PVD auf Edelstahl – Gold- und Farbtöne aus der Vakuumkammer

Wenn Edelstahlschmuck golden, rosé oder schwarz schimmert, steckt meist ein Verfahren mit drei Buchstaben dahinter: PVD. Wir erklären Ihnen, was in der Vakuumkammer passiert, warum PVD und Edelstahl so gut zusammenpassen und wie dünn diese Schicht ist.

Erst einmal: Was ist Edelstahl?

Edelstahl ist Stahl mit mindestens 10,5 % Chrom. Das Chrom verbindet sich mit dem Sauerstoff aus Luft oder Wasser zu einer unsichtbaren Schutzschicht, der sogenannten Passivschicht. Sie ist nur wenige Atomlagen dick und verhindert, dass der Stahl rostet. Das Besondere: Wird sie verkratzt, bildet sie sich von selbst neu.

Für Schmuck wird häufig der Edelstahl 316L verwendet, in Deutschland Werkstoff 1.4404 genannt. Er enthält 16,5 bis 18,5 % Chrom, 10 bis 13 % Nickel und 2 bis 2,5 % Molybdän. Das Molybdän macht ihn besonders beständig. Edelstahl läuft nicht an, ist hart, robust und preiswert. Mehr über Stahl und seine Namen lesen Sie in unserem Artikel „Titanstahl besteht nicht aus Titan!“.

Eine kurze Geschichte des Edelstahls

  • 1821: Der französische Mineraloge Pierre Berthier erkennt, dass Chrom Stahl rostbeständig macht. Sein Stahl ist aber zu spröde, um ihn zu verarbeiten.
  • 17. Oktober 1912: Die Krupp-Ingenieure Benno Strauß und Eduard Maurer melden in Essen den rostfreien Stahl „Nirosta“ zum Patent an. Er ist bis heute als 18/8-Stahl bekannt.
  • 1913: Harry Brearley entdeckt in Sheffield, England, unabhängig davon einen rostfreien Stahl, eigentlich auf der Suche nach besseren Gewehrläufen.
  • Ende der 1920er-Jahre: Der Autobauer Walter P. Chrysler lässt die Spitze des Chrysler Building in New York mit 4.500 Edelstahlplatten verkleiden. Als man sie rund 30 Jahre später zum ersten Mal reinigt und prüft, sind sie noch in gutem Zustand.

Was ist PVD?

PVD steht für „physical vapour deposition“, auf Deutsch physikalische Gasphasenabscheidung. Vereinfacht passiert Folgendes:

  1. Die Schmuckstücke kommen gereinigt in eine Vakuumkammer. Fast die gesamte Luft wird abgepumpt.
  2. Ein Beschichtungsmaterial, zum Beispiel Titan oder Zirkonium, wird so stark erhitzt oder mit Teilchen beschossen, dass es verdampft.
  3. Oft wird ein Gas wie Stickstoff dazugegeben. Daraus entstehen harte Verbindungen wie Titannitrid.
  4. Der Dampf schlägt sich als hauchdünne, sehr fest haftende Schicht auf dem Schmuck nieder. Die Teile drehen sich dabei, damit alle Seiten gleichmäßig beschichtet werden.

Ion Plating, oft als „IP“ abgekürzt, ist eine Form von PVD. Steht an einem Schmuckstück „IP Gold“, ist es also im PVD-Verfahren goldfarben beschichtet.

Eine kurze Geschichte der PVD-Technik

  • 1838: Michael Faraday erzeugt in einer luftleer gepumpten Glasröhre zwischen Messingelektroden ein leuchtendes Plasma.
  • 1852: William Robert Grove beobachtet, wie Metall von einem Draht abgetragen wird und sich auf einer polierten Silberfläche niederschlägt. Heute heißt das Kathodenzerstäubung.
  • Ende der 1870er-Jahre: Thomas Edison nutzt eine Vakuumbeschichtung für die Herstellung seiner Phonographen-Walzen.
  • 1963: Der Forscher Mattox beschreibt das Ion Plating, das „IP“ auf vielen Schmuckanhängern.
  • 1966: Der Begriff „physical vapour deposition“ erscheint zum ersten Mal in einem Fachbuch.
  • 1972: Die erste bekannte Armbanduhr mit PVD-Beschichtung kommt auf den Markt.
  • Ende der 1970er-Jahre: Weil Gold immer teurer wird, nutzen Schmuckhersteller Titannitrid als goldfarbene Alternative.
  • Frühe 1980er-Jahre: Harte PVD-Schichten für Werkzeuge werden zum Industriestandard.
  • Mitte der 1990er-Jahre: Goldfarbenes PVD wird so zuverlässig, dass es bei Uhren die klassische Vergoldung abzulösen beginnt.
  • Ende der 1990er-Jahre: Erstmals wird goldfarbenes PVD in großem Maßstab für hochwertige Modeartikel eingesetzt. Heute ist es bei Edelstahlschmuck allgegenwärtig.

Wie dick ist die Schicht?

PVD-Schichten auf Schmuck sind meist 0,3 bis 5 Mikrometer dick, also drei Zehntausendstel bis fünf Tausendstel Millimeter. Ein Haar ist 50 bis 100 Mikrometer dick, die Schicht also rund 20- bis 300-mal dünner.

Das klingt nach wenig. Aber die Schicht ist extrem hart: Titannitrid erreicht eine Härte von etwa 2.000 bis 2.400 Vickers und gehört damit zu den härtesten Schichten überhaupt. Darum ist PVD deutlich kratzfester als eine galvanische Vergoldung.

Ist die goldene Farbe echtes Gold?

Meist nicht. Der Goldton entsteht bei PVD in der Regel durch Titannitrid oder Zirkoniumnitrid. Diese Stoffe sind von Natur aus goldfarben, ganz ohne Edelmetall. Deshalb ist PVD-Schmuck so erschwinglich und trotzdem schön und haltbar.

Warum PVD und Edelstahl so gut zusammenpassen

Eine harte Schicht braucht einen harten Untergrund. Edelstahl ist fest genug, um die harte PVD-Schicht zu tragen. Auf weichem Silber wäre das wie eine Eierschale auf Butter: Bei einem Stoß gibt das Silber nach, und die Schicht kann einreißen. Für Silber ist deshalb das Rhodinieren meist die bessere Wahl. Mehr dazu lesen Sie in unserem Artikel über rhodiniertes Silber.

Ein schöner Nebeneffekt: Die intakte PVD-Schicht liegt wie eine Schutzhülle auf dem Stahl. So kommt die Haut weniger mit dem Nickel im Stahl in Berührung. Wer eine starke Nickelallergie hat, sollte trotzdem vorsichtig sein, denn an Stellen mit viel Reibung kann sich die Schicht mit den Jahren abtragen.

Was Sie wissen sollten

  • PVD ist sehr haltbar, aber nicht unzerstörbar. An Verschlüssen, Ringschienen und Kanten trägt sich die Schicht nach langer Zeit ab.
  • PVD lässt sich nicht ausbessern. Anders als eine Rhodiumschicht kann ein Goldschmied sie nicht einfach erneuern. Ein tiefer Kratzer bleibt.
  • Pflege: Mit einem weichen Tuch und etwas lauwarmem Seifenwasser reinigen. Keine Scheuermittel, keine Polierpasten.

Kurz gesagt: PVD macht Edelstahl golden, rosé oder schwarz, mit einer Schicht, die viel dünner als ein Haar und trotzdem sehr hart ist. Edelstahl und PVD sind ein ideales Paar: robust, anlaufbeständig und zu einem sehr guten Preis.

Quellen

Dieser Text wurde mit Hilfe von KI recherchiert und geschrieben und von uns geprüft.

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