HERSTELLUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff mit einer chromhaltigen Deckschicht, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung insbesondere im Sanitärbereich und/oder als Trinkwasserführendes Bauteil.

Im Sanitärbereich werden häufig Armaturen und andere Bauteile verbaut, die zum Erzielen einer guten Korrosions- und Verschleißbeständigkeit verchromt sind. Für eine bessere Haftung sowie einen ansprechenden Glanz des Chroms wird dieses im Stand der Technik auf eine haftvermittelnde Unterschicht mit oder aus Nickel aufgebracht.

Von Nickel ist bereits seit Jahrzehnten bekannt, dass dieses unerwünschte Hautreaktionen auslösen kann und in Europa zu den häufigsten Kontaktallergenen zählt. Der Verkauf von Gegenständen, die eine nickelhaltige Beschichtung aufweisen, ist daher nur noch unter Beachtung strenger Auflagen zugelassen.

Bei der herkömmlichen galvanischen Beschichtung von Messingarmaturen mit Nickel und anschließender Abscheidung von Chrom aus Elektrolyten, die Chrom(VI)-verbindungen ent- halten, wird Nickel durch die gute Streufähigkeit des Elektrolyten auch im Bereich von Bohrungen im Inneren der Armaturen abgeschieden. Diese Nickelschichten werden durch die anschließende sechswertige Verchromung nicht vollständig abgedeckt. Beim Kontakt mit Trinkwasser kommt es aufgrund der Potenzialunterschiede zwischen der Chromoxidschicht und der Nickelschicht zu einer Auflösung des Nickels, das somit in das Trinkwasser gelangen kann. Bei Stagnation des Trinkwassers werden daher Nickelgehalte gemessen, die deutlich über den in der Trinkwasserverordnung vom 19. Juni 2020 enthaltenen Grenzwerten liegen. Tatsächlich wird der Grenzwert von 10 pg Nickel pro Armatur bei den meisten Armaturen im dynamischen Prüfstandsversuch nach DIN 16058 überschritten.

Neben wasserführenden Bauteilen kann Nickel auch aus nickelhaltigen Unterschichten von anderen verchromten Gegenständen austreten und als Kontaktallergen wirken, insbesondere aus Gebrauchsgegenständen, die mit dem menschlichen Körper oder Lebensmitteln in Kontakt kommen, wie beispielsweise aus Kugelschreiberclips, Grillrosten oder Brötchenkörben. Insbesondere bei Kontakt mit Schweiß wird hier eine erhöhte Nickelfreisetzung beobachtet.

Im Stand der Technik werden, um zu verhindern, dass Nickel aus wasserführenden Armaturen in das Trinkwasser freigesetzt wird, die Bohrungen in den Armaturen verschlossen oder mit Kunststoffschläuchen versehen. Auch ein mechanisches Entfernen der eingestreuten Nickelschicht sowie ein Entfernen der Nickelschicht durch Beizen und das Aufbringen einer nichtleitenden Deckschicht sind aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen, um eine Nickelabscheidung im trinkwasserführenden Bereich zu verhindern.

Eine übliche Alternative für eine Nickelunterschicht in der Schmuck- und Bekleidungsindustrie ist eine Legierungsschicht aus Weißbronze, das die Legierungsbestandteile Kupfer und Zinn enthält. Der Nachteil an dieser Beschichtung ist jedoch, dass sie bislang aus cyanidischen Elektrolyten abgeschieden wird und die Einebnung sowie der Glanzgrad begrenzt sind. Eine Verchromung in einem Chrombad, das Chrom(VI)-verbindungen enthält, ist häufig fehlerhaft.

Die WO 2013/164165 A1 beschreibt Verbundwerkstoffe mit einer Chromdeckschicht, die auf eine Unterschicht aus Nickel verzichten. Die Chromdeckschicht wird dabei aus einem Elektrolyten abgeschieden, der sechswertiges Chrom enthält. Zwischen der Chromdeckschicht und dem Substrat sind drei weitere Schichten angeordnet, nämlich eine kupferhaltige erste Schicht auf dem Substrat, eine darüberliegende Legierungsschicht aus Kupfer, Zinn und/oder Zink und eine über dieser Schicht liegende dritte Schicht, die Chrom, Kupfer, Gold, Palladium oder Eisen enthält.

Die DE 10 2005 041 375 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung dekorativer Oberflächenstrukturen auf Gegenständen, insbesondere Sanitärgegenständen wie Armaturen und Brausen, vorzugsweise unter Verwendung einer nickelhaltigen Zwischenschicht. In dem Verfahren werden dekorative Oberflächen auf den Gegenständen erzeugt, beispielsweise durch partiellen Abtrag einer Metallbeschichtung. Nachteilhaft an diesem Verfahren ist, dass die Abscheidung aus hochgiftigen, cyanidischen Elektrolyten erfolgt.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen Verbundwerkstoff bereitzustellen, der die vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und sich insbesondere durch einen einfachen Aufbau mit nur wenigen Schichten auszeichnet. Vorzugsweise soll sich der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff auch durch gute Korrosionseigenschaften sowie einen ansprechenden Glanz der chromhaltigen Deckschicht auszeichnen. Weiterhin soll ein umweltfreundliches und gesundheits unbedenkliches Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs bereitgestellt werden.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere mit einem Verbundwerkstoff mit einer chromhaltigen Deckschicht, umfassend eine auf einem Substrat angeordnete haftvermittelnde Schicht und eine auf der haftvermittelnden Schicht angeordnete chromhaltige Deckschicht, wobei das Substrat aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kupfer, nickelfreie Kupferlegierungen, mit Kupfer beschichteten Kunststoff, mit Kupfer beschichteten Stahl und mit Kupfer beschichtete Zinkdruckgussprodukte umfasst; die haftvermittelnde Schicht zu mindestens 99,9 Gew.-% Kupfer enthält; und die haftvermittelnde Schicht unmittelbar auf dem Substrat angeordnet ist und die Deckschicht unmittelbar auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite der haftvermittelnden Schicht angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist der Verbundwerkstoff vollkommen nickelfrei, d.h. weder in der haftvermittelnden Schicht noch in der chromhaltigen Deckschicht ist Nickel enthalten. Dass ein vollständiger Verzicht auf Nickel in einer Unterschicht zu der chromhaltigen Deckschicht möglich ist, ist sehr überraschend, denn von Nickel ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass dieses in der Unterschicht für eine Kratz- und Abriebbeständigkeit der darüberliegenden chromhaltigen Schicht sorgt sowie dieser erst den für Chrombeschich tungen typischen Glanz verleiht. Aus dem Stand der Technik bekannte Verbundwerkstoffe mit einer Chromdeckschicht, die vollständig nickelfrei sind, müssen den mit dem Verzicht auf Nickel verbundenen Verlust in der Kratz- und Abriebbeständigkeit sowie im Glanz durch ein aufwändiges Herstellungsverfahren, das zu einem vielschichtigen Verbundwerkstoff führt, kompensieren. Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff benötigt hingegen nur zwei Schichten auf einem Substrat und weist dabei gute Korrosionseigenschaften sowie einen Glanz auf, der von herkömmlichen chromhaltigen Beschichtungen mit nickelhaltiger Unterschicht nicht zu unterscheiden ist.

Die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs werden dabei insbesondere dadurch erreicht, dass unmittelbar unter der chromhaltigen Deckschicht eine haftvermittelnde Schicht angeordnet ist, die zu mindestens 99,9 Gew.-% und bevorzugt zu 100 Gew.-% aus Kupfer besteht. Kupfer ist ein Metall, das ohnehin in dem erfindungsgemäßen Substrat enthalten ist, welches aus Kupfer, einer nickelfreien Kupferlegierung, mit Kupfer beschichtetem Kunststoff, mit Kupfer beschichtetem Stahl oder mit Kupfer beschichtetem Zinkdruckgussprodukt besteht. Erfindungsgemäß sind also sowohl das Substrat als auch die haftvermittelnde Schicht sowie die chromhaltige Deckschicht frei von Nickel, sodass keine Gefahr einer erhöhten und damit unzulässigen Freisetzung von Nickel aus dem Verbundwerkstoff besteht und insbesondere bei Trinkwasser führenden Bauteilen keine Abgabe von Nickel in das Trinkwasser zu befürchten ist. Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff entspricht daher den Anforderungen gern. § 17 Absatz 2 der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001), d.h. die in dieser Verordnung genannten zulässigen Höchstwerte werden durch den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff unterschritten.

Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff weist überdies eine hervorragende Korrosionsstabilität auf, denn er zeigt im dynamischen Prüfstandsversuch nach DIN EN 16058 in über 4 Stunden gewonnenem Stagnationswasser eine Abgabe von Kupfer unterhalb von 0,4 mg/L, eine Abgabe von Chrom unterhalb von 0,2 mg/L, eine Abgabe von Nickel unterhalb von 0,1 mg/L, eine Abgabe von Zink unterhalb von 5 mg/L und eine Abgabe von Blei unterhalb von 4,0 pg/L. Genauere Messergebnisse werden im Nachstehenden noch angegeben.

Die haftvermittelnde Schicht weist vorzugsweise eine Schichtdicke von 5-30 gm, insbesondere von 10 bis 15 pm auf.

Die chromhaltige Deckschicht weist vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,1 -0,5 pm auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff aus dem Substrat, der haftvermittelnden Schicht und der chromhaltigen Deckschicht, wobei die Deckschicht optional passiviert ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Verbundwerkstoffs mit einer chromhaltigen Deckschicht auf, das die nachfolgenden Schritte umfasst oder daraus besteht: a) Vorbehandeln eines zu beschichtenden Substrates, wobei das Substrat aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kupfer, Kupferlegierungen, mit Kupfer beschichteten Kunststoff, mit Kupfer beschichteten Stahl und mit Kupfer beschichtete Zinkdruckgussprodukte umfasst; b) Elektrolytisches Abscheiden einer haftvermittelnden Schicht auf dem vorbehandelten zu beschichtenden Substrat, wobei die haftvermittelnde Schicht zu mindestens 99,9 Gew.-% Kupfer enthält; c) Elektrolytisches Abscheiden einer chromhaltigen Deckschicht unmittelbar auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite der haftvermittelnden Schicht.

Optional umfasst der Schritt des Vorbehandelns des zu beschichtenden Substrates einen oder mehrere Schritte, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Entfetten, Spülen, das Entfernen oberflächlicher Anhaftungen und das Aktivieren der Substratoberfläche umfasst. Das Entfetten des Substrats kann insbesondere mit Ultraschallunterstützung und/oder bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise für eine Dauer von 1-10 Minuten erfolgen. Beispielsweise ist eine Temperatur von 50 bis 95 °C geeignet, insbesondere von 80 bis 90 °C. Ein geeignetes kommerzielles Mittel zur Entfettung mit Ultraschallunterstützung ist das Produkt EKASIT US-90, Firma KIESOW. Anstatt mit einer Ultraschallunterstützung oder zusätzlich zu einem Entfetten mit Ultraschallunterstützung kann das Entfetten auch elektrolytisch erfolgen, insbesondere unter Bewegung des Substrats und ebenfalls bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei 35 bis 70 °C, insbesondere bei 40 bis 55 °C. Ein geeignetes kommerzielles Mittel zur elektrolytischen Entfettung des Substrats ist das Produkt SURFACLEAN V-149, Firma KIESOW.

Ein weiterer bevorzugter Schritt des Vorbehandelns eines zu beschichtenden Substrates ist das Filmentfernen, das vorzugsweise unter Bewegung des Substrats und/oder bei erhöhter Temperatur für eine Dauer von 1-10 Minuten erfolgt. Vorzugsweise beträgt die Temperatur während des Filmentfernens 50 bis 95 °C, insbesondere 70 bis 90 °C. Ein kommerzielles Produkt, das zum Filmentfernen geeignet ist, ist das Produkt EKASIT BTU-20, Firma KIESOW.

Noch ein weiterer bevorzugter Schritt des Vorbehandelns eines zu beschichtenden Substrates ist das Aktivieren der Substratoberfläche. Dieses erfolgt besonders bevorzugt unter Lufteinblasung und bei Raumtemperatur, beispielsweise für eine Dauer von 1 bis 5 Minuten. Ein geeignetes kommerzielles Mittel zum Aktivieren der Oberfläche des Substrats ist das Produkt Activator 5, Firma KIESOW.

Nach jedem der vorgenannten Vorbehandlungsschritte, deren Reihenfolge variabel ist, erfolgt vorzugsweise ein Schritt des Spülens, insbesondere mit Wasser.

Nach der Vorbehandlung des Substrates wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine haftvermittelnde Schicht auf dem vorbehandelten Substrat elektrolytisch abgeschieden, die zu mindestens 99,9 Gew.-% und vorzugsweise vollständig aus Kupfer besteht. Die Abscheidung der haftvermittelnden Schicht auf dem Substrat erfolgt dabei vorzugsweise aus einem galvanischen Schwefel sauren Kupferelektrolyten bei einer Temperatur von 25 bis 35 °C. Der Kupferelektrolyt enthält dabei insbesondere 45-50 g/L Kupfer, 65-75 g/L Schwefelsäure sowie 80-160 mg/L Chlorid. Weiterhin enthält der Elektrolyt optional auch Additive zur Kornverfeinerung, zur Steuerung der Einebnung, zur Steuerung des Glanzgrades und/oder zur Einstellung der Härte der abzuscheidenden haftvermittelnden Schicht.

Das elektrolytische Abscheiden der haftvermittelnden Schicht auf dem Substrat erfolgt bevorzugt mit einer Stromdichte von 0,5 bis 5 A/dm ² für eine Dauer von 15 bis 30 Minuten, wobei das Substrat in dem Elektrolyten bewegt wird. Während dieser Zeit wird das Substrat außerdem vorzugsweise wiederholt für kurze Zeit aus dem Elektrolyten entfernt und anschließend wieder eingetaucht.

Auf diese Weise wird die haftvermittelnde Schicht als eine hochglänzende, nickelfreie Beschichtung von hell- bis dunkelroter Farbe erhalten, die sich nicht nur durch einen hohen Glanzgrad, sondern auch durch eine hohe Einebnung sowie eine gesteigerte Oberflächenhärte auszeichnet. Die erzeugte Schicht weist überdies eine hohe Duktilität sowie eine äußerst gleichmäßige Schichtdickenverteilung auf und bildet somit eine hervorragend geeignete Unterschicht für die chromhaltige Deckschicht.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach dem elektrolytischen Abscheiden der haftvermittelnden Schicht auf dem Substrat die chromhaltige Deckschicht unmittelbar auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite der haftvermittelnden Schicht ebenfalls elektrolytisch abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt dabei vorzugsweise aus einem cyanidfreien Elektrolyten, der Chrom ausschließlich in Form von Chrom(lll)-verbindungen enthält und somit auf gesundheits- und umweltschädliche Chrom(VI)-verbindungen verzichtet. Der pH-Wert des Elektrolyten liegt vorzugsweise bei pH 3 bis 5. Ein kommerziell erhältliches Produkt, das als Elektrolyt verwendet werden kann, ist das Produkt TRISTAR 330 AF, Firma Coventya, das optional noch modifiziert werden kann, insbesondere durch Einstellung eines gewünschten pH-Wertes. Vorzugsweise erfolgt die Abscheidung der chromhaltigen Deckschicht bei ca. 50 bis 60 °C und für eine Dauer von etwa 5-20 Minuten, vorzugsweise für eine Dauer von 7-15 Minuten. Während der Abscheidung wird das mit der haftvermittelnden Schicht vorbeschichtete Substrat bevorzugt bewegt und optional wiederholt für kurze Zeit aus dem Elektrolyten entfernt und anschließend wieder eingetaucht. Weiter optional erfolgt die Abscheidung der chromhaltigen Deckschicht unter Einblasung von Luft.

Die auf diese Weise erhaltene chromhaltige Deckschicht, die vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,5 gm aufweist, zeichnet sich durch eine sehr gute Ausstreuung auf profilierten Teilen sowie dadurch aus, dass auch bei höheren Stromdichten keine Anbrennungen erfolgen und die erzeugte chromhaltige Deckschicht keine „Schleier“ o.ä. enthält. Obwohl die Oberfläche der chromhaltigen Deckschicht keine Chrom(VI)- verbindungen enthält, entspricht diese optisch einer Oberfläche, die aus einem Elektrolyten mit sechswertigen Chromverbindungen abgeschieden wurde.

Optional weist das erfindungsgemäße Verfahren einen zusätzlichen Schritt des Passivierens der chromhaltigen Deckschicht auf. Dies erfolgt insbesondere für eine Dauer von 1-10 Minuten bei Raumtemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur, beispielsweise bei 20-30 °C.

Durch das Aufbringen der haftvermittelnden Schicht auf ein vorbehandeltes Substrat und das Aufbringen der chromhaltigen Deckschicht auf die haftvermittelnde Schicht, gefolgt von einer optionalen Passivierung der Oberfläche der chromhaltigen Deckschicht, wird der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff erhalten. Dieser wird optional noch gereinigt, insbesondere durch Spülen mit und/oder einer Ultraschallbehandlung in vollentionisiertem Wasser, gefolgt von einer Trocknung bei erhöhter Temperatur (40-90 °C) in ölfreier Luft.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbundwerkstoff ist anlaufstabil und korrosionsbeständig gemäß DIN EN 248 und kann aufgrund des fehlenden Nickelgehaltes auch keine Allergien oder unerwünschten Hautreaktionen auslösen, die von nickelhaltigen Verbundwerkstoffen bekannt sind. Überdies ist der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ohne nickelhaltige Unterschicht in Glanz, Farbe und Haptik nicht von einem klassischen Verbundwerkstoff mit chromhaltiger Deckschicht zu unterscheiden, der Nickel in der unter der chromhaltigen Deckschicht liegenden Schicht enthält und bei dem das in der Deckschicht enthaltene Chrom aus einem Elektrolyten abgeschieden wurde, der Chrom(VI)-Verbindungen enthält.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun genauer anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Figuren beschrieben, von denen die Figur 1 ein Diagramm zur Kupferkonzentration in Stagnationswasser von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Armaturen zeigt, die Figur 2 ein Diagramm zur Chromkonzentration in Stagnationswasser von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Armaturen zeigt, die Figur 3 ein Diagramm zur Nickelkonzentration in Stagnationswasser von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Armaturen zeigt, die Figur 4 ein Diagramm zur Zinkkonzentration in Stagnationswasser von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Armaturen zeigt, und die Figur 5 ein Diagramm zur Bleikonzentration in Stagnationswasser von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Armaturen zeigt.

Beispiel 1: Beschichtung von Eckventilen nach dem erfindunqsqemäßen Verfahren und

Prüfung der beschichteten Eckventile im dynamischen Prüfstandsversuch nach DIN EN

16058

Für einen Vergleich der optischen Eigenschaften von herkömmlich verchromten Gegenständen mit nickelhaltiger Unterschicht sowie einer Chrom-Deckschicht, die aus einem Elektrolyten abgeschieden wurde, der Chrom(VI)-Verbindungen enthält, und erfindungsgemäß verchromten Gegenständen ohne nickelhaltige Unterschicht sowie einer Chrom-Deckschicht, die aus einem Elektrolyten abgeschieden wurde, der Chrom(lll)- Verbindungen enthält, wurden jeweils drei Eckventile aus Messing mit dem herkömmlichen Verfahren und drei Eckventile aus Messing mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verchromt.

Eckventile sind Ventile, die unter einem Waschtisch verbaut werden und zur Absperrung der Wasserzufuhr dienen.

Die nach beiden Verfahren fertig beschichteten Eckventile wurden nebeneinander angeordnet und einer optischen Prüfung unterzogen, wobei keine Unterschiede festzustellen waren. Sämtliche Prüflinge wiesen eine makellose, glatte Oberfläche mit identischem Glanz auf.

Die drei erfindungsgemäß verchromten Eckventile wurden nun einem dynamischen Prüfstandsversuch nach DIN EN 16058 unterzogen, um deren Korrosionsstabilität zu testen. Dazu wurde über 14 Wochen in wöchentlichen Abständen Wasser für eine Dauer von vier Stunden in die Eckventile eingelassen. Dieses sog. Stagnationswasser wurde anschließend auf dessen Gehalt an Kupfer, Chrom, Nickel, Zink und Blei untersucht. Die Ergebnisse sind in den Figuren 1 bis 5 wiedergegeben, wobei die drei erfindungsgemäß verchromten Eckventile jeweils als Prüflinge 1 bis 3 aufgeführt sind. Jedes Diagramm enthält auch Ergebnisse für eine Blindprobe, mit der das Wasser ohne vorhergehende Stagnation auf seinen Metallgehalt untersucht wurde, um Kontaminationen des Prüfwassers mit den betreffenden Metallen auszuschließen.

Dem in der Figur 1 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass die Kupferkonzentration im Stagnationswasser in den ersten 8 Wochen im Schnitt leicht zunahm und in den letzten Wochen des beobachteten Zeitraums bei ca. 0,15 mg/L lag. Gemäß der Trinkwasserverordnung liegt der zulässige Grenzwert von Kupfer im Trinkwasser bei 2 mg/L, der jedoch von allen drei Prüflingen während des gesamten Beobachtungszeitraums bei weitem unterschritten wurde. Selbst eine Konzentration von 0,2 mg/L wurde zwischenzeitlich nur von einem Prüfling und auch nur für eine Dauer von ca. 4 Wochen überschritten, sodass nur wenig Kupfer aus den Prüflingen in Lösung ging.

Dem in der Figur 2 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass die Chromkonzentration im Stagnationswasser nahezu über den gesamten beobachteten Zeitraum bei 0 mg/L lag, d.h. aus den erfindungsgemäß beschichteten Ventilen geht kein oder nahezu kein Chrom in Lösung.

Dem in der Figur 3 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass die Nickelkonzentration im Stagnationswasser in den ersten ca. 8 Wochen im Schnitt leicht zunahm und in den letzten Wochen des beobachteten Zeitraums bei ca. 7,0 pg/L lag. Gemäß der Trinkwasserverordnung liegt der zulässige Grenzwert von Nickel im Trinkwasser bei 0,1 mg/L, der jedoch von allen drei Prüflingen während des gesamten Beobachtungszeitraums bei weitem unterschritten wurde. Dass überhaupt Nickel im Stagnationswasser zu finden war, liegt daran, dass der für die Eckventile verwendete Grundkörper (das Substrat, das erfindungsgemäß beschichtet wurde) aus Messing bestand. Messing ist ein Recyclingmaterial, das daher auch Spuren von Nickel enthält. Dieses löst sich mit der Zeit in Wasser, wodurch die im Stagnationswasser ermittelten Nickelgehalte zu begründen sind. Aus der erfindungsgemäßen Beschichtung kann keine zusätzliche Nickelbelastung für das Trinkwasser resultieren, da diese vollkommen nickelfrei ist.

Dem in der Figur 4 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass die Zinkkonzentration im Stagnationswasser in den ersten 8 Wochen im Schnitt leicht zunahm und in den letzten Wochen des beobachteten Zeitraums wieder abnahm, um sich bei etwa 2,5 mg/L einzustellen. Da es sich bei dem beschichteten Substrat (dem Eckventil) um ein Substrat aus Messing handelte, welches eine Legierung mit den Hauptbestandteilen Kupfer und Zink ist, entstammt das im Stagnationswasser gefundene Zink dem Messingsubstrat. Zink ist jedoch in den gefundenen Konzentrationen völlig unbedenklich, weshalb die Trinkwasserverordnung auch gar keine Grenzwerte für Zink im Trinkwasser enthält.

Dem in der Figur 5 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass die Bleikonzentration im Stagnationswasser in den ersten ca. 6 Wochen im Schnitt leicht zunahm und in den letzten Wochen des beobachteten Zeitraums bei ca. 3,0 pg/L lag. Das im Stagnationswasser gefundene Blei entstammt ebenfalls dem Messingsubstrat, da Messing Blei für eine bessere Bearbeitbarkeit enthält.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der dynamische Prüfstandsversuch zum Anmeldezeitpunkt noch nicht abgeschlossen war, da dieser für eine Zeitdauer von 26 Wochen geplant war, jedoch zum Anmeldezeitpunkt erst die Ergebnisse für die Wochen 1-14 Vorlagen.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Metallkonzentration im Trinkwasser durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren nicht bzw. nicht nennenswert erhöht wird. Der aus der haftvermittelnden Schicht und aus dem Messingsubstrat freigesetzte Kupfergehalt unterschreitet bei weitem den vorgeschriebenen Grenzwert. Aus der chromhaltigen Deckschicht wird kein oder nahezu kein Chrom freigesetzt, und die anderen freigesetzten Metalle entstammen ausschließlich dem Messingsubstrat, wobei auch hier sämtliche Grenzwerte der Trinkwasserverordnung in Bezug auf die verschiedenen Metalle eingehalten bzw. bei weitem unterschritten werden.

Somit lässt sich durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren ein Verbundwerkstoff hersteilen, der optisch einem herkömmlich beschichteten Verbundwerkstoff (mit Nickelunterschicht und einer aus einem sechswertigen Chromelektrolyten abgeschiedenen Chrom-Deckschicht) entspricht, jedoch nicht wie dieser die in der Trinkwasserverordnung vorgeschriebenen Grenzwerte, insbesondere für die Nickelkonzentration im Trinkwasser, überschreitet.

Beispiel 2: Untersuchungen an erfindunqsqemäß beschichteten Anschlusshülsen für Wasseruhren

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen eines Verbundwerkstoffs mit einer chromhaltigen Deckschicht wurden weiterhin 20 Anschlusshülsen-Grundkörper aus Messing nickelfrei beschichtet und verchromt. Von den auf diese Weise erhaltenen Verbundwerkstoffen wurden zehn Prüflinge einer Kondenswasser-Klimaprüfung unterzogen, und zehn weitere Prüflinge wurden einer neutralen Salzsprühnebelprüfung unterzogen. Die Kondenswasser-Klimaprüfung nach DIN EN ISO 6270-2 ist in der Oberflächentechnik ein bewährtes Prüfverfahren und dient zur Klärung des Verhaltens beschichteter Probekörper in einer feuchten Umgebung. Bei dieser Prüfung wurde demineralisiertes Wasser auf 40 °C erwärmt und verdunstet, so dass sich in dem Prüfraum eine kondensierende Feuchte von 100 % ergab und der Wasserdampf auf den zehn Prüflinge kondensierte. Nach 48 Stunden wurde die Oberfläche der Prüflinge genau untersucht. Dabei zeigte sich, dass keine Veränderung der Oberfläche festgestellt werden konnte. Alle Prüflinge waren vollkommen frei von Poren, Pickeln, Rissen und Ablagerungen von Korrosionsprodukten. Auch ein Ablösen der Beschichtung konnte nicht festgestellt werden.

Mit einem Salzsprühnebeltest nach DIN EN ISO 9227 kann prinzipiell die Korrosions beständigkeit eines Werkstoffes oder einer darauf befindlichen Schutzschicht ermittelt werden.

Während der Prüfung befanden sich die zehn Prüflinge für eine Dauer von 48 Stunden in einer Kammer, in der bei einer Temperatur von 35 °C kontinuierlich eine 5%ige NaCI-Lösung mit neutralem pH-Wert vernebelt wurde. Dieser Nebel schlug sich auf den Prüflingen nieder und überzog diese mit einem korrosiv wirkenden Salzwasserfilm.

Nach Abschluss der Salzsprühnebelprüfung wurden die Prüflinge mit entionisiertem Wasser abgespült und die Oberfläche der Prüflinge wurde in Augenschein genommen. Dabei wurde festgestellt, dass die Prüflinge vereinzelt milchige Flecken zeigten, die jedoch rückstandslos abwischbar waren. Sämtliche Prüflinge zeigten weder Poren, Pickel noch Risse in der Beschichtung. Auch ein Ablösen der Beschichtung konnte nicht festgestellt werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.