Zink-Nickel: Seit 30 Jahren DIE Antwort auf Rost

Die Holzapfel Group ist mit Zink-Nickel quasi "groß geworden". Begonnen hat die Firmengeschichte 1949 mit der von Willy Holzapfel in Wetzlar gegründeten "Galvanisieranstalt und feinmechanische Werkstätte Holzapfel". Hier stand noch das galvanische Vernickeln im Vordergrund.

Im Jahr 1987 bot Holzapfel als erster industrieller Oberflächendienstleister Zink-Nickel-Beschichtungen an. Das Verfahren entwickelte sich schnell zum "Brot-und-Butter-Verfahren" des Unternehmens und hatte so maßgeblichen Anteil am geschäftlichen Erfolg der Unternehmensgruppe.

Die Geburtsstunde von Zink-Nickel-Beschichtungen
Die Entwicklung der Zink-Nickel Überzüge resultierte aus den steigenden Anforderungen, die insbesondere die Automobilindustrie in Bezug auf den Korrosionsschutz gegen Temperatur-, Streusalz- und Klimabelastungen stellte. Zink beispielsweise bot damals bei hohen Temperaturbelastungen keinen ausreichenden Korrosionsschutz mehr. Eine weitere Herausforderung war der steigende Anteil an Aluminiumbauteilen im Motorraum, der zum Problem der Kontaktkorrosion in Verbindung mit Zink führte. Außerdem waren geringe Schichtdicken bei hoher Korrosionsbeständigkeit für maßhaltige Beschichtungen gefordert. Das war dann letztlich die Geburtsstunde von Zink-Nickel.

Die Anfänge
Die ersten Versuche mit Zink-Nickel unternahm Hans-Ludwig Blaas, geschäftsführender Gesellschafter der Holzapfel Group, im Jahr 1987. Auch die ersten Kleinserien für einen Automobilhersteller entstanden mit hohem manuellen Aufwand in diesem nur 150 Liter fassenden Versuchsbad.

Nach den positiven Ergebnissen der ersten Tests wurde 1987 eine Anlage im Werk in Fleisbach für das damals noch saure, ammoniumchloridhaltige Zn/Ni-Verfahren mit 12-16% Ni-Anteil neu errichtet. Nach Großversuchen startete schließlich die Serienfertigung mit 5.000 Litern Badvolumen. Das erste in Serie mit Zink-Nickel beschichtete Bauteil war ein Halter Gasregulierung für einen OEM, bei dem es mit verzinkten Oberflächen bereits in der Validierungsphase zu Korrosion und erheblichen Problemen "im Feld" gekommen war. Der OEM war von den deutlich höheren Standzeiten der Zn-Ni-beschichteten Teile, insbesondere gegen Rotrost, rasch überzeugt. Der Halter lief noch im Jahr 1987 an und wurde in mehrere Fahrzeugvarianten eingebaut. Bis Ende der 90er Jahre wurden einige Millionen dieser Teile bei Holzapfel beschichtet. Für einen zweiten Kunden wurden bald darauf Bauteile für Vergaser mit Zink-Nickel beschichtet.

Versuch und Irrtum
Im Umgang mit dem neuen Verfahren habe man mitunter auch Lernkurven machen müssen, so Blaas rückblickend. "Trommel- und Gestellware haben wir anfangs mit der gleichen Badzusammensetzung gefahren. Da wir der erste Anwender waren, konnte man auch anderswo noch nicht auf Erfahrungen mit dem Verfahren zurückgreifen. Damit das funktionierte, haben wir mit dem Nickelgehalt variiert. Gemeinsam mit dem Verfahrenslieferanten haben wir letztendlich eine Methode gefunden, die einfacher und prozesssicherer war: Für Gestell- und Trommelbeschichtung waren zwei verschiedene Elektrolyte mit unterschiedlichen Konzentrationen bzw. Zusammensetzungen nötig", erinnert sich Blaas. "Diese Erfahrung machte danach auch VW in Wolfsburg."

Bei den potentiellen Kunden gab es anfangs trotz der positiven technischen Eigenschaften der Zn/Ni-Schicht und des erhöhten Korrosionsschutzes mitunter Bedenken. "Zink-Nickel ist eine matte Oberfläche und sah anders aus als die damals üblichen gelb chromatierten, glänzenden Zink-Schichten", so Blaas. "Wir befanden uns also in der Situation, eine optisch nicht so schöne, aus Kundensicht zunächst vermeintlich schlechtere Zink-Nickel-Oberfläche als etwas Besseres verkaufen zu müssen." Daher wurde anfangs auch versucht, die ZnNi-Oberfläche ebenfalls glänzend zu machen, was jedoch nicht gelang.

Parallel zu der Entwicklung bei Holzapfel gab es auch andere Ansätze, den höheren Anforderungen der Automobilindustrie zu begegnen, etwa andere Zn-Ni-Verfahren. "Niedrig legiertes alkalisches ZnNi mit 6-8 % Massenanteilen Nickel haben wir nach einigen gescheiterten Versuchen als Entwicklungsschritt ausgelassen und das Verfahren bewusst nicht angeboten", so Blaas zu den damaligen Entscheidungen. "Die Norm eines Automobilherstellers konnte mit dem Verfahren nicht erfüllt werden. Auch ökologisch war das Verfahren im Vergleich zum abwasserfreien und umweltverträglichen sauren Zn/Ni-Verfahren nicht vertretbar."

Ausbau der Kapazitäten
Es hat ein paar Jahre gedauert, aber als sich Zink-Nickel mit seinen technischen Vorzügen im Feld bestätigt und sich seine Lobby in der Automobilindustrie geschaffen hatte, gab es keinen Weg mehr an dem Verfahren vorbei. Mit dem Erfolg des Zink-Nickel-Verfahrens gingen räumliche Erweiterungen und Anlagenbauten einher:

Jahr / Maßnahme
1989 / Neubau Produktionshalle Sinn
1990 / Neue Beschichtungsanlage 36.000 l
1997 / Neue Anlage Badvolumen 54.000 l
2005 / Innenanodentechnik für gleichmäßigere Schichtverteilung sowie Dreh- und Schwenkgestelltechnik für geometrisch komplizierte Teile
2009 / Anlage speziell für die duktile, umformbare Zink-Nickel-Schicht Zn-Ni FleXXKorr
2015 / Neue Beschichtungsanlage 36.000 l

Wachstumsmotor Zink-Nickel
"Für uns ist Zink-Nickel unser Wachstumsmotor gewesen", ist sich Hans-Ludwig Blaas sicher. "Das Verfahren brachte intern einen deutlichen Zuwachs durch zusätzliche, neue Aufträge und neue Kunden. Denn es fand keine Umstellung von Zink auf Zink-Nickel statt, sondern wir konnten tatsächlich ein anderes, zusätzliches Bauteilspektrum bedienen. Insgesamt können wir mittlerweile auf Zn-Ni-Kapazitäten mit einem Badvolumen von über 200.000 Litern zurückgreifen. Damit sind wir vermutlich weltweit der größte Anbieter für Zink-Nickel-Gestellware." Der Aufbau fand dabei langsam statt. Man habe sich allmählich an die Automobilindustrie und ihre Zulieferer (Tier 1) herangetastet und neue Kontakte aufgebaut, bspw. zu Zentrallaboren der Hersteller. "Mit Zink-Nickel haben wir uns einen Namen in der Automobilindustrie gemacht", ist Blaas überzeugt. "Wir haben als handwerklich orientierter Betrieb begonnen, uns zum industriellen Dienstleister entwickelt und befinden uns gerade auf direktem Weg zum Systemlieferanten für die Automobilindustrie."

Zink-Nickel heute und morgen
"Die erfolgreiche Entwicklung und Anwendung von Zink-Nickel hat zur Weiterentwicklung im Automobilbau beigetragen und kann noch zur Schlüsseltechnologie für den modernen Leichtbau werden." So lautet das Fazit eines OEM, der kürzlich auf einer internen Veranstaltung der Holzapfel Group über 30 Jahre Zink-Nickel sprach und die Anfänge des Verfahrens auf Kundenseite miterlebt hat. Denn Zink-Nickel habe den Korrosionsschutz erhöht, die Gebrauchsdauer wesentlich verlängert und sei global verfügbar. Weitere Vorteile des Zink-Nickel-Verfahrens mit Nickeleinbauraten von 10-15% sind die Verträglichkeit mit Aluminium (keine Kontaktkorrosion), die Verklebbarkeit und die elektrische Leitfähigkeit. Auch für den Leichtbau ist das Verfahren geeignet, etwa zur Beschichtung ultrahochfester Stähle, wo es Flüssigmetallkorrosion und Wasserstoff induzierten Sprödbruch vermindern kann. In der Mischbauweise können Zn-Ni-beschichtete Bauteile Kontakt- und Spaltkorrosion reduzieren.
Das Verfahren kann zudem dabei unterstützen, die Herausforderungen der E-Mobilität zu meistern. Denn Zink-Nickel Oberflächen ermöglichen die Kontaktierung im Hochvoltbereich ebenso wie die Masserückführung und beeinflussen den Zerüttungsverschleiß positiv.
Die Implementierung der Eigenschaften von Zink-Nickel-Schichten in Schichtsysteme weitet die möglichen Anwendungsfelder noch weiter auf. Firmenkontakt
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