Sie gerne kurzfristig die Machbarkeit. Die Kenntnis der genauen Werkstückgeometrie (evtl. Zeichnung) ermöglicht uns, die Werkstückpositionierung zu optimieren und Schöpfwirkung oder Lufteinschlüsse korrekt zu berücksichtigen.
Wichtig ist in jedem Falle, dass die Bauteile komplett aus einem brünierfähigen eisenhaltigen Werkstoff bestehen, für ein optimales Ergebnis eine möglichst gute Oberflächenbearbeitung besitzen, sowie möglichst sauber (auch nicht mehr als nötig mit Konservierungsmitteln behaftet) und keinesfalls mit Silikonöl/Silikonfett oder mit wachshaltigen Medien benetzt angeliefert werden.
Gehärtete oder ungehärtete Stahloberflächen, die frisch gedreht, gefräst, geschliffen oder gehont sind, eignen sich besonders gut für eine ansprechende Brünierung.
Werkstücke mit Passivschichten, Rostanflug oder Zunderresten müssen zunächst mit einer Beize behandelt werden, was wir selbstverständlich auch anbieten können. Da einige Legierungselemente im Stahl den Prozess beeinflussen können, ist die genaue Angabe der Stahlsorte, für die auf technische Eigenschaften ausgerichtete Brünierung, sehr hilfreich.
Nichtrostende Stähle sind daher, mit ihren hohen Legierungsanteilen, im klassischen Verfahren nicht brünierbar. Hierfür, wie auch für andere metallische Werkstoffe, bieten wir jedoch weitere Verfahren an.
4. Beständigkeit und Schutzwert der Brünierung
Brünierungen sind insbesondere beständig gegen Schmierstoffe wie Fett, Öl und die meisten dort enthaltenen Öladditive und somit für viele technische Anwendungen, wie z. B. als Bauteilschutz in Getriebeölen, auch gut geeignet. Sie sind im neutralen bis leicht alkalischen Umfeld zumeist gut, jedoch gegen Säuren unbeständig. Es besteht eine Abschirmung des Stahles vor äußeren chemischen Einwirkungen, deren Wirksamkeit jedoch stark von der genauen Art und Intensität des chemischen Angriffes abhängt.
Der Korrosionsschutz von Brünierungen wird nur im Zusammenwirken mit einem geeigneten Konservierungsöl erreicht.
Der Korrosionsschutz erfüllt dabei Ansprüche z. B. während der Lagerung oder im Innengebrauch, ist jedoch nicht für bewitterten Außeneinsatz und aggressive Umgebung geeignet.
5. Tribologie und technische Eignung
Es hat sich in den letzten Jahren herauskristallisiert, dass brünierte Bauteile besondere technische Eigenschaften bei Relativbewegung gegeneinander aufweisen. Dies gilt bereits für einzelne brünierte Elemente, aber oftmals noch stärker, wenn alle miteinander laufenden Bauteile brüniert sind.
Im Allgemeinen sind die für Gleiten oder Abrollen konzipierten Bauteile aus gehärtetem Stahl gefertigt und durch spanabhebende Bearbeitung auf eine sehr geringe Oberflächenrauheit hin bearbeitet. Auf solchen Bauteilen lassen sich die deutlichsten technischen Vorteile von Brünierungen erzielen.
Da auch bei diesen Bauteilen nicht alle diese vorteilhaften Eigenschaften zwangsläufig bei jedem individuellen Anwendungsfall gleichermaßen auftreten, empfiehlt sich die Durchführung eines spezifischen Versuches.
Dafür bieten wir mit unserem gut ausgestatteten Technikum gerne entsprechende Musterbearbeitungen an und können die Prozessparameter im Versuch, wie auch in späterer Serienfertigung auf die kundenseitigen Ergebniswünsche hin anpassen.
Hervorzuheben sind an geeigneten Bauteilen insbesondere folgende Vorteile, die sich in der Praxis bestätigt und bewährt haben:
- Das Einlaufverhalten der Bauteile kann nachhaltig günstig beeinflusst werden und legt damit die Basis für einen späteren störungsfreieren Betrieb.
- Die Anhaftung vieler Schmierstoffe an die Oberflächen wird verbessert und kann damit die Schmiersituation verbessern.
- Der Widerstand gegen im Betriebszustand auftretende schädliche Umgebungseinflüsse kann erhöht werden.
- Im Falle von Stahl-Stahl-Kontakten bei kurzzeitigem Zusammenbruch des Schmierfilmes wird oftmals die Gefahr des Kaltverschweißens und verschiedener anderer schwerwiegender Oberflächenschädigungen vermindert, was die Betriebssicherheit erhöhen kann.
- In der Summe darf man durchaus von einer Lebensdauerverlängerung der Bauteile durch das Brünieren sprechen.
Diese erst in den letzten Jahren, auch durch Testergebnisse unserer Kunden, in den Vordergrund getretenen Eigenschaften von Brünierungen führen dazu, dass sie zunehmend in technischen Anwendungen eingesetzt werden, um die Lebensdauer und Betriebssicherheit von beweglichen Stahlbauteilen zu erhöhen.
Die vergleichsweise moderaten Kosten einer Brünierung und ihre nicht abmessungsverändernde Dicke machen sie dabei auch zu einer idealen Ergänzung und Optimierung eines bereits bestehenden Bauteildesigns.
6. Besondere Kompetenz von DEWE Brünofix
Brünierungen können in sehr unterschiedlicher Ausführung und Qualität durchgeführt werden, auch wenn die Ergebnisse optisch zunächst ähnlich wirken können. Die verwendeten Chemikalien, Konzentrationen, Temperaturen, Zeiten und genauen Prozessführungen müssen präzise auf das gewünschte Ergebnis abgestimmt werden.
Dies gilt ganz besonders dann, wenn die genannten technischen Eigenschaften in einem sehr engen Toleranz-Rahmen benötigt werden. Hier sind viel Erfahrung und Knowhow erforderlich, um die richtigen Parameter zu wählen und die gewünschten Effekte optimal sicherzustellen.
Wir sind nicht nur Lohnbrünierer, sondern bieten auch komplette Brünieranlagen an und stellen Brünierchemikalien selbst her, so dass bei uns ein besonders umfassendes Wissen über alle Aspekte des Prozesses vorliegt.
Jahrelange intensive Kooperation mit anspruchsvollen und namhaften Abnehmern technisch optimierter Brünierungen weist uns als Spezialisten in diesem Bereich aus.
Mit unserem gut ausgestatteten eigenen Labor führen wir die Badkontrollen engmaschig und zeitnah durch. Als Entwickler und Hersteller der verwendeten Chemikalien sind unsere Ingenieure in der Lage, die Einzelbestandteile der Bäder zu analysieren und genau nachzusetzen oder auf besondere Anforderungen anzupassen, während ansonsten oftmals z. B. nur komplette Salzmischungen pauschal nachdosiert werden können. Dadurch halten wir die Bäder in konstanter Zusammensetzung.
Wir stellen diese optimal für Ihre Werkstücke ein und bieten so dem Kunden im Zusammenspiel mit unserer modernen Anlagentechnik ein hohes und gleichbleibendes Qualitätsniveau zur stetigen Sicherstellung der gewünschten technischen und optischen Produkteigenschaften.
Nachdruck, auch auszugsweise, verboten. (CB/KN/TS/07.10.2011)