Oberflächentechnik: Broncieren
Wissenswertes über das traditionelle Broncieren
Das Broncieren stellt ein traditionelles Oberflächenverfahren zur Herstellung einer schwarzen Schutzschicht auf eisenhaltigen Oberflächen dar. Ziel des Broncierens ist primär der Schutz vor Korrosion, wobei häufig auch eine dekorative, antike Optik erzielt wird. Broncieren wird auch Streichbrünieren oder Rust Bluing genannt.
Das Broncieren von Waffenteilen ist ein Verfahren, das nur von wenigen Büchsenmachern praktisch angewendet wird. Wenn man die sauberen Teile mit einer Broncierlösung bestreicht, sie rosten lässt und in sauberem Wasser abkocht, wandelt sich der Rost von Eisen(II)-oxid in Eisen(III)-oxid um. Dieser samtartige Bezug mit Edelrost wird gereinigt, und der Vorgang wird so lange wiederholt, bis die gewünschte Tiefe der blauschwarzen Farbe erreicht ist. Auf diese Weise entsteht eine sehr haltbare, einigermassen rostbeständige Oberfläche.
Obwohl es zeitaufwendig ist, halten wir das Broncieren für eine sehr dauerhafte Methode, die eine dauerhafte Oberfläche mit «weicherem» Aussehen und eleganterem Aspekt erzeugt, die die Investition von Zeit und Mühe wert ist.
Die Schicht
Broncieren ist eine traditionelle Oberflächenveredelung, bei der die Oberflächen des Stahlbauteils mit einem schwarzen Eisenoxid Fe3O4 bedeckt werden. Fe3O4 ist die stabilste Verbindung zwischen Eisen und Sauerstoff.
Deswegen handelt es sich nicht um eine auf der Oberfläche aufliegende Schicht, wie es bei z. B. Chrom, Nickel, Cerakote 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 Broncierung 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 broncierter Oberflächen, welche ihren Einsatz im Maschinen- und Waffenbau sehr interessant machen und auf die nachfolgend noch eingegangen wird. Broncierschichten weisen selbst nur einen schwachen Korrosionsschutz auf, der durch das Auftragen von Fetten oder Ölen aber signifikant verbessert werden kann. Die erzeugte Schicht ist bis zu einer Temperatur von rund 300 °C beständig und eignet sich daher beispielsweise gut für die Anwendung im Maschinen- und Waffenbau.
Das Verfahren
Das Verfahren der Broncierung beschränkt sich nicht auf das eigentliche Broncieren des Werkstücks, sondern umfasst darüber hinaus auch eine Vor- sowie eine Nachbehandlung. Im Waffenbau hat sich der folgende Verfahrensablauf bewährt:
- Vorbehandlung
- Reinigen der Metalloberfläche: Um optimale Ergebnisse beim Brünieren zu erzielen, wird das Werkstück zunächst von Rückständen, Fetten, Schmutz und anderen Verunreinigungen befreit. Der Reihe nach kommen dabei die Verfahren Entfetten, Spülen, Beizen und noch einmal Spülen zum Einsatz.
- Broncieren
- Broncieren: Die zu behandelnden Werkstücke werden einzeln mit der Broncierlösung angestrichen. Die Lösung muss nun eine gewisse Zeit einwirken. Danach werden die Teile erwärmt und anschliessend in siedendem Wasser gespült.
- Nach dem Trocknen werden die Teile sehr fein gebürstet, wobei der schwarze Farbton erkennbar wird.
- Diese Vorgänge werden wiederholt bis sich eine gleichmässig schwarze Oberfläche ergibt.
- Nachbehandlung
- Hierbei kommt häufig heisses Wasser in Kombination mit Ultraschall zum Einsatz. Damit es unmittelbar nach dem Spülen nicht zu Korrosion kommt, wird ein Korrosionsschutz auf der Oberfläche angebracht.
Beim Broncieren entsteht nur eine etwa 1-2 µm dicke Konversionschicht, weshalb die Masshaltigkeit nicht beeinträchtigt wird. Da der Broncierprozess 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 100°C und somit unterhalb von üblichen Anlasstemperaturen. Der Auslieferzustand erfolgt mit Dewatering Fluid, mit einem Konservieröl oder einer Emulsion korrosionsgeschützt.
