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Einige Einflüsse der Elektrolyteigenschaften, -Zusammensetzung und Abscheidebedingungen

1. Einleitung

Die Massengalvanisierung ist ein Mittel, um die Produktivität der galvanischen Metallabscheidung zu erhöhen. Deshalb besteht die Tendenz, ihr Anwendungsgebiet zu erweitern und es nicht nur auf Kleinteile zu beschränken, sondern auch auf größere Werkstücke und auf solche mit geometrisch komplizierter Form zu erweitern. Voraussetzung dafür ist, daß die Qualität der durch Massengalvansieren erzeugten Überzüge der Güte der auf dem Gestell abgeschiedenen nicht nachsteht.
Das Interesse, das an der gezielten Anwendung dieses Prozesses besteht, ist größer als die Kenntnisse über den Mechanismus des Verfahrens. Trotzdem das Massengalvanisieren schon sehr lange in gewerblichem und industriellem Maßstab betrieben wird - das erste Patent über einen Massengalvanisierapparat wurde im Jahre 1883 [1] erteilt- und die Anlagentechnik modernisiert wurde, gibt es nur sehr wenig Arbeiten, die die Grundlagen und den Mechanismus untersuchen.

Seit geraumer Zeit wird aus wirtschaftlichen Gründen angestrebt, immer mehr Teile, die als „Gestellware“ bezeichnet werden, in Trommeln zu galvanisieren. Bei der Verwirklichung dieses Vorhabens geht es nicht nur um Verbesserungen bei der seit Jahrzehnten praktizierten Trommelgalvanisierung, sondern vorzugsweise auch darum, umweltfreundliche Technologien einzusetzen, die den Anwendungsbereich erweitern und die Prozeßsteuerung/Prozeßlenkung in die Oberflächenbehandlung einbeziehen.
Viele Teile aus Rundstahl, Draht, Blech, Zinkdruckguß und dgl. sind Massenware; ihre Bedeutung für den Geräte- und Maschinenbau verträgt sich aber selten mit der Qualitätseinstufung, die dem Begriff „Massenware“ hier und dort noch anhaftet.

Geräte zum Massengalvanisieren von Kleinteilen haben heute einen technologischen Stand erreicht, der nicht mehr viele Möglichkeiten der Weiterentwicklung und Verbesserung offenläßt. Neuerungen gibt es noch bei Spezialgeräten, z. B. für extrem kleine Warenmengen und kleine Teile, oder in Richtung weiterer Automatisierung des Prozeßablaufes.

Das Ziel von Maßnahmen zum Einsparen bei der Vorbehandlung ist es, die Wirtschaftlichkeit bei zumindest gleichbleibender Qualität und gleichbleibendem Ausstoß zu erhöhen. Die Möglichkeiten, die sich dazu bieten, bestehen neben einer besseren Ausnutzung der Anlagentechnik, Verringerung des Personalaufwandes und Erniedrigung des Energieverbrauches, aus dem Einsatz von Verfahren, die der Stoff- und Wassereinsparung dienen. Ihre Bedeutung besteht gleichzeitig darin, daß sie den Abwasseranfall und die Entsorgungskosten vermindern oder — im optimalen Falle - vollkommen entfallen lassen.
Der Entwicklungsstand der Verfahrens- und Anlagentechnik, der es ermöglicht, dieses Ziel zu erreichen, ist in verschiedenen technologischen Bereichen sehr unterschiedlich. Während er auf bestimmten Gebieten erst die Stufe der Beseitigungstechnik erreicht hat, ist in anderen schon eine gewisse Minderungs- und in einigen sogar eine Vermeidungstechnik möglich [12] [13].

Schadenfälle aus der Praxis

Chrom

Funktionell verchromt (hartverchromt) Schadenfall f-3.2

Schaden

Im Bereich einer Abdichtung an einer Wellendurchführung (Welle aus Vergütungsstahl hergestellt, feinst geschliffen und mit 40 ym Schichtdicke maßverchromt) traten unzulässige Leckagen auf. Das Dichtungsmaterial bestand aus weichem, elastischem organischem Werkstoff. Der Anpreßdruck gegen die Chromoberfläche war gering, um Reibungsverluste weitgehend auszuschließen. Das Betriebsmedium bestand aus schwach sauer eingestelltem, sauerstoffarmem Deionat von 40 °C, in dem elektrolytisch abgeschiedenes Chrom an sich beständig ist.

Reinstwasser
für die Elektronikindustrie

Laut einem international anerkannten Standard, ist Reinstwasser für die Anwendung in der Halbleitertechnologie geeignet, wenn sein elektrischer Widerstand nicht niedriger ist als 18 Mn •cm. Aufgrund einer gemeinsamen Untersuchung bei den Spezialfirmen für Wasserreinigung Eiga und Plessey wird nun festgestellt, daß die Messung des elektrischen Widerstandes allein noch keine genügende Aussage über die erforderliche Reinheit des Wassers ergibt, da sie den Einfluß der Art und Menge an Verunreinigungen nicht in Betracht zieht. So können z. B. Spurenmetalle durch andere Ionen maskiert sein und beeinflussen den elektrischen Widerstand nicht, obwohl sie in einer für die Reinheit des Wassers schon unzulässigen Konzentration vorhanden sein können. Auch nichtionogene Stoffe organischer oder bakterieller Art wer- den durch den elektrischen Widerstand nicht erfaßt.

Fachgespräch mit Herrn Hans Wilms')

Vor etwa einem halben Jahr wurde von der Firma Wilms bei der Steyr-Daimler-Puch AG in Österreich ein Massengalvanisierungsautomat installiert und in Betrieb genommen. Die Anlage weist verschiedene Besonderheiten auf, die für das Galvanisieren von Massenteilen allgemein interessant sind. Herr Wilms beantwortete einige Fragen, die wir unseren Lesern vermitteln. Mit der Anlage konnten bereits praktische Erfahrungen gewonnen werden.

Bericht über eine Tagung am 15./16. März 1983 an der TH Darmstadt

Die gesamtwirtschaftliche Situation in den Industrieländern ist heute u. a. dadurch gekennzeichnet, daß jährlich Milliardenverluste durch Verschleiß und Korrosion sowie durch dadurch bedingte Aufwendungen an Energie, Instandhaltung und -Setzung, Ersatzteilen und Ausfallzeiten entstehen. Beim Streben, diese Verluste zumindest teilweise aufzufangen, erlangt die anwendungsgerechte Auslegung von Bauteilen und Baugruppen einen sehr hohen Stellenwert. Dabei ist der funktionellen Bauteiloptimierung sowohl hinsichtlich der Konstruktion selbst als auch der verwendeten Materialien die größte Bedeutung beizumessen.

Redaktioneller Bericht über das 5. Ulmer Technische Gespräch am 5. und 6. Mai 1983 in Neu-Ulm

Als Gemeinschaftsveranstaltung der Deutschen Gesellschaft für Galvanotechnik e. V. (DG) und des Vereins Deutscher Druckingenieure e. V. (VDD) fanden in diesem Jahre die schon zur Tradition gewordenen „Ulmer Technischen Gespräche“ statt, bei denen Dr. Bogenschütz als Vorsitzender der DG etwa 100 deutsche Teilnehmer und einen Gast aus Schweden begrüßen konnte. Zweck der Veranstaltung war es, Forderungen der Druckindustrie und Möglichkeiten der Galvanotechnik zu diskutieren, um die Anwendung galvanischer Verfahren und Schichten zu verbessern und um neue Anwendungsmöglichkeiten zu finden. Abgehandelt wurde das Thema in 8 Vorträgen - fünf von Fachleuten aus der Druckindustrie und drei von Galvano-Spezialisten- sowie zwei Diskussionen.

Interview zu einem aktuellen Thema mit Herrn Paul Linnhoff

Die Auslegung von Anlagen zum Massengalvanisieren wird in der Regel vom Anlagenbauer in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbetreiber bestimmt. Die verfahrenstechnischen Parameter, die Produktivität und Qualität beeinflussen, d. h. anwendbare Stromdichte, Streufähigkeit des Elektrolyten, seine Stabilität und anderen Eigenschaften, sind allgemein bekannt und werden beachtet. Auch auf die anlagentechnischen Lösungen legt man viel Wert, optimiert etwa den Warentransport, achtet aufkurze Uberhebzeiten, das Vorhandensein einer automatischen Be- und Entladestation mit Trocknung und einer vollautomatischen Steuerung. Zu kurz kommt dabei allerdings oft ein Faktor, der sowohl für die Wirtschaftlichkeit als auch Qualität von enormer Bedeutung ist: die Konstruktion und Auslegung der eigentlichen Trommel. Man könnte annehmen, daß dies mit dem Umstand zusammenhängt, daß sich der Trommelhersteller nur selten direkt an der Projektion beteiligt und seine Erkenntnisse und Erfahrungen daher nur auf indirektem Weg einfließen. Wir haben deshalb einen Trommelhersteller gebeten, zu einigen Fragen Stellung zu nehmen.

Seit einigen Jahren ist die gesamte Oberflächentechnik auf der Hannover-Messe nur alle 3 Jahre im Rahmen eines speziellen „Oberflächenmarktes'' vertreten. Auf der Messe 1983 (13.-20. April) war dies nicht der Fall und so waren für den Galvanotechniker nur verhältnismäßig wenige Exponate interessant, ausgenommen die Leiterplatten-Technik, die erstmals in der Gruppenschau „microtronic“ zusammengefaßt war, und über die getrennt berichtet wird (s. Seite 758).

1. Einleitung

Die Hersteller elektronischer Geräte gehen in zu- nehmendem Maße dazu über, die Funktion bestückter Leiterplatten nach dem Löten mit Hilfe von Meßautomaten zu prüfen. Der Einsatz von Leiterplatten-Prüfautomaten erfolgt einerseits aus Kostengründen andererseits aber auch weil die Leiterplatten heute teilweise so komplex aufgebaut sind, daß eine manuelle Überprüfung der Funktion kaum noch möglich ist.
Die Kontaktierung der Leiterplatten erfolgt bei der Prüfung in sogenannten Meßadaptern mit Nadeln, die in Hülsen axial beweglich eingebaut sind. Befinden sich auf den Leiterplatten nach dem Löten noch Flußmittelrückstände, so können diese die Kontaktierung der Nadeln stören; es können sich aber auch bei einem Kontaktierungsvorgang Flußmittelpartikel lösen und in die Hülsen fallen, wo sie dann beim nächsten Kontaktierungsvorgang die „Beweglichkeit“ der Nadeln in den Hülsen beeinträchtigen und dadurch Unterbrechungen auf den zu prüfenden Leiterplatten vortäuschen.

Der überwiegende Teil der heute hergestellten durchmetallisierten Leiterplatten wird nach wie vor nach dem „kombinierten Verfahren“ gefertigt und zwar außenstromloses (chemisches) Metallisieren und galvanischer Metallauftrag wie etwa Kupfer, Zinn, Zinn-Blei, Gold und Goldlegierungen.
Nach dem Bohren werden die Lochwände durch ein außenstromlos arbeitendes Kupferbad elektrisch leitfähig gemacht, dabei scheidet sich je nach Verfahren eine Kupferschicht von 0,5-2,5 ym Dicke ab.
Es stehen zwei verschiedene Techniken zur Verfügung. Die Flächengalvanisierung (Panel-Plating) mit Anschlagverkupferung und Flächenverkupferung sowie die Leiterbildgalvanisierung (Pattern- Plating).

Rund 160 Teilnehmer hielten sich am 17. und 18. März 1983 zu dem EIPC-Regional-Seminar über Hybridschaltungen in Bad Grund auf. Mit dem Seminar war auch eine Besichtigung der Firma Hans Kolbe &Co. (Fuba), Unternehmensbereich Gedruckte Schaltungen, in Gittelde verbunden, zu der EIPC- Präsident und Fuba-Geschäftsführer Professor Theodore A. Paßlick eingeladen hatte.
Über die interessanten Vorträge sei nachfolgend auszugsweise berichtet.

Bericht über die Hannover-Messe 1983 von Christian Gg. Enke*)

Mit insgesamt 640 000 Besuchern verzeichnete die Hannover-Messe '83 (13.-20. April) einen Besucherrekord wie zuletzt Ende der 60er Jahre; auch der Anteil der Fachbesucher war in diesem Jahr auf 86 % angestiegen, gegenüber 81 % bei der nach der Zusammensetzung der Ausstellerschaft am besten vergleichbaren Messe 1981.
Erstmals wurde während der Hannover-Messe die Sonderschau „Microtronic - Innovationszentrum Mikroelektronik“ durchgeführt, deren Standort die Halle 12 war, und auf der etwa 70 Firmen und Institute auf rund 1000 m^ Produkte ausstellten, bei denen die Mikroelektronik funktionsbestimmend ist.

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Wer etwas verkaufen will, muß seinen Kunden informieren und ihm Unterlagen für die Kaufentscheidung zur Verfügung stellen.
Ob galvanotechnische Schichten oder Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Teiles angewandt werden, ist auf dessen technischer Zeichnung vermerkt Die Entscheidung darüber liegt beim Konstrukteur, der damit letztlich in die Funktion des Kunden gerät Er ist also die richtige Adresse, an die Informationen geleitet werden müssen.

1. Situation

Der Titel dieses Artikels könnte den Leser dieser Zeitschrift vermuten lassen, hier werde hinreichend Bekanntes erneut präsentiert und ihn veranlassen, sich Interessanterem zuzuwenden. Scheinbar ist das Vorbehandeln hinreichend bekannt; Man entfettet, dekapiert und galvanisiert. Mehr zu tun erscheint als unnötiger Aufwand, der sich in unnötigen Kosten niederschlägt. Wozu also soll man sich mit dem Vorbehandeln beschäftigen?
Die Bedeutung der Vorbehandlung erhält jedoch einen anderen Aspekt, wenn man an funktionell hochwertige und/oder sicherheitsrelevante Teile gegebenenfalls aus weniger gebräuchlichen Werkstoffen denkt und nicht nur die galvanische Schicht sondern das galvanisierte Bauteil, welches eine bestimmte Funktion über lange Zeit hinweg störungsfrei erfüllen soll, betrachtet.

Die außenstromlos arbeitenden Verfahren zur Erzeugung metallischer Überzüge (z. B. chemisches Vernickeln) finden verstärkt Eingang in die Beschichtungstechnik. Dies liegt in der Tatsache begründet, daß die Metallabscheidung unabhängig von einem äußeren elektrischen Feld erfolgt. Dadurch kann eine gleichmäßige Beschichtung von kompliziert geformten Teilen, an Ecken, Kanten, Gewinden, Rohrinnenwänden und bis zu einem gewissen Ausmaß auch in Sacklöchern erzielt werden.
Im Falle der stromlosen Vernicklung kommen dazu noch die für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaften Schichteigenschaften wie Härte, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit etc.

1 Einleitung

In der Luft- und Raumfahrt werden in zunehmendem Maße neben nichtrostenden austenitischen Stählen hochtemperaturfeste Superlegierungen eingesetzt, deren Matrix aus Cobalt oder Nickel besteht.
Obwohl diese Legierungen hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit aufweisen, kann eine galvanische Beschichtung erforderlich sein zur Wiederinstandsetzung von Bauteilen außer Maß oder zur Verbesserung des Verschleißschutzes. Größtmögliche Haftfestigkeit der Schicht auf diesen hochbeanspruchten Bauteilen ist unerläßlich.