Artikelarchiv

Liebe Leser,

vor wenigen Stunden erhielt ich die Nachricht, dass Kurt Reichert, der Herausgeber und Hauptschriftleiter unserer Zeitschrift, völlig unerwartet verstorben ist. Das hat mich sehr betroffen gemacht. Zum einen war Herr Reichert bis auf wenige Wochen gleich alt wie ich, und deswegen hat die Redewendung vom allzu frühen Tod hier für mich wirklich eine reale Bedeutung. Zum anderen habe ich immer, wenn wir uns trafen, auch wenn es nur einmal oder zweimal im Jahr war, gespürt, dass ihm die gute Entwicklung des Redaktionellen Gebiets Mikrosystemtechnik in seiner Zeitschrift ein Anliegen war und dass er sie mit wirklichem Interesse verfolgte. Deshalb werde ich ihn sowohl als Menschen wie auch als engagierten Herausgeber in sehr guter Erinnerung behalten

Die Möglichkeit einer Titanabscheidung bei moderaten Versuchstemperaturen (< 150 °C) wäre ein wichtiger Durchbruch bei der Realisierung eines neuen elektrochemischen Verfahrens zur Herstellung von besonders korrosionsbeständigen Schichtsystemen. Die Entwicklung eines elektrochemischen Beschichtungsprozesses für Titan ist bislang aufgrund verschiedener Schwierigkeiten nicht gelungen. Im folgenden Beitrag soll ein kurzer Überblick zum gegenwärtigen Stand der elektrochemischen Titanabscheidung gegeben werden. Dabei sollen die wichtigsten untersuchten Elektrolytsysteme vorgestellt und die grundlegenden Schwierigkeiten für eine Titanabscheidung aus diesen Systemen besprochen werden.

Die Möglichkeit einer Titanabscheidung bei moderaten Versuchstemperaturen (< 150 °C) wäre ein wichtiger Durchbruch bei der Realisierung eines neuen elektrochemischen Verfahrens zur Herstellung von besonders korrosionsbeständigen Schichtsystemen. Die Entwicklung eines elektrochemischen Beschichtungsprozesses für Titan ist bislang aufgrund verschiedener Schwierigkeiten nicht gelungen. Im folgenden Beitrag soll ein kurzer Überblick zum gegenwärtigen Stand der elektrochemischen Titanabscheidung gegeben werden. Dabei sollen die wichtigsten untersuchten Elektrolytsysteme vorgestellt und die grundlegenden Schwierigkeiten für eine Titanabscheidung aus diesen Systemen besprochen werden.

1 Einleitung und Problemstellung

In Deutschland existieren mehr als 3000 Betriebe der Oberflächenbehandlung aus den Bereichen Galvanotechnik, Leiterplattenindustrie, Beizereien sowie Metallbe- und -Verarbeitung; weltweit sind es ca. 20.000. Die in diesen Betrieben zur Ab- und Prozeßwasserbehandlung eingesetzten Verfahren müssen nach wie vor zum überwiegenden Teil als end- of-pipe-Technologien betrachtet werden, d.h., sie sind dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserteilströme weitgehend vermischt und anschließend (ggf. nach Cyanidoxidation und Chromatreduktion) gemeinsam durch Fällung behandelt werden. Dadurch entsteht ein Schwermetallmischschlamm, der sich aufgrund seiner Zusammensetzung aus mehreren Schwermetallarten in vielen Fällen einer pyrometallurgischen Verwertung entzieht und deshalb deponiert werden muß. Fortschrittliche Verfahren arbeiten mit nach Metallarten getrennten Stoffströmen, was je- doch keine prinzipielle Lösung des Aufbereitungsproblemes darstellt. Diese sollte nach Möglichkeit in einer Metallrückgewinnung sowie in einer Recyclisierung der Reststoffe in Form von Salzen oder Säuren bzw. Laugen bestehen.

Wenn das vorliegende Heft erscheint, hat das Neue Jahr bereits seinen Einzug gehalten und wir stehen wieder mitten in der täglichen Arbeit. Verlag und Schriftleitung wünschen allen Freunden, Lesern, Mitarbeitern und Inserenten ein erfolgreiches, gesundes Neues Jahr! Seit über 100 Jahren ist die Galvanotechnik der älteste angewandte Zweig der Elektrochemie, gekennzeichnet durch eine empirische Entwicklung. Erst seit einigen Jahrzehnten setzte sich die vorher vernachlässigte wissenschaftliche Forschung durch und der letzte Zeitabschnitt brachte beachtliche Erfolge.

Was wird das Jahr uns allen, was wird es der deutschen Galvanotechnik bringen? Voraussagen über zukünftige Entwicklungen und Tendenzen sind immer problematisch, sie haben meist den Beigeschmack der theatralischen Gebärde, die Wahrheit treffen sie selten. Nehmen wir daher den Standpunkt ein, daß uns in der Galvanotechnik ein arbeitsreiches Jahr bevorsteht. Eines aber steht fest, 1967 ist das Jahr der detaillierten Vorbereitungen auf die große Internationale Tagung für Oberflächentechnik, die im Frühjahr 1968 in Deutschland stattfinden wird. Die Deutsche Gesellschaft lür Galvanotechnik ist mit der Durchführung beauftragt vom International Council for Electrodeposition and Metal Finishing, der Vereinigung aller Organisationen der Welt, die sich auf dem Gebiet der Oberflächenbehandlung von Metallen beschäftigen. In dieser Hinsicht hat das Jahr 1967 für uns alle, die wir in der Galvanotechnik tätig sind, eine ganz besondere Bedeutung für die vorbereitenden Arbeiten. Die Oberflächentechniker der ganzen Welt werden 1968 unsere Gäste sein. Hierin liegt die besondere Aufgabe des vor uns liegenden Jahres.

Nickel ist wegen seiner ausgezeichneten funktionellen Eigenschaften in vielen Gegenständen enthalten. Es kann als Legierungsbestandteil oder getrennt z.B. als galvanische Schicht auftreten. Ein gleichwertiger Ersatz ist oft nur schwer möglich. Zum Schutz des Verbrauchers vor vermeidbarem Kontakt mit allergieauslösendem Nickel unterliegen nickelhaltige Gegenstände seit dem 1.7.1993 nach der Lebensmittelbedarfsgegenständeverordnungeiner Kennzeichnungspflicht, wenn sie zwei Voraussetzungen erfüllen:
- Die Teile haben von ihrer Verwendung her nicht nur vorübergehend Kontakt mit dem Körper
- Die Nickelabgabe liegt über einem Grenzwert von 0,5 pg/cm^2/Woche. Dieser gilt als überschritten, wenn nach dem sogenannten Wattebauschtest eine Rotfärbung auftritt.

Nach den Erfahrungen mit diesem Wattebauschtest soll eine einfache Vorprüfung auf die Anwesenheit von Nickel vorgestellt und weitere Probleme angesprochen werden.

Nachdem die EU Direktive 2002/95/EC in Kraft getreten ist, die u.a. die Verwendung von Blei in Lötzinn verbietet bzw. stark einschränkt, ist die Frage nach dem analytischen Nachweis von Bleikontaminationen gestellt. Ob eine abgeschiedene Lötzinnschicht bleifrei ist, lässt sich mit Röntgenfluoreszenz bis zu einer Grenze von deutlich unter 0,1 Masseprozent bei üblichen Schichtdicken von einigen Mikrometern feststellen. Dieser Zahlenwert - < 0,1% Blei - gilt momentan auch als Favorit für einen noch festzulegenden Grenzwert. Der vorliegende Beitrag untersucht die Voraussetzungen, diese analytische Aufgabenstellung mit den für die Schichtanalyse eingesetzten Geräten zu lösen. Dabei zeigen sich qualitative Unterschiede je nachdem, ob ein hochauflösender Halbleiterdetektor oder ob ein Proportionalzählrohr zum Strahlungsnachweis eingesetzt wird. // 

After the EC directive 2002/95/EC became effective, which prohibits or strongly restricts the use of lead in solder, the question of analytically detecting lead contamination arose. X-ray fluorescence can be used to determine whether a solder coating is free of lead, down to a limit of significantly less than 0.1 percent by mass at typical coating thicknesses of a few micrometers. This numeric value of < 0.1 % lead is currently also the favorite for a yet to be determined limit value. This article investigates the requirements for solving the analytical task, using instruments employed for coating analysis. Qualitative differences can be observed depending on whether a high-resolution semiconductor detector or a proportional counter tube is used for detecting the radiation.

Teil 2: Die Rolle von Chrom (lll) und Fremdsäuren

Fortsetzung aus Heft 11/99

1 Der Kathodenfilm

In früheren Arbeiten wurde die stufenartige Reduktion von Chrom an der Kathode durch entsprechende Polarisationskurven von Chrom(VI)-Lösungen mit unterschiedlichem Anteil an Fremdionen dargelegt [1,2], Aufbauend auf der Annahme, dass jeder Bereich der Polarisationskurve {Abb. 1) eine Stufe der Chrom(VI)-Reduktion mit einem bestimmten Oxidationsgrad darstellt, geht der Autor von folgendem Verlauf der Reduktion aus: Unter den gegebenen Bedingungen bildet sich zunächst ein Kathodenfilm mit Ionen der höchsten Oxidationsstufe.

Teil 1: Grundlegende Elektrolytkomponenten, Literaturübersicht über den Mechanismus der galvanischer Verchromung

1 Einleitung

Die Entdeckung der kathodischen Abscheidung von Chrom aus Chrom(VI)-Säurelösungen fällt auf die zweite Hälfte des letzten Jahrhunderts, als Geuther [1] im Jahre 1854 Chromüberzüge aus saurer Lösung mit einem bestimmten Anteil an Fremdsäuren erhielt.
Alleine die Möglichkeit der kathodischen Abscheidung von Chrom aus Lösungen, in denen das Metall als komplex gebundenes Anion vorliegt, rief damals erhebliche Zweifel hervor. Jedoch haben zahlreiche weitere Arbeiten zu diesem Thema die Entdeckung bestätigt, wobei festgestellt wurde, daß dabei die Reinheit des Elektrolyten eine entscheidende Rolle spielt. Weiter wurde festgestellt, daß aus chemisch reinen Chrom(VI)-Säurelösungen das Metall praktisch nicht abscheidbar ist, beziehungsweise sich ein schwamm- artiger Überzug mit Einschlüssen von Chrom(lll)-Hydroxid bildet. Enthält die Lösung geringfügige Mengen an Fremdionen, wie SO/', CI', F', U.S.W., verläuft der Chromabscheidungsprozeß mehr oder weniger in der gewünschten Weise.