Oberflächentechnik & Beschichtung
Warum werden Schrauben und Verbindungselemente beschichtet?
Beschichtungen an Verbindungselementen erfüllen drei Aufgaben: Korrosionsschutz, einen definierten Reibwert und die Montagefunktion. Der Reibwert ist dabei die entscheidende Größe, denn ohne ihn lässt sich aus einem Anziehdrehmoment keine reproduzierbare Vorspannkraft ableiten. Zusätzlich verhindern Beschichtungen Fressen, Kaltverschweißen und Kontaktkorrosion zwischen unterschiedlichen Werkstoffen.
Passende Leistungen
Grund 1: Korrosionsschutz
Unbeschichteter Stahl rostet, und an Verbindungselementen wirkt sich das doppelt aus: Der Kopf ist sichtbar, das Gewinde lässt sich später nicht mehr lösen. Übliche Systeme sind:
- Zinküberzüge — galvanisch aufgebracht, mit Passivierung und häufig zusätzlicher Versiegelung. Zink wirkt kathodisch und schützt kleine Fehlstellen mit.
- Zinklamellenüberzüge nach DIN EN ISO 10683 — nicht elektrolytisch aufgebrachte Zink- und Aluminiumlamellen in einer anorganischen Matrix, dünn und mit hoher Korrosionsbeständigkeit.
- Organische Systeme wie kunstharzgebundene Trockenschmierlacke, die Korrosionsschutz und Reibwerteinstellung verbinden.
Auch nichtrostende Schrauben werden beschichtet — dort geht es nicht um Rost, sondern um die ausgeprägte Fressneigung austenitischer Werkstoffe.
Grund 2: Der Reibwert bestimmt die Vorspannkraft
Beim Anziehen wird der weit überwiegende Teil des Drehmoments in Reibung umgesetzt — im Gewinde und unter der Kopfauflage. Nur ein kleiner Anteil erzeugt die eigentliche Vorspannkraft. Streut der Reibwert, streut die Vorspannkraft entsprechend stark: Dieselbe Drehmomentvorgabe kann dann zu einer zu lockeren oder zu einer überlasteten Verbindung führen.
Deshalb werden Beschichtungssysteme gezielt auf ein Reibwertfenster eingestellt, bei Zinklamellensystemen mit Topcoat typischerweise auf Gesamtreibwerte im Bereich von etwa 0,09 bis 0,14. Gemessen wird nach DIN EN ISO 16047. Wichtig: Ein Reibwert gilt immer nur für die geprüfte Paarung aus Schraube, Mutter, Auflagefläche und Schmierzustand.
Grund 3: Montage, Werkstoffpaarung und Versprödung
Drei weitere Effekte kommen hinzu:
- Fressen und Kaltverschweißen: Besonders bei austenitischen nichtrostenden Stählen können Gewindeflanken unter Last verschweißen. Eine Trennschicht verhindert das.
- Kontaktkorrosion: Trifft ein Stahlelement auf Aluminium oder umgekehrt, entsteht in feuchter Umgebung ein galvanisches Element. Eine Beschichtung trennt die Werkstoffe elektrisch.
- Wasserstoffversprödung: Bei hochfesten Verbindungselementen ab Festigkeitsklasse 10.9 ist die galvanische Beschichtung kritisch, weil beim Beizen und Galvanisieren Wasserstoff eingebracht wird. Üblich sind eine Wärmebehandlung zum Entspröden oder nicht elektrolytische Verfahren wie Zinklamelle und Gleitlack.
MTB Metall bietet gemeinsam mit Beschichtungspartnern unter anderem das System auf XYLAN®-Basis 1427/G5422 an, das genau für Gewindeverbindungen und Befestigungselemente entwickelt wurde: Korrosionsvorbeugung und reproduzierbare Montagebedingungen in einem Arbeitsgang.
Das Wichtigste in Kürze
- Drei Aufgaben: Korrosionsschutz, definierter Reibwert und sichere Montage beziehungsweise Demontage.
- Der Reibwert bestimmt, wie viel Vorspannkraft aus einem Anziehdrehmoment tatsächlich entsteht.
- Nichtrostende Schrauben werden gegen Fressen beschichtet, nicht gegen Rost.
- Ab Festigkeitsklasse 10.9 sind nicht elektrolytische Verfahren wegen Wasserstoffversprödung vorzuziehen.
Weitere Fragen dazu
Reicht es, die Schraube zu beschichten, oder muss die Mutter mit?
Der Reibwert entsteht in der Paarung. Wird nur ein Teil beschichtet, verschiebt sich das Reibungsverhältnis und die Vorspannkraft weicht von der Auslegung ab. Bei reibwertspezifizierten Verbindungen werden Schraube, Mutter und Unterlegteil deshalb als System festgelegt und geprüft.
Darf man beschichtete Schrauben zusätzlich einölen?
Nur mit ausdrücklicher Freigabe. Zusatzschmierung senkt den Reibwert, und bei unverändertem Anziehdrehmoment steigt die Vorspannkraft — im Extremfall bis zum Überschreiten der Streckgrenze. Wo ein Reibwertfenster spezifiziert ist, gilt es als Bestandteil der Verbindungsauslegung.
Sind beschichtete Schrauben wiederverwendbar?
Beim Lösen und erneuten Anziehen verändert sich die Beschichtung im Gewinde, der Reibwert verschiebt sich. Für sicherheitsrelevante Verbindungen wird deshalb häufig Einmalverwendung vorgeschrieben. Verbindlich sind die Vorgaben des Herstellers und die Montageanweisung.
Verwandte Fragen
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