Article archive - Galvanotechnik

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Bei der Beschichtung von hochfesten Werkstoffen, beispielsweise dem Verzinken von hoch- festen Stählen besteht die Gefahr einer Schädigung des Grundwerkstoffes durch Aufnahme von Wasserstoff. Dieser wird in atomarer Form im Gefüge gelöst und kann auf unterschiedliche Weise zu Gefügeveränderungen führen, die sich bei Belastung durch Zug oder Biegung als Sprödbruch, d. h. durch ein schlagartiges, katastrophales Versagen, bemerkbar machen. Zur Vermeidung eines solchen Schadens werden vom Galvaniker verschiedene Maßnahmen getroffen: Beizen so kurz wie möglich unter Verwendung geeigneter Beizinhibitoren, möglichst keine kathodische Entfettung oder eine thermische Nachbehandlung im Falle einer unvermeidlichen Wasserstoffentwicklung beim Beschichten. Um hier allgemeingültige Grundlagen zu schaffen, wurden solche Maßnahmen beispielsweise in DIN-Normen für die unterschiedlichsten Werkstofftypen festgelegt, oder Firmennormen von verschiedenen, großen Anwendern erarbeitet.

1 Einleitung

Organische Beschichtungen auf Metallen haben zwei wesentliche Aufgaben: Sie geben den aus den Metallen gefertigten Werkstücken ein dekoratives Finish und sie schützen das Werkstück vor Korrosion. Bei letzterer sind zwei Fälle zu unterscheiden: die kosmetische Korrosion, durch die das Werkstück lediglich ein unschönes Aussehen erhält, und die funktionelle Korrosion, die, z. B. durch Lochfraß, ein Werkstück vollständig zerstört. Gegen beide Korrosionstypen bietet die organische Beschichtung z. B. mit einem Lack in Verbindung mit einer chemischen Vorbehandlung einen wirksamen Schutz. Während der chemischen Oberflächenbehandlung werden dünne Konversionsschichten erzeugt.

Seit der ersten Beschreibung der kathodischen Nickelabscheidung aus wäßrigen Lösungen [1] fanden hunderte, wahrscheinlich sogar tausende Veröffentlichungen zu diesem Thema statt. Grund dafür ist die große praktische Bedeutung, die diesem Verfahren zukommt.
Die meisten Veröffentlichungen - einschließlich zahlreicher Patente - befassen sich mit den Grundlagen des Prozesses, mit den Einflüssen der Badzusammensetzung und den Abscheidungsbedingungen oder beinhalten Empfehlungen oder Vorschriften. Dabei fällt allerdings auf, daß sich nur wenige Arbeiten mit dem Einfluß der Art des Anions befassen, das mit dem elektro- aktiven Kation verbunden ist. Dieser Umstand steht im Gegensatz zu der Tatsache, daß das Anion die Eigenschaft der abgeschiedenen Schichten zweifellos wesentlich beeinflussen kann.

1 Einleitung

In den vergangenen Jahren wurden an die Prozeßtechnik verschiedene neue Anforderungen gestellt [1]. Dies sind im wesentlichen Rückführung von Prozeßlösungen, Vermeiden von Abfallstoffen, Konstanthaltung von Prozeßparametern und gleichbleibend hohe Qualität über einen langen Zeit- raum. Der Idealfall ist ein abfallfreies geschlossenes System, das aber bei strenger Bewertung noch nicht erreicht ist. Bei der galvanischen Vernickelung ist eine Rückführung bei heute üblicher Spültechnik mit drei Spülschritten ohne großen zusätzlichen technischen Aufwand möglich, das die Bäder bei 50 bis 60 °C arbeiten [2]. Das verdunstete Wasser im Nickelbad bietet genügend Kapazität für eine Spülwasserrückführung, die in den meisten Fällen auch ohne zusätzliche Aufkonzentrierung auskommt.

1 Einleitung


Elektrolyte zur stromlosen Verkupferung, die mit Formaldehyd als Reduktionsmittel arbeiten, sind alkalisch und müssen deshalb Liganden enthalten, die die Cu(ll)-lonen komplex binden. Um als Liganden Verwendung zu finden, müssen chemische Stoffe folgende Forderungen erfüllen;
- Die Cu(ll)-Komplexverbindungen müssen genügend 
stabil sein, damit sich kein Cu(OH)2-Niederschlag bildet. Das Cu(OH)2-Löslichkeitsprodukt beträgt ca. 10 '®[1,2]: daraus folgt, daß die Stabilität der Komplexverbindungen die Konzentration der freien Cu(ll)-lonen in Lösungen mit pH-Werten zwischen 11 und 14 kleiner als 10"'®(für pH 11) bzw. 10"'®mol/l (für pH 14) halten muß. Anders ausgedrückt muß der pCu- Wert größer 13 bis 19 (für pH 11 bis 14) sein. 

- Die Liganden dürfen mit dem Formaldehyd nicht reagieren, deshalb können keine primären und sekundären Amine als Cu(ll)-Hauptliganden verwendet werden. 

- Die Liganden dürfen keine stark ausgeprägten inhibitorischen Eigenschaften im autokatalytischen Reduktionsprozeß der Cu(ll)-lonen mit dem Formaldehyd (d. h. im Prozeß der anodischen Oxidation des Formaldehyds) besitzen. Die Hauptliganden dürfen keine Katalysatorgifte sein. Aus diesem Grund eignen sich CN“-lonen, und auch einige heterozyklische organische Verbindungen nicht. 


Turbocel® ist eine Zelle zur elektrolytischen Rückgewinnung von Metallen, bei der eine hohe turbulente Strömung mittels eines rotierenden Zylinders erzeugt wird.

1 Einleitung


Obwohl die Möglichkeit der galvanischen Abscheidung von Eisen schon mehr als 100 Jahre bekannt ist, ist die Anwendung in der Galvanotechnik gegenüber der anderer Gebrauchsmetalle weit im Hintergrund geblieben. Ursachen dafür dürften hauptsächlich sein:
- die mangelhafte Korrosionsbeständigkeit des Me-talls unter üblichen Korrosionsbedingungen ohne Aufbringen zusätzlicher Schutzüberzüge 

- die große Oxidationsempfindlichkeit der Elektrolyts, die ohne wesentliche Ausnahme zweiwertige Eisenionen enthalten
- die hohe Inhibitorempfindlichkeit, die im Zusammenhang mit dem beträchtlich negativen Abscheidungspotential und der relativgeringen Wasserstoffüberspannung zu niedrigen Stromausbeuten bis hin zum Ausbleiben der Metallabscheidung überhaupt führen können. Dadurch wird die bewährte Steuerung von Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten durch inhibierende Zusätze sehr begrenzt. 


Briten und Deutsche
schauen abwartend auf Frankreich

Frankreich hat gerade einen neuen Präsidenten gewählt. Die Franzosen kennen seinen Namen - Jacques Chirac - aber sie sind sich nicht sicher, für welche Politik er steht. Er sagt, er wolle einen starken Franc und er wolle die Zahl der Arbeitslosen verringern, die in Frankreich mit zu den höchsten in Europa zählt. Er ist für die europäische Währungsunion, will aber gleichzeitig dafür sorgen, daß der nationale Charakter in einem Vereinigten Europa nicht verlorengeht. Er wird einige dieser Vorsätze verwirklichen können, aber nicht alle. Ein starker Franc erschwert den Export der französischen Industrie und dies wird sich nicht positiv auf die Senkung der Arbeitslosigkeit auswirken. Ebenso ist das Streben nach einer europäischen Währungsunion und ein starker Nationalstaat nicht gut miteinander zu vereinen.

Bericht von einer Veranstaltung der Technischen Akademie (TA) Esslingen, 8/9. Mai 1995, Ostfildern

Durch sein geringes spezifisches Gewicht, die hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und Recycelbarkeit wird Aluminium nicht nur im Tranport- und Bauwesen, sondern auch in der Verpackungsindustrie und vielen anderen Wirtschaftszweigen immer öfter zum Werkstoff der Wahl. Dadurch wird auch die Bedeutung der Verfahren zur funktionellen oder dekorativen Oberflächenbehandlung von Bauteilen aus Aluminium immer größer.
Damit hängt zusammen, daß die Zahl der Betriebe, die sich mit der Oberflächenbehandlung von Aluminium beschäftigen und dadurch auch das Interesse an Information auf diesem Gebiet immer größer werden. Die von der TA Esslingen regelmäßig veranstalteten Lehrgänge zu diesem Thema erfreuen sich daher nach wie vor regen Interesses. Zumal die Teilnehmer den Stoff nicht nur in Vorträgen vermittelt bekommen, sondern mit den meist aus der industriellen Praxis oder zuständigen Fachinstituten stammenden Vortragenden auch über ihre eigenen konkreten Probleme diskutieren können.

Aktuelle Beispiele aus Entwicklung und Praxis

Bericht vom 17. Ulmer Gespräch in Neu-Ulm, 5./16. Mai 1995

Funktion und Lebensdauer von modernen Maschinen und Mechanismen werden nicht nur im Bereich der Hoch-, sondern auch der konventionellen Technologie in immer höherem Maße durch die mechanischen, thermischen, tribologischen und korrosiven Belastungen bestimmt, denen Grenz- und Kontaktflächen von Bauteilen ausgesetzt sind. Daher werden die Forderungen, die Konstrukteure und Hersteller solcher Erzeugnisse an die Oberflächentechnik stellen, mit steigenden Wirkungsgraden und Betriebsparametem immer komplexer. Oft werden sogar ganz neuartige Ansprüche gestellt, die bisher nicht oder nicht in den betreffenden Zusammenhängen bekannt waren.

Bericht über die Ausstellung vom 27. bis 31. März 1995 in Paris

Der S. I. T. S. ‘95 (Salon international des Traitements de surface et de la finition industrielle), die jedes zweite Jahr für eine Woche in Villepinte bei Paris stattfindet, ist jetzt die weltweite Referenz auf diesem Gebiet. Forschung, Entwicklung, Know-how, neue Technologien und zuletzt Umweltschutz fand man auf den 25 000 m^2Ausstellungsfläche bei 470 Ausstellern und 290 Ständen aus 14 verschiedenen Ländern. Durch die rege Nachfrage nach Investitionen für industrielle Projekte zeigte sich eine neu entstandene Dynamik. Alle Aussteller waren höchst zufrieden. Von 20 000 Besuchern kamen 12,7 % aus dem Ausland. Die verschiedenen Sektoren waren in folgender Reihenfolge vertreten:
- Oberflächenvorbereitung, mechanische und thermische Behandlung 

- Lackieren und organische Beschichtungen, 
- Umweltschutz, 
- Galvanotechnik. 


Da örtlich begrenzte Korrosionserscheinungen bei unterschiedlichen elektrochemischen Potentialen auftreten, arbeitet das von Cormet Oy in Vantaa, Finnland, neu eingeführte Materialprüfverfahren mit einem elektronischen Mehrfachpotential-Prüfgerät und einem Potentiostaten, um Proben verschiedener Legierungen mit unterschiedlichen Potentialen zu beaufschlagen.

Bericht über die Firma Huber und Suhner, Herisau (Schweiz)

Die Firma Huber + Suhner AG entstand 1969 durch die Fusion der R + E. Huber, Pfäffikon und der Suhner &Co. AG, Herisau. Beide Unternehmen hatten sich bereits seit den Anfängen der Elektrotechnik mit der Herstellung von elektrischen Kabeln und notwendigem Zubehör beschäftigt. Aus ehemaligen Konkurrenten wurde dadurch einer der weltweit größten Hersteller im Bereich der Energie- und Signalübertragung und Nachrichtenübermittlungstechnik. Neben der reinen Produktionstechnik erfordert dies sehr großes Engagement in der Entwicklung, da die Schwierigkeiten und Anforderungen mit der zunehmenden Informationstechnik stetig
gestiegen sind. Daraus sind auch die zusätzlichen Aktivitäten im Bereich der Werkstofftechnik entstanden. Die Firma beschäftigt weltweit ca. 2500 Mitarbeiter in zahlreichen Produktions- und Vertriebsniederlassungen. Der Umsatz liegt derzeit bei ca. 500 Mio. Franken/Jahr und wird überwiegend aus dem Export gewonnen.

Kathodisch oder anodisch entfetten?

Frage: Wir sollen Stahlteile vernickeln, die im späteren Gebrauch auf Vibration beansprucht werden und daher eine besonders gut haftende Schicht benötigen. Wir untersuchen derzeit, wieweit man dies durch die Vorbehandlung beeinflussen kann und stehen vor dem Problem, ob die Teile in der elektrolytischen Entfettung anodisch oder kathodisch kontaktiert werden sollen. Aus der Literatur geht dies nicht eindeutig hervor. Können Sie uns weiterhelfen ?

Mitte März 1995 wurde die erste Ausschreibung zu Brite-Euram III, Industrielle und Werkstofftechnologien, abgeschlossen. Bis zu den Sommerferien werden die eingereichten Vorschläge von einem internationalen Gutachtergremium bewertet. Erste Vertragsverhandlungen zu erfolgreichen Projekten sollen unmittelbar danach beginnen. Zwei weitere Ausschreibungen sind für den 15. September 1995 und den 15. September 1996 vorgesehen.

Thermally-sprayed coatings are of growing importance insituations where corrosion and wear resistance is at a premium. The coating material may be inthe formof wire, rode or powder. It is applied to the surface in the molten state, or melted onto it, using a gas-air torch, an electric arc or a plasma source, using a carrier gas. Criteria for pre- and post-treatment of the substrate and the uses of many variants of the method are discussed. The composition and nature of the coating materials and the proberties of films they form are characterised. //

Als korrosions- und verschleißfeste Überzüge gewinnen durch thermisches Spritzen aufgebrachte Beschichtungen zunehmend an Bedeutung. Der Beschichtungswerkstoff kann als Draht, Stab oder Pulvervorliegen. Er wird in einer Gasflamme, im Licht- bogen oder Plasma er- oder angeschmolzen und über ein Trägergas auf die entsprechend vorbereitete Oberfläche aufgebracht. Kriterien für die Vor- und Nachbehandlung des Substrats, den Einsatz der verschiedenen Verfahrensvarianten werden angegeben und die Art der Zusatzwerkstoffe und ihre Schichteigenschaften charakterisiert.

1 Einleitung


Galvanisch abgeschiedene Chromschichten werden auf Grund ihrer hervorragenden technologischen Eigenschaften wie hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit, niedriger Reibkoeffizient, geringe Neigung zur Adhäsion und der sehr guten Korrosionseigenschaften in vielen Bereichen eingesetzt [1]. Allerdings ergeben sich verfahrensbedingt Einschränkungen bei der Anwendung dieser Schichten. So kommt es besonders bei hochfesten Stählen auf Grund der Wasserstoffaufnahme bei der Hartverchromung zu einem Abfall der Dauerfestigkeit des Grundwerkstoffes [2],

Die Sprimag Spritzmaschinenbau GmbH &Co KG, Kirchheim-Teck, liefert die erste Großserienanlage für eine neuartige Roll-Coating-Beschictitungstechnologie für 11-Mehrweg-Leichtglasflaschen, die der Bun- desverband der Deutschen Erfrischungsgetränkeindustrie e.V. (BDE) über den von seinem Arbeitskreis Moderne Getränkeindustrie (AMG-Pool 2000) verwalteten Flaschenpool auf den deutschen Markt bringt.