Article archive - Galvanotechnik

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Zum Schutze von Menschen und vor allem der Umwelt bemühten sich in besonderem Maße die politischen Kräfte in Hessen. So wuchsen die Auflagen für den Betrieb der von Umwelt- verbänden als hochgefährlich eingestuften Aufarbeitung von Kernbrennstoffen stetig und die Arbeiten wurden durch zahlreiche Unterbrechungen behindert, bis sich der Betreiber zur endgültigen Schließung entschied. Erstaunlicherweise war nun die Resonanz der vormaligen Gegner einer solchen Produktion nicht besonders positiv, da der Schließung - als wenn dies nicht zu erwarten gewesen wäre - auch Arbeitsplätze zum Opfer fielen. Die Kräfte gegen den Betrieb der Anlage traten nun als Gegner der Schließung auf.

Teil 2: Passivität und atmosphärische Korrosion

Fortsetzung aus Heft 8/95 der „Galvanotechnik“

4 Die Passivität der Metalle

4.1 Die anodische Passivität


Bei einer genügend hohen anodischen Polarisation kann oft bemerkt werden, daß die anodische Auflösung des Metalls plötzlich aufhört und sich auf seiner Oberfläche ein in der Lösung vorhandenes Anion, z. B. Sauerstoff, entlädt. Das Metall verhält sich so als wäre es wesentlich edler, als es seiner Position in der Spannungsreihe entspricht. Dieses Phänomen wird als anodische Passivität bezeichnet, weil es sich als Folge einer anodischen Polarisation zeigt. Charakteristisch für das Phänomen der Passivität ist die Form der anodischen Polarisationskurve beim Übergang vom aktiven zum passiven Zustand. Abb. 9 gibt schematisch eine solche Polarisationskurve wieder.

Die saure Verzinkung bei erhöhten Temperaturen

Grundlegende technische Innovationen sind bei lange etablierten Verfahren wie den verschiedenen Typen der galvanischen Verzinkungsprozesse sicher nicht an der Tagesordnung. Die Erweiterung der Betriebstemperatur für schwachsaure Zinkbäder auf Dauerbelastungen von ca. 50 °C ohne signifikanten Mehrverbrauch an Organika kann aber ohne Zweifel als solche betrachtet werden, eröffnet sie doch sowohl ökonomisch als auch ökologisch neue Möglichkeiten.
Wenngleich auch mit diesen modernen Elektrolyten keine Naturgesetze außer Kraft gesetzt werden können und demgemäß auch zukünftig die alkalischen Verfahren dort zu bevorzugen sein werden, wo eine exzellente Metallverteilung und -Streuung gefordert werden, so bieten sie doch einige Vorteile.

Teil 1: Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit durch die Chromatfilme und ihrer Schutzfähigkeit mit Hilfe von anodischer Außenpolarisation

1 Einführung


Die breite Anwendung von chromatierten galvanischen Zinküberzügen, vor allem als Ersatz von Nickel und Cadmium [1], erfordert eine Vertiefung der Kenntnisse über das Korrosionsverhalten dieser Schichten zwecks Verbesserung ihrer Eigenschaften und Feststellung der optimalen Bedingungen zu ihrer Herstellung.
Der Korrosionsschutzmechanismus von chromatierten Zinküberzügen ist immer noch nicht eindeutig geklärt. Es wird angenommen, daß der Überzug die Metalloberfläche vom Korrosions- medium abschirmt und die Cr(VI)-Verbindungen in der Chromatschicht inhibierende Eigenschaften haben [2]. Eine ähnliche Idee wird in der gegenwärtigen Literatur diskutiert [3]. Der Korrosi-onsschutz wird durch die Sperrwirkung des Cr(lll)- Hydroxyds und die inhibierende Wirkung des ein- gebauten Chromats erklärt.

Die Aufgaben des Polierens sowie die mechanischen und chemischen Auswirkungen auf die Oberflächen von Metallen, Glas, Holz und anderen Werkstoffen sind in vielen Veröffentlichungen immer wieder ausführlich erörtert worden. Unter anderem findet man im Handbuch für das Schleifen und Polieren [1] eine ausführliche, auch für den Praktiker gut verwendbare Darstellung von unterschiedlichen Poliermethoden. Etwas zu kurz kommt dagegen in der Literatur ein kleines, aber wichtiges Teilgebiet des Polierens, das Aufträgen von Poliermitteln während des Poliervorganges.

Bekanntlich wird der größere Teil von Polieraufgaben durch den Einsatz von Schwabbelscheiben aus Tuch, Sisal oder anderen Stoffen gelöst. Diese Scheiben werden mit Poliermitteln unterschiedlicher Konsistenz benetzt.

1 Grundlagen der zyklischen Voltammetrie

Als elektrochemisches Meßverfahren wird die zyklische Voltammetrie heute in der Galvanotechnik zur Konzentrationsbestimmung von Badzusätzen oder beispielsweise bei der Überwachung von Kupferelektrolyten [1-3] eingesetzt. Mit ihrer Hilfe lassen sich viele Vorgänge bei der Umsetzung elektroaktiver Substanzen untersuchen, weil das Verfahren in einem breiten Bereich empfindlich auf Veränderungen des Redoxpotentials reagiert.
Bei der Erstellung eines Voltammogramms wird das Potential der Arbeitselektrode von einem Startpotential Ei bis zu einem bestimmten Maximalwert E2 (Umkehrpotential) linear gesteigert und dann in umgekehrter Richtung wieder auf den Ausgangswert Ei gesenkt [4-7]. Die Steuerung des Potentials erfolgt durch Regelung der Spannung zwischen der Arbeitselektrode und einer Bezugselektrode mit konstantem Potential (meist eine Kalomelelektrode). Während der Potentialveränderung wird der Strom zwischen der Arbeitselektrode und einer Gegenelektrode gemessen, registriert und graphisch als Funktion des Potentials aufgetragen.

1 Einleitung


Elektronisch selbstleitende Polymere intrinsically conducting polymers = ICP) sind Verbindungen, die allein aufgrund ihrer chemischen Bindungsstruktur den elektrischen Strom leiten [1]. Bekannte Vertreter dieser Klasse sind z. B. Polyacetylen, Polyanilin und Polypyrrol. In Abhängigkeit vom Herstellungsprozess und von der Art des Monomers sind die maximal erzielbaren Leitfähigkeiten von ICPs vergleichbar mit denen von Metallen.

Eindrücke einer USA-Reise

Dieser Bericht ist kein „Brief aus Amerika“, obwohl ich nahezu einen Monat lang in diesem riesigen Land unterwegs war. In der Vergangenheit gab es viele Besucher, die nach einer kurzen Zeit in einem fremden Land vorschnell Schlüsse zogen, die natürlich völlig falsch waren. Ich möchte dies vermeiden, dennoch aber den Lesern einige interessante Eindrücke vermitteln.

In vielen verschiedenen Bereichen scheint man in den USA einen größeren Wert auf schnelle Lieferung und geringen Preis als auf eine hohe Qualität des Erzeugnisses zu legen. Typisch dafür war unser brandneuer Mietwagen mit nicht passend gearbeiteter Innenauskleidung und schlecht montierten Türen. Oft fand man z. B. im architektonischen Bereich, bei Treppengeländern etc. Schweißungen ohne verschliffene Schweißnähte. Dieser Eindruck ist für Verfechter der ISO 9000 sicher keine gute Nachricht, nichtsdestoweniger ist er für viele Bereiche zutreffend.

Bericht von Dr. Anselm T. Kuhn überein gleichnamiges Symposium mit Ausstellung am 17. Mai 1995 in Coventry/England

Das Institut of Metal Finishing veranstaltet im 2-Jahres-Rhythmus Symposien; das letzte fand am 17. Mai 1995 in Coventry statt und befaßte sich mit dem Design, der Herstellung, Oberflächenveredlung und Prüfung von Steckverbindern für die elektronische Industrie.
Die Vortragsveranstaltung wurde mit zwei Bei- trägen über die galvanische Abscheidung von Edelmetallen eröffnet. Abys und Mitarbeiter von AT&TBell Laboratories/USA beschrieben ein neues Verfahren zum Tempern von Pd/Ni- Niederschlägen. Mithilfe von DSC-Untersuchungen konnten sie feststellen, daß eine irreversible Umwandlung im Pd/Ni-Niederschlag stattfindet, wenn er knapp unter 400 °C getempert wird {Abb. 1).

Bericht über die 2. internationale Technologiemesse für Oberflächentechnik vom 10. bis 13. Mai 1995 in Essen

Eröffnung

Der Wirtschaftsminister des Landes Nordrhein- Westfalen, Herr Günther Einert nannte in seiner Eröffnungsrede die Gründe, welche die OFTECH als Messe der Oberflächentechnik notwendig macht. Es existieren zahllose Oberflächen- verfahren, deren Präsentation sich auf verschiedene Messen verteilte. Dies erschwert, so Einert, vielen Fachleuten der betroffenen Industriezweige die Orientierung. Deshalb werden gebündelte branchenübergreifende Informationen dringlich benötigt. Bereits 1993 bei der 1. OFTECH in Dortmund wurde bewiesen, daß die Oberflächentechnologie zu einer eigenständigen Disziplin geworden ist. Der Minister schloß seine Rede mit der Feststellung, daß die OFTECH der ideale Treffpunkt für alle Oberflächenexperten sei.

Der Bundesminister für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Dr. Jürgen Rüttgers, appellierte an alle Betriebe, Unternehmen und öffentlichen
Verwaltungen, die 1995 in ganz Deutschland neu benötigten 600.000 Ausbildungsplätze zur Verfügung stellen. Die Zusage der Spitzenverbände der Wirtschaft im März ließ viele Schulabsolventen aufatmen. Auf Drängen der Bundesregierung rief die Wirtschaft die sogenannte Aktion Plus ins Leben, um eine Trendwende am Ausbildungsstellenmarkt zu schaffen. Mit einem zusätzlichen, eigenen Aktionsprogramm frankierte Bildungsminister Rüttgers seither die Anstrengungen, damit auch in diesem Jahr möglichst jedem ausbildungswilligen Jugendlichen ein Ausbildungsplatz angeboten werden kann.

Bericht von einem Lehrgang der Technischen Akademie (TA) Esslingen am 26./27. Juni 1995 in Ostfildern

Obwohl die galvanische Metallabscheidung zu den wichtigsten Technologien zahlreicher High-Tech-Betriebe gehört, haftet ihr selbst in der - zum Teil sogar auch technischen - Öffentlichkeit immer noch der Ruf einer veralteten, im wesentlichen auf Empirie beruhenden Fertigungstechnik an.
Auch wenn dies selbstverständlich so nicht stimmt, läßt sich doch nicht leugnen, daß die wichtigsten Entwicklungen der Galvanotechnik in den letzten Jahren im wesentlichen auf dem Gebiet ihrer Anwendung gemacht wurden. In der Metallabscheidung selbst lassen sich - bis auf einige Verbesserungen mehr technischer Art - kaum oder nur sehr wenige wirkliche Innovationen feststellen. Während Entwickler aus anderen Bereichen immer wieder neue Anwendungen finden, gewinnt man fast den Eindruck, daß Galvanotechniker kaum Möglichkeiten prinzipieller Neuentwicklungen sehen oder über solche nach- denken. Von ECD-Verfahren (Electrochemical Deposition) zu reden, bringt allein auch keine Abhilfe.

Macht uns die Kleidung oder die Wohnung krank? Lösen Kosmetika, Arznei- und Nahrungsmittel Allergien oder Krebs aus? Wie sind die Wirkungsmechanismen, wie können wir die Auslösung vermeiden? Wie wirkt sich die chemische Belastung im Hamburger Hafenschlick auf Menschen oder die in der Elbe lebenden Organismen aus? Fragen, deren Lösung die Forscher der Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Toxikologie und Umweltmedizin ATU anstreben; die ATU geht aus dem ehemaligen Fraunhofer-Teilinstitut für Toxikologie und Molekularbiologie in Hannover hervor und hat Anfang Juli 1995 offiziell seine Arbeit in Hamburg aufgenommen. Gemäß der Erkenntnis, daß bei entsprechender Dosierung nahezu alle Stoffe Gift sind, wollen die Wissenschaftler Erkenntnisse über die richtigen Schwellenwerte gewinnen.

Bericht über die Firma und die Entwicklung eines neuen Beschichtungsverfahrens

Geräte der Braun AG gehören heute zur Ausstattung vieler Haushalte. Gute Qualität, funktionelles Design und Zweckmäßigkeit im Gebrauch führten dazu, daß die Produkte wie Elektrorasierer, Haartrockner, Küchenmaschinen, Toaster, Bügeleisen, Uhren und Taschenrechner in vielen Ländern bekannt sind. Bei der Herstellung der Geräte wird überwiegend Kunststoff verwendet. Bauteile von Elektrokleingeräten, die sowohl dekorativ als auch funktionell hohen Anforderungen genügen müssen, waren bisher oft nur aus metallischen Werkstoffen herstellbar. Kunststoffe neuester Entwicklung weisen bezüglich ihrer physikalisch, mechanischen Kennwerte bereits metallähnliche Eigenschaften auf. Werkstoffe dieser Art sind in der Lage, Metall zu ersetzen, wobei u. a. aufgrund der einfacheren Formgebung Kostenvorteile entstehen.

Bericht überein Seminar des Süddeutschen Kunststoff-Zentrums, Würzburg am 3.14. Mai 1995 in der Festung Marienberg, Egloffstein-Hofstube

Das unter Leitung von Herrn Dr. H. Ebneth, K. M. B. Bad Kreuznach, stattgefundene Seminar befaßte sich eingehend mit der Anwendung metallisierter Kunstoffoberflächen in der Praxis. Dabei wurden alle bisher großtechnisch ausgeübten Verfahren besprochen. Die einzelnen Referate und ihre Referenten zeigten auf, welche Methoden derzeit angewendet werden.
Herr Dr. H. Ebneth eröffnete das Seminar mit einem Vortrag zur Frage Warum metallisierte Kunststoffoberflächen? Er wies auf die historischen Anfänge der Metallisierung elektrischer Nichtleiter hin, besprach die chemische und elektrochemische Metallisierung und erläuterte an Hand von in der Praxis bewährten Mustern die Anwendung metallisierter Kunststoffteile. Er gab einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung der Kunststoffmetallisierung mittels neuester Verfahren.

Ein Bericht über die Firma

Seit mehr als 100 Jahren ist die Galvanotechnik in Leipzig beheimatet, denn 1881 nahm die erste galvanotechnische Fachfirma hier ihren Betrieb auf. Die galvanotechnischen Traditionen wurden mit der 1907 gegründeten LP-Werke-AG und nach 1945 mit dem VEB Galvanotechnik fortgesetzt.

Nach 1989 kam es vor allem durch den Wegfall des gesamten Ostmarktes zur Liquidation des inzwischen in eine GmbH umgewandelten Betriebes Galvanotechnik. Deshalb faßte Mitte 1991 der Aufsichtsrat der Galvanotechnik Leipzig GmbH den Beschluß, daß alle selbständig existierenden Abteilungen bzw. Bereiche die Möglichkeit zur Privatisierung erhalten. So hat am 1. Januar 1992 die GTL-Umwelt-Service Leipzig GmbH (GUS) ihre Tätigkeit mit fünf Mitarbeitern aufgenommen.

Abscheidungsrate beim Trommelgalvanisieren

Frage: Benötigt man im galvanischen Betrieb eine Vorkalkulation, so ist es beim Galvanisieren von Gestellware einfach, die benötigte Expositionszeit zu berechnen. Bei Trommelware ist man üblicherweise darauf angewiesen, von Erfahnrungswerten auszugehen. Ist hier keine Berechnung möglich ?

Neue, leicht zu reinigende Emailsysteme für Backöfen, Erweiterung des Einsatzes der Pulverlackbeschichtung in Europa und den USA, neue thermische Spritzverfahren zur Beschichtung hochverschleißbelasteter Bauteile, Verschleißschutzschichten in der Automatisierungs-, Meß- und Regelungstechnik. Sogar die Graffiti-Sprayer nutzen die Möglichkeiten der Oberflächentechnik, verschönern unsere manchmal so triste Umwelt und verbessern so nebenbei auch das Ergebnis der Lackindustrie.
Es gibt praktisch keinen Bereich, in dem die Oberflächentechnik mit ihrer Vielzahl von Verfahren und Schichtsystemen nicht in irgendeiner Weise Flagge zeigt.

1 Einführung


Die Anwendung von Niedertemperaturplasmen für die Mikrostrukturierung [1], die Oberflächenmodifikation [2] und die Erzeugung von dünnen Schichten [3] ist Stand der Technik in vielen Industriezweigen. Die für den Erfolg des Niedertemperaturplasmas maßgebliche Eigenschaft ist die Fähigkeit, Ionen und chemische Radikale schon bei Raumtemperatur zu liefern. Solche Plasmen befinden sich nicht in einem thermodynamischen Gleichgewicht. Das heißt, daß die Ionen und Neutralteilchen kalt bleiben, auch wenn
die sich im gleichen Raum befindenden Elektronen Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius erreichen. Diese hohen Elektronentemperaturen ermöglichen die atomaren und molekularen Prozesse wie Ionisation, Dissoziation und elektronische Anregung.