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Umicore Metal Deposition Solutions (MDS) in Schwäbisch Gmünd hat einen Silber-Grafit-Dispersionselektrolyten für die Beschichtung von Steckverbinderkontakten in Hochstromanwendungen entwickelt. Diese können in Ladesteckern zum Schnellladen von E-Autos zum Einsatz kommen und 50.000 Steckzyklen überstehen. Die mit dem Elektrolyten Arguna C-100 abgeschiedenen Silberdispersionsschichten erweisen sich auch bei erhöhten Temperaturen als äußerst stabil. Sie erfüllen damit die erhöhten Anforderungen im Bezug auf Zuverlässigkeit und Langlebigkeit für Steckverbinderkontakte. Somit hat diese Beschichtung das Potential sich als neuer Standard für Hochstromanwendungen durchzusetzen.

Galvanisch abgeschiedene Dispersionsschichten finden ihre breite Anwendung in den Kontaktsystemen von Schaltanlagen der Siemens AG. Nachdem das Technologiezentrum Oberfläche (TZO) Berlin der Siemens AG geschlossen wurde, wurde das Konzept des komplexen elektrochemischen Prozesses und der elektrolytspezifischen Anlagentechnik optimiert. Diese siemensinterne Single-Source-Technologie hat eine langjährige Expertise und wurde zur Firma Pieper Oberflächentechnik Hermsdorf GmbH transferiert, welche die hohen Anforderungen an das Schichtsystem und die Schicht selbst erfolgreich umsetzt.

Beizen ist bei der Bauteilvorbehandlung elementar. Zugleich kann dabei Wasserstoffversprödung auftreten, der mit Inhibitoren entgegengewirkt werden kann. Die neue DIN-Norm 50940 Teil 2 soll zukünftig einen anwendungssicheren Rahmen bilden. Bauteilreinigungsprozesse, insbesondere Vorbehandlungsprozesse erfahren in der operativen Praxis mitunter eine nur eingeschränkte Aufmerksamkeit in der Prozessüberwachung. Dieses steht im Widerspruch zur technischen Bedeutung von Vorbehandlungsprozessen. Sind sie doch verantwortlich für die Beseitigung von störenden Verschmutzungen, Adsorptionsschichten, Oxid- und Zunderschichten bzw. Walzhäuten während der Beschichtungsprozesse. Vorbehandlungsprozesse gewährleisten eine optimale Haftfestigkeit der Beschichtung und gehen damit indirekt in die Applikationseigenschaften des Bauteils ein.

Die mechanischen Eigenschaften und der Verschleiß von Goldschichten sind Gegenstand des letzten Kapitels der Serie zur elektrolytischen Goldabscheidung. Teil 7 (erschien in Ausgabe 12-2012) beinhaltete Angaben zur Härte, den inneren Spannungen und der Duktilität von verschiedenen Goldschichten sowie zu den jeweiligen Messmethoden. In dem nun folgenden Teil 8 wird auf Reibung und Verschleiß näher eingegangen. Darin werden Prüfvorschriften beschrieben, Verschleißmechanismen vorgeschlagen sowie das Abriebverhalten verschiedener Goldschichten verglichen.

The mechanical properties and wear behaviour of gold deposits form the subject of this, the last chapter in this series on the electrodeposition of gold. Part 7 (published in issue 12-2012) covered hardness, ductility and internal stress of a range of gold deposits as well as the experimental methods used for measurement of these parameters. In the part 8 following now, the topics of friction and wear are covered in greater detail. Test protocols are described and some wear mechanisms are proposed. The wear properties of a range of gold coatings are compared.

Die Spülung der Werkstücke in der Oberflächenbranche mit Wasser zwischen bzw. nach dem nasschemischen
Prozessschritt beeinflusst direkt die Beschichtungsqualität. Der Einsatz qualitativ hochwertigen Spülwassers und hoher Quantitäten zur Erzielung höchster Beschichtungsqualitäten steht konträr zu dem steigenden Kostendruck, gerade in Hochlohnländern. Hinzu kommen gesetzliche Anforderungen an umweltschonende und somit abwasser- und abfallarme Prozesse in der Oberflächentechnik (Stand der Technik). Wie die Spülwassermenge berechnet wird, wie der Spüleffekt verstärkt wird und welche Anforderungen an die Spülwasserqualität heutzutage gestellt werden, soll der erste Teil dieses Beitrages beantworten.

1. Silber

2. Gold

3. Platinmetalle

Bei stromführenden Steckverbindungen in der Elektroenergietechnik ist der Einsatz von Kontaktschmiermitteln Stand der Technik. Als Alternative dazu sollten selbstschmierende Dispersionsschichten galvanisch abgeschieden und anschließend charakterisiert werden. Im Rahmen der Arbeit war es möglich, verschiedene als Festschmierstoffe bekannte Partikel (Grafit, hBN, MoS₂, WS₂, Bi₂S₃ und SnS) in eine Silbermatrix einzubauen. Ag-Grafit wurde hierbei als Referenzsystem zur Beurteilung des Reib- und Verschleißverhaltens der weiteren Partikel herangezogen. Während sich bei Schichten mit hBN, Bi₂S₃ und SnS tribologisch keine Verbesserung gegenüber Reinsilber ergaben, zeigen vor allem Schichten, in welche WS₂ und MoS₂ eingebaut wurden, vielversprechende tribologische Eigenschaften.

Eine optimale Prozessführung ist entscheidend für guten Korrosionsschutz und dekoratives Aussehen

Die korrekte Prozessführung für Passivierungen von Zink-Nickeloberflächen hat einen entscheidenden Einfluss auf den resultierenden Korrosionsschutz. Die genaue Einhaltung der Passivierungsparameter wie Konzentration, Temperatur, Zeit und pH-Wert beeinflusst die Ausbildung der Passivierungsschicht, was für den hohen Korrosionsschutz einer Zink-Nickelschicht erforderlich ist. Passivierungsschichten können transparent, irisierend, schwarz oder auch blau ausgebildet werden. Eine zu aggressive Passivierung, aber auch die Zink-Nickelschicht selber kann, z.B. durch einen zu hohen Nickelgehalt, zu einem drastischen Einbruch des Korrosionsschutzes (frühe Rotrostbildung) führen. Wie schon bei Zinkpassivierungen seit vielen Jahren bekannt ist, haben auch bei Zink-Nickeloberflächen Verunreinigungen (Eisen) und auch eine erhöhte Zinkkonzentration einen negativen Einfluss auf die Schichtbildung und müssen im Prozess eng kontrolliert werden (Ionenaustauscher). Eine gute Spültechnik und Teilebewegung sind für eine homogene Oberfläche erforderlich. Der Vortrag beschreibt die wichtigsten Parameter der Prozessführung und ihre Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit der Passivierungen. Auch ökonomische und ökologische Aspekte werden betrachtet.//
The correct process management for the passivation of zinc-nickel surfaces has a decisive impact on the resulting corrosion protection. The exact adherence to the passivation parameters such as concentration, temperature, time and pH value, are affecting the formation of the passivation layer, which Is necessary for the high corrosion protection of a zinc-nickel layer. Passivation layers can be made transparent, iridescent, black or also blue. A too aggressive passivation, and also the zinc-nickel layer itself, having an excessive nickel content, can lead to a drastic decline of the corrosion protection (early red rust formation). As is known for many years from zinc passivation of zinc-nickel surfaces, impurities (iron) and an increased zinc concentration have a negative impact on the layer formation. Thus they must be tightly controlled (ion exchangers). A good rinsing technique and particle movement are required to achieve homogeneous surfaces.The lecture describes the most important parameters of the process management and their implications for the efficacy of the passivations. Economical and ecological aspects are considered as well.

In den Jahren 2017 und 2018 wurde die DIN 50957 „Prüfung galvanischer Bäder Galvanisierungsprüfung mit der Hull-Zelle“ vom DIN-Ausschuss NA 062-01-61 AA routinemäßig überprüft und hinsichtlich neuer Erkenntnisse angepasst. Das beinhaltete eine Zweiteilung dieser Norm. Teil 1 (DIN 50957-1:2016-02, Teil 1: „Standard-Hull-Zelle“) beruht im Wesentlichen auf der DIN 50957:1978 und beschreibt die Standard-Hull-Zelle. Teil 2 (DIN 50957-2:2019, Teil 2: „Spezielle Prüfzellen“) umfasst insbesondere eine gegenüber der Standardzelle verlängerte Version der Hull-Zelle (als Lang-Zelle bezeichnet) sowie zusätzlich gewinkelte Kathodenbleche. Im Rahmen der Bearbeitung der DIN 50957-1 und -2 erfolgten Simulationen zur primären und sekundären Stromdichteverteilung dieser beiden Hull-Zellen mit dem Simulationsprogramm COMSOL Multiphysics® (electrochemical modul). Zusätzlich wurden die Simulationen mit experimentellen Untersuchungen verglichen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass durch eine Simulation wesentlich schneller Stromdichteverläufe z.B. bei Geometrieänderungen der Hull-Zellen erhalten werden als mit dem Bau von Testzellen.

Wegen der großen Bedeutung galvanischer Goldoberflächen für technische und dekorative Anwendungen wird in einer Folge von Veröffentlichungen der aktuelle Stand zu Elektrolyttypen und Abscheidungsparametern zusammengefasst. Die Reihe beginnt mit den Daten zur Abscheidung aus alkalischen und neutralen Elektrolyten und wird mit den sauren Lösungen sowie der Beschreibung der außenstromlosen Vergoldung und weiteren Aspekten fortgesetzt. Typische Elektrolytzusammensetzungen und Prozessparameter sollen einen grundsätzlichen Eindruck über die technischen Daten vermitteln und als Basis für detailliertere Recherchen dienen.

Wegen der geforderten langen Einsatzzeiten von Steckverbindungen werden diese mit Kontaktschmiermittel vorbehandelt. Als Alternative hierzu wurden Silber-Dispersionsschichten mit verschiedenen Trockenschmierstoffen als Dispersoide auf ihre Eignung zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit stromführender Steckverbindungen untersucht.
Einleitung: Der Trend zur Miniaturisierung in der Elektrotechnik und die daraus resultierende Leistungssteigerung stellt insbesondere für die Beschichtung von stromführenden Steckverbindungen eine zunehmende Herausforderung dar. Steckverbindungen mit hohen Steck- oder Reibzyklenzahlen werden, um den Reibverschleiß im Betrieb gering zu halten, in vielen Fällen mit einem Kontaktschmiermittel vorbehandelt. Damit die geforderten Einsatzzeiten von zum Teil mehreren Jahrzehnten erreicht werden können, muss das Kontaktschmiermittel langzeitstabil und temperaturbeständig ausgelegt sein. Aus diesen Gründen werden als Schmiermittel meist Fluorchemikalien eingesetzt, die sowohl in der Herstellung als auch in der Entsorgung kritisch sind.

Zinnwhisker sind spontan wachsende, meist einkristalline Filamente mit einem Durchmesser von wenigen μm und einer Länge von bis zu mehreren mm. Sie entstehen vorwiegend auf galvanisch verzinnten Kupfersubstraten, die der vorherrschenden Technologie beim Verbauen integrierter Schaltungen entspricht. Aufgrund ihrer Dimensionen stellen Whisker ein ernsthaftes Problem für die Zuverlässigkeit solcher Bauteile dar, denn infolge der Miniaturisierung von Elektronik sind sie so groß, dass sie Kurzschlüsse und Ausfälle gesamter Gerätschaften verursachen können. Der Artikel zeigt, dass das Verhältnis zwischen Kristallerholungsprozessen und intermetallischer Phasenbildung das Whiskerwachstum bestimmt.

Der Eloxalprozess (Elektrische Oxidation von Aluminium) auch Anodisationsprozess genannt, hat im Laufe seiner Geschichte eine bemerkenswerte Entwicklung durchlaufen: Von seinen Anfängen als dekoratives Verfahren hin zu einem unverzichtbaren Prozess in verschiedenen Industriezweigen. Fortlaufende Forschung und Entwicklung haben dazu beigetragen, den Prozess zu verfeinern und ihn zu einem Schlüsselverfahren für die Verbesserung der Eigenschaften von Aluminiumoberflächen zu machen. Der Eloxalprozess wurde im späten 19. Jahrhundert entdeckt, als Forscher die elektrochemischen Eigenschaften von Aluminium erforschten. Es wurde festgestellt, dass eine Behandlung von Aluminium mit elektrischem Strom und bestimmten Säuren zur Bildung einer oxidischen Schicht führte. Im Verlauf des 20.Jahrhunderts wurden die Eloxalprozesse weiter verbessert und verfeinert, um die Qualität der erzeugten Schichten zu optimieren. Dies beinhaltete die Entwicklung spezifischer Elektrolyte, Optimierung der Prozessparameter und Verbesserung der Kontrollmethoden.

Dieser Bericht befasst sich mit den Auswirkungen der 2007 erlassenen REACh-Verordnung auf die Oberflächenveredelungsindustrie, insbesondere im Bereich der elektrolytisch erzeugten Chrommetallabscheidung. Er beleuchtet die Vielfältigkeit der Verwendungen und Entstehungsszenarien dieses Gefahrenstoffes und versucht die Fülle der einander oft widersprechenden, oft auch unplausiblen Informationen und Daten zu bewerten und zu ordnen. Die fragwürdigen Beurteilungen durch verschiedene Kreise und Institutionen sollen möglichst objektiv untersucht werden, da sie immer wieder zu Verunsicherungen in der Industrie sowie in der Bevölkerung der EU geführt haben und weiterhin führen. //
This publication is dealing with the impacts caused by REACh legislation of 2007. In particular it shall be focused on surface sector. The assessment highlights the uses and in-situ ways of formation of this hazardous substance. It is going to try to sort and assess as many information as possible – may they be contradictory or implausible. Even questionable evaluation of different parties and institutions shall be investigated and reviewed objectively – in par- ticular because they often resulted in uncertainty for industry and broad public, which is case again and again.

Ständig steigende Korrosions- und Belastungsanforderungen in der Automobilindustrie erfordern neue Wege in der Beschichtungstechnologie. Galvanische und Zinklamellenprozesse werden heutzutage, je nach Anforderung zur Erzielung eines kathodischen Korrosionsschutzes, sowie dekorativer und tribologischer Eigenschaften (Härte, Reibungszahlen, Verschleißbeständigkeit) herangezogen. Der Beschichtungsprozess unterscheidet sich hierbei signifikant. Während in der Galvanikanlage der Beschichtungsvorgang mittels Trommeln bzw. Gestellen in wässrigen Elektrolyten durch Stromfluss erfolgt, werden die Beschichtungen der Lamellensysteme (Base-, Top Coats, derzeit überwiegend auf Lösungsmittelbasis) in Zentrifugen und Spritzanlagen stromlos durchgeführt. Die üblicherweise in der Galvanotechnik verwendeten Zentrifugen zum Trocken und Auftragen der Versiegelungen sind für die Lamellensysteme ungeeignet. Jeder Beschichtungsprozess hat seine spezifischen Vor- und Nachteile. So sind beispiels- weise Zink-Nickelschichten deutlich härter und abriebbeständiger als Zinklamellenbeschichtungen, die verhältnismäßig weich sind. Top Coats, die in entsprechenden, auf Zinklamellen abgestimmten Zentrifugen appliziert werden, erreichen Schichtdicken von > 3 μm und sind damit deutlich höher als die von Versiegelungen (1–3μm) wie sie üblicherweise in Galvanikanlagen aufgebracht werden. Dadurch weisen diese Top Coats eine hohe Barrierewirkung auf, sowie eine gute Chemikalienbeständigkeit gepaart mit tribologischen und dekorativen Eigenschaften. Kombiniert man die Stärken der jeweiligen Prozesse, kann man ganz neue Applikationsbereiche erschließen. //

Constantly increasing corrosion and load requir ments in the automotive industry require new approaches in coating technology. Nowadays, galvanic and zinc flake processes are used to achieve cathodic corrosion protection as well as decorative and tribological properties (hardness, friction coefficient, wear resistance), depending on the requirements. The coa- ting process differs significantly in this respect. Whereas in the electroplating plant the coating process is carried out by means of drums or racks in aqueous electrolytes by current flow, the coatings of the lame la systems (base and top coats, currently predomi- nantly solvent-based) are carried out in centrifuges and spraying plants without current. The centrifuges normally used in electroplating for drying and applying the seals are unsuitable for lamella systems. Each coating process has its specific advantages and disadvantages. For example, zinc nickel coatings are much harder and more abrasion resistant than zinc flake coatings, which are relatively soft. Top Coats, which are applied in appropriate centrifuges matched to zinc flakes, achieve layer thicknesses of > 3μm and are thus significantly higher than those of seal- ants (1–3 μm) as they are usually applied in electro- plating plants. As a result, these top coats have a high barrier effect and good chemical resistance combined with tribological and decorative properties. By combining the strengths of the respective processes, completely new application areas can be opened up.

Die Verfahrenstechnik der Schüttgutgalvanik wird zum besseren Verständnis in folgende Modelle zerlegt: Modell Schüttgut, Modell Schüttgutbewegung, Modell Hydrodynamik, elektrochemisches Modell, Verteilungsmodell und Kristallisationsmodell. Da- bei kann man feststellen, dass der Wissensstand der einzelnen Teilgebiete sehr unterschiedlich ist. Die Wissenslücken sind umso schwieriger auszugleichen, weil an einem optimalen Prozess viele unterschiedliche Fachleute beteiligt sind. Maßnahmen zur Prozessoptimierung der Schüttgutgalvanik sind aber schon gegeben. //

Process engineering of barrel plating for a better understanding is broken down in several models: model bulk goods, model movement of bulk goods, model hydrodynamics, electrochemical model, model of distribution and model of electrocrystallisation. The level of education for the several models is very different. Process optimization is difficult because many experts are involved. The fundamental possibilities for process optimization are given.

Ständig steigende Korrosions- und Belastungsanforderungen in der Automobilindustrie erfordern neue Wege in der Beschichtungstechnologie. Galvanische und Zinklamellenprozesse werden heutzutage, je nach Anforderung zur Erzielung eines kathodischen Korrosionsschutzes, sowie dekorativer und tribologischer Eigenschaften (Härte, Reibungszahlen, Verschleißbeständigkeit) herangezogen. Der Beschichtungsprozess unterscheidet sich hierbei signifikant. Während in der Galvanikanlage der Beschichtungsvorgang mittels Trommeln bzw. Gestellen in wässrigen Elektrolyten durch Stromfluss erfolgt, werden die Beschichtungen der Lamellensysteme (Base-, Top Coats, derzeit überwiegend auf Lösungsmittelbasis) in Zentrifugen und Spritzanlagen stromlos durchgeführt. Die üblicherweise in der Galvanotechnik verwendeten Zentrifugen zum Trocknen und Auftragen der Versiegelungen sind für die Lamellensysteme ungeeignet. Jeder Beschichtungsprozess hat seine spezifischen Vor- und Nachteile. So sind beispiels- weise Zink-Nickelschichten deutlich härter und abriebbeständiger als Zinklamellenbeschichtungen, die verhältnismäßig weich sind. Top Coats, die in entsprechenden, auf Zinklamellen abgestimmten Zentrifugen appliziert werden, erreichen Schichtdicken von > 3 μm und sind damit deutlich höher als die von Versiegelungen (1–3μm) wie sie üblicherweise in Galvanikanlagen aufgebracht werden. Dadurch weisen diese Top Coats eine hohe Barrierewirkung auf, sowie eine gute Chemikalienbeständigkeit gepaart mit tribologischen und dekorativen Eigenschaften. Kombiniert man die Stärken der jeweiligen Prozesse, kann man ganz neue Applikationsbereiche erschließen. //

Constantly increasing corrosion and load requirements in the automotive industry require new approaches in coating technology. Nowadays, galvanic and zinc flake processes are used to achieve cathodic corrosion protection as well as decorative and tribological properties (hardness, friction coefficient, wear resistance), depending on the requirements. The coating process differs significantly in this respect. Whereas in the electroplating plant the coating process is carried out by means of drums or racks in aqueous electrolytes by current flow, the coatings of the lamella systems (base and top coats, currently predominantly solvent-based) are carried out in centrifuges and spraying plants without current. The centrifuges normally used in electroplating for drying and applying the seals are unsuitable for lamella systems. Each coating process has its specific advantages and disadvantages. For example, zinc nickel coatings are much harder and more abrasion resistant than zinc flake coatings, which are relatively soft. Top Coats, which are applied in appropriate centrifuges matched to zinc flakes, achieve layer thicknesses of > 3μm and are thus significantly higher than those of sealants (1–3 μm) as they are usually applied in electroplating plants. As a result, these top coats have a high barrier effect and good chemical resistance combined with tribological and decorative properties. By combining the strengths of the respective processes, completely new application areas can be opened up.

In Teil 1 in Ausgabe 10/2021 ab S. 1315 ging es um 2D-Simulationen, mit denen der Einfluss einer Dimensionsverringerung, verkleinerter Elektroden und Zellen sowie segmentierter Elektroden auf die Stromdichteverteilung der Hull-Zelle geprüft wurde. Des Weiteren wurde eine mehrfache Kerbstruktur mit weiter verkleinerten Vertiefungen der Kathode mit einbezogen. Die 3D-Simulationen, die in diesem 2. Teil beschrieben werden, wurden an der Standard-Hull-Zelle begonnen, deren Bodenplatte sowie isolierende Begrenzungen nacheinander entfernt wurden, was schließlich zur Simulation der Stromdichte-Verteilung der Winkelelektroden führt.

Im ersten Teil des Berichtes wurden die Grundlagen zur Spültechnik und die steigenden Anforderungen an die Spülwasserqualität erläutert. In zweiten Teil wird berichtet, welche besonderen Anforderungen an die unterschiedlichen Branchen gestellt werden, wie typische Fehlerbilder aussehen und welche Ursachen dahinter stecken.

In vorliegender Arbeit werden nickelbasierte Legierungsbeschichtungen (Ni-Co, Sn-Ni und Ni-W) mit unterschiedlichen Mikrostrukturen unter Gleichstrom- und Pulsstrombedingungen produziert. Diese Legierungen sind als potentieller Ersatz für chrombasierte Beschichtungen interessant, insbesondere für Hartchrom. Ein Ersatz für Hartchrombeschichtungen muss die wesentliche Voraussetzung, eine hinreichende Härtewerte zu liefern, erfüllen. Für einige Gleitverschleißanwendungen ist nicht unbedingt die gleiche Härte wie für Hartchrom erforderlich, sondern die Zähigkeit der Schicht kann kritischer sein. Die Wirkungen der Pulsparameter (Pulswellenform, Pulsfrequenz und durchschnittliche Stromdichte) auf die Abscheidungsstruktur und -eigenschaften dieser drei Systeme wurden untersucht. Die Pulssequenzen wurden auf Basis der Ergebnisse elektrochemischer Messungen und numerischer Prozesssimulation definiert. Die Oberflächenmorphologie, Mikrostruktur und Mikrohärte der Abscheidung wurden mit den angewandten Pulsparametern korreliert. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass die Anwendung von Pulse Plating die Eigenschaften der Beschichtungen wesentlich verändern. Die dadurch entstehenden Schichten wiesen eine nanokristalline Mikrostruktur, verbesserte Schichtkompaktheit und Härte der nickelbasierten Legierungsabscheidungen auf.

Chemisch reduktive Verfahren werden zur Abscheidung von Nickel-Phosphor-Schichten vorwiegend für die Automobil-, die Elektronik- und die Telekommunikationsindustrie in weitem Umfang großtechnisch eingesetzt. Die Reduktionsabscheidung besaß lange Zeit verfahrensspezifische Vorteile wie hohe Härte und Verschleißfestigkeit als auch hohe Korrosionsfestigkeit der daraus hergestellten Schichten. Der Phosphorgehalt variiert typischerweise zwischen 2 und 15 %. Die Nachteile der Reduktionsverfahren waren und sind ihre Instabilität gegenüber Fremdpartikelkontaminationen, die zur autokatalytischen Zersetzung des Elektrolyten führen kann, sowie die aufwändige Elektrolytkontrolle. Am schwersten wiegt aber die geringe Abscheidegeschwindigkeit, die Prozesstemperaturen von über 80 °C erfordert, um überhaupt annähernd akzeptable Abscheidegeschwindigkeiten zu erzielen.

Hochpräzise Metallverarbeitung spielt in dem industriell-gewerblichen Bereich eine gewichtige Rolle – aber was wäre die Präzision wert ohne das Finish einer Oberflächenbehandlung auf dem aktuellen Stand der technischen Möglichkeiten, die weit über mechanisches Schleifen und Polieren hinausgeht?

Aluminiumbauteile werden seit Jahren erfolgreich mit Chrom(III)-haltigen Passivierungen behandelt. In der Produktion wird ein robustes Verfahren mit guter Reproduzierbarkeit gefordert. Hierfür ist es notwendig, den gesamten Prozess von der Vorbereitung der Oberfläche in Entfettung, Beize und Dekapierung über die Passivierung bis hin zur Trocknung zu verstehen und zu berücksichtigen. Das Verfahren ist etabliert und hat Einzug in verschiedene Normen gehalten, muss aber zugleich immer höheren Qualitätsansprüchen genügen. Gerade im Fall der korrosionsanfälligen und hochlegierten Aluminiumlegierung EN AW-2024 T3 wird deutlich, welche Rolle die einzelnen Schritte des Beschichtungsprozesses haben, und dass die Anwendungsparameter exakt aufeinander abgestimmt werden müssen, um ein zufriedenstellendes und auf die hohen Ansprüche zugeschnittenes Endergebnis zu erreichen.

Der etablierte CASS-Test kann Nickel-Chrom-Korrosionsschutzsysteme in Chrom(VI)-Verfahren prozesssicher auf Funktionsfähigkeit überprüfen. Mit dem Technologiewechsel zu Chrom(III)-Beschichtungsprozessen wurden Simulationsverfahren zur Anpassung des CASS-Tests durchgeführt. Dabei wurden auch Erkenntnisse über eine Chrom(VI)-freie Passivierung gewonnen, die die Korrosionsbeständigkeit von Chrom(III)-Verfahren weiter verbessern dürfte. Grundlagen des aktiven Korrosionsschutzsystems:Das Korrosionsschutzsystem Nickel-Chrom für Automobil-Exterieur-Anwendungen ist sehr komplex. Es basiert auf einer mehrlagigen Nickelschicht mit einer hellen Chromendschicht, die traditionell aus chrom(VI)-haltigen Elektrolyten abgeschieden wird.

Die gezielte Elimination von unerwünschten Kat- und Anionen aus Rohwassern zum Zwecke der Wasseraufbereitung erfolgt durch Abtrennung der Ionen mit Ionenaustauschern oder mit dem Membranverfahren. Als typisches Beispiel sei die Herstellung von VE-Wasser oder die Kreislaufführung von Spülwassern mit Ionenaustauscherharzen genannt. Die gezielte Elimination von unerwünschten Stoffen und von Schwermetall-Ionen aus Spül- und Abwässern erfolgt durch Fällung, Flockung, Schlammabtrennung und schließlich mittels Ionenaustauscherharzen. //

The target of eliminating unwanted kations and anions in raw waters for water purification purposes is based on ion separation in ion exchangers or the membrane method. A typical example is the production of VE water or the recycling of rinse water by means of ion exchange resins. The targeted elimination of unwanted materials and ions of heavy metals in rinse and waste waster is carried out by precipitation, flocculation, sludge separation and finally by ion exchanger resins.

Sie kennen doch sicher die Geschichte über die Bewertung eines halb gefüllten Glases. Der Pessimist sagt, das Glas sei halb leer. Der Optimist meint, es sei halb voll. Der Realist sagt, dass das Glas doppelt so groß sei, wie es sein müsste. Als uns unsere Kanzlerin, um den Faden weiter zu spinnen, in ihrer Neujahrsansprache auf ein schwieriges 2013 vorbereitete, war sie also ganz Pessimist....

Durch Umschmelzen lassen sich dünne, gleichmäßige und porenfreie (porenarme) Zinnschichtdicken mit geringer Fertigungstoleranz erzeugen, die auf Grund ihrer niedrigen Rauheit eine gute Prozessierbarkeit in der Umformtechnik gewährleisten. Darüber hinaus zeichnen sich die umgeschmolzenen Zinnschichten durch eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit, einen hohen Glanzgrad sowie gute Löteigenschaften aus. Untersucht wurden verschiedene Charakteristika von zwei Zinnschichten, wie Substrat, Umschmelztemperatur, Aussehen, Elementzusammensetzung und -verteilung, Lötverhalten, Abscheidebedingungen oder Art der Nachbehandlung. Bei Verwendung einer Nickelzwischenschicht ohne Additiv sowie bei niedrigen Chloridgehalten wird zum Beispiel eine geringe Neigung zur Verfärbung der Schichten beobachtet. Mit steigendem Chlorid- und Additivgehalt nimmt die Unregelmäßigkeit in der Form der intermetallischen Phase mit entsprechendem Einfluss auf die Metalloberflächen zu. Beim Umschmelzen unter Stickstoffatmosphäre kann die Verfärbung vermieden werden.

Use of reflow melting allows the formation of thin and uniform tin coatings which are non-porous (or of low porosity) and can be produced to tight tolerances. Their low roughness and amenability to processing involving deformation are equally attractive features. In addition, such re-melted tin coatings exhibit improved resistance to oxidation, increased brightness and improved solderability. Two tin coatings were studied in terms of various characteristics such as substrate effects, re-melting temperature, appearance, elemental composition and element distribution as well as solderability, deposition conditions and the effect of post-treatment. Use of an additive-free nickel interlayer with low chloride concentration, for example, resulted in coatings with low propensity to tarnishing. With increased chloride and additive concentrations, an increase in non-uniformity was observed arising from an intermetallic phase with a corresponding effect on the metal surface. By using a nitrogen atmosphere for the re-melting process, tarnishing can be avoided.

ABS-Kunststoffe werden für dekorative und funktionelle Zwecke, d. h. zum Schutz vor Medien und mechanischen Einflüssen durch Kunststoffgalvanisieren oberflächenveredelt. Als Vorbehandlung zur Kaverenbildung erfolgt bei ABS-Bauteilen das Beizen mit Chromschwefelsäure. Cr(VI)-Verbindungen wurden allgemein als toxisch und krebserregend eingestuft und sind entsprechend der EU-REACH-Richtlinien aus allen Prozessen und Produkten zu eliminieren. Der Beitrag beschreibt ein Cr(VI)-freies Modifizierungsverfahren zur Kunststoffgalvanisierung von ABS ohne ein Beizen. In einem vorgelagerten Schritt wird das ABS-Bauteil oberflächenaktiviert, indem die oberflächlich zugänglichen Doppelbindungen der fein verteilten Phase aus Polybutadien oder Butadien-Acrylnitril-Copolymer des ABS in ein Oxiran überführt, d. h. epoxidiert werden. Anschließend wer- den diese Epoxy-Gruppen mit einem Polyamin modifiziert. Die folgenden Schritte werden wie im klassischen Galvanisierungsverfahren weitergeführt. Das so oberflächenmodifizierte Formteil wird in einem Bad z. B. mit Pd-Ionen behandelt, die anschließend zu Edelmetallkeimen reduziert werden. Als abschließender Schritt vor der stromgeführten Galvanisierung wird nach bekanntem Verfahren stromlos eine geschlossene Nickelleitschicht erzeugt. Der Gitter- schnitt-Test sowie der Klebebandabzug-Test belegen eine sehr gute Haftfestigkeit zwischen ABS-Substrat und Nickelleitschicht. //
ABS plastics are improved by plastic galvanization for decorative and functional purposes to protect the surface against the influences of media and mechanical damage. In a first step ABS parts are commercial- ly treated by an etching process with chromo sulfuric acid to form caverns. Cr(VI) compounds are commonly classified as toxic and carcinogen and have to be eliminated out of all processes and products concerning the EU-REACH directives. This paper presents a Cr(VI) free modification process for the plastic galvanization of ABS surfaces without an etch- ing process. First the ABS part is surface activated by transformation of double bonds of the fine distributed phase consisting of polybutadiene or butadiene-acry- lonitril copolymer of the ABS which are accessible on the surface into an oxirane group i. e. by epoxidation. Then these epoxy groups are modified with a poly- amine. The following steps could be continued like the classical galvanization process. The surface-modi- fied part was treated in a bath with e. g. Pd ions which were reduced afterwards to obtain noble metal seed. As final step before current regulated galvanization there was generated a closed Ni layer currentlessly with the well-known process. The crosscut adhesion test as well as the adhesive tape test had shown an ex- cellent bond strength between the ABS substrate and the Ni layer.

Dieses Kapitel gibt einen kurzen Überblick über die Grundlagen und Anwendungen der galvanischen Dispersionsabscheidung. Bei Dispersionsschichten handelt es sich um galvanische Überzüge, in die inerte Partikel während der Abscheidung eingelagert werden. Hierbei kann es sich um unterschiedlichste Partikeltypen, von hartem Diamant bis zu weichem PTFE, handeln. Die Größenskala der Partikel reicht von Makro (Millimeter) über Mikro bis hin zum Nanomaßstab (20 nm). Während es unzählige Kombinationsmöglichkeiten gibt entscheidet die jeweilige Anwendung, welches System zur Anwendung kommt. //
This chapter gives a short overview about galvanically deposited dispersion layers. A dispersion layer is a galvanic coating that has inert particles incorporated in its metal matrix during the deposition process. The particle types may vary from very hard (diamonds) to very soft (PTFE). The scale of the particles that can be incorporated ranges from macro (millimeter) over micro to the nanoscale (20 nanometer). With an enormous number of possible combinations, it is the application that will determine the choice of system.

Schon vor den Beschränkungen durch die REACh-Verordnung gab es Bestrebungen, Chrom(VI)- durch Chrom(III)-Anwendungen zu substituieren. Zwar waren die Ergebnisse nicht befriedigend, trotzdem arbeitet man konzentriert an alternativen Lösungen. Mitarbeiter der BIA-Gruppe informieren über den Stand der Entwicklung.

Kunststoffe werden im Galvanikprozess während der Konditionierung mit Chromschwefelsäure behandelt. Dabei löst das Chromtrioxid im Beisein von Schwefelsäure die Butadienphase aus dem ABS-Kunststoff. Die Verwendung von Chromtrioxid unterliegt aufgrund der REACh-Gesetzgebung seit September 2017 der Autorisierung durch die EU-Kommission [1]. Allerdings ist das Thema der Substitution von Chrom(VI)-Verbindungen selber nicht durch REACh initiiert worden, vielmehr ist dies ein genereller Punkt in der kontinuierlichen Optimierung von Prozessen in der Beschichtungsbranche.

Die Verknüpfung von Galvanischen- und Zinklamellenbeschichtungsanlagen erfordert eine sorgfältige Auswahl der eingesetzten Zink- und Zinklegierungen, Passivierungen und Topcoat Beschichtungen sowie deren Verfahrensparameter. Bei den gewählten Systemen zeigt sich, dass die Beschichtung der Topcoats spätestens 24 h nach der elektrolytischen Zinklegierungsbeschichtung erfolgen sollte. Eine Wärmebehandlung zur Wasserstoffentsprödung vor der Topcoat Beschichtung führt besonders bei Zink-Nickeloberflächen zu einer Verbesserung des Korrosionsschutzes. Auch der pH-Bereich der eingesetzten Passivierung war beim gegebenen System sehr viel enger als er es bei einer nicht nachgelagerten Topcoat Beschichtung ist.

In der Industrie ist der Einsatz von Wasser für die Produktion in vielen Bereichen zwingend erforderlich. Im günstigsten Fall, wie bei weichem Wasser, liegt die Leitfähigkeit des Stadt- oder Brunnenwassers im gewünschten Bereich. Sind die Anforderungen an die Prozesswasserqualität höher, ist gezielte Wasseraufbereitung unumgänglich. Wasseraufbereitung: In der Regel muss Stadtwasser bzw. Brunnenwasser vor dem Einsatz in der Fertigung aufbereitet werden. Hierzu stehen die folgenden Verfahren zur Verfügung: Wasserenthärtung: Bei der Wasserenthärtung wird die Wasserhärte (Ca2+ und Mg2+-Ionen) über Ionenaustausch an ein schwach saures Harz gebunden. Mit der Aufnahme von Ca und Mg werden im Gegenzug Na+-Ionen freigesetzt. Die Regeneration des Harzbetts erfolgt mit einer gesättigten Natrium-Salzlösung. Somit kann das Regenerat auch ohne eine weitere Abwasserbehandlung direkt in das Kanalnetz abgeleitet werden. Die Wasserhärte wird auf < 0,1 °dH reduziert. Der Salzgehalt bzw. die Leitfähigkeit bleiben nahezu konstant.

Zinnwhisker sind spontan wachsende, meist einkristalline Filamente mit einem Durchmesser von wenigen μm und einer Länge von bis zu mehreren mm. Sie entstehen vorwiegend auf galvanisch verzinnten Kupfersubstraten, die der vorherrschenden Technologie beim Verbauen integrierter Schaltungen entspricht. Aufgrund ihrer Dimensionen stellen Whisker ein ernsthaftes Problem für die Zuverlässigkeit solcher Bauteile dar, denn infolge der Miniaturisierung von Elektronik sind sie so groß, dass sie Kurzschlüsse und Ausfälle gesamter Gerätschaften verursachen können. Der Artikel, der in einem zweiten Teil fortgesetzt wird, zeigt, dass das Verhältnis zwischen Kristallerholungsprozessen und intermetallischer Phasenbildung das Whiskerwachstum bestimmt.

In der zweihundertjährigen Geschichte der Galvanotechnik ist bis jetzt keine ultimative Lösung für die Bestimmung der Stromdichteverteilung vorgeschlagen worden. Der Grund für das Fehlen eines effizienten Messsystems könnte die starke Trennung zwischen diesem Gebiet und den Bereichen der Elektro- und Messtechnik gewesen sein. Den Fachleuten der Elektro- und Messtechnik war das Problem der präzisen Bestimmung bzw. totalen Beherrschung der gleichmäßigen Stromdichteverteilung unbekannt. Auf der anderen Seite haben die Galvanotechniker sich damit abgefunden, dass das o. g. Problem unlösbar sei.

In the 200 year long history of electroplating, there has never been a definitive method for measuring current distribution in a plating tank. An explanation for this lack of an efficient measurement method can be attributed to a gulf between the disciplines of metal finishing on the one hand and electronics and measurement, on the other. Experts in the latter fields were unaware of the requirement for a technique capable of measuring current density in situ and the desirability of achieving uniform current density distribution. For their part, Metal Finishers had long concluded that these were insoluble problems.

Die Serie von Veröffentlichungen als Überblick über die Möglichkeiten der galvanischen Goldabscheidung wird mit einer Darstellung der nicht-cyanidischen Elektrolytvarianten fortgesetzt. Die Lösungen auf Basis des Gold-Sulfit-Komplexes gehören in dieser Gruppe zu den bedeutendsten Verfahren, die für Dentalanwendungen relativ weit verbreitet sind. Der vorliegende Beitrag zeigt typische Elektrolytzusammensetzungen, optimale Abscheidungsparameter sowie weitere Varianten dieses Elektrolyttyps auf. Eine kurze Darstellung der Forschungsansätze zu alternativ komplexierten Lösungen, auch für die Legierungsabscheidung, schließt sich an.

Spezielle Verfahren und Anwendungen (2): Teil 6 der Übersicht über die galvanische Abscheidung von Gold widmet sich noch einmal den speziellen Verfahren und Anwendungen. Hier: Pulse Plating und Entschichtung. Bereits in der vergangenen Ausgabe (Galvanotechnik 10-2012) beschrieben die Autoren Dispersionsschichten und Galvanoformung.

Zunächst wird für die Standard-Hullzelle aufgrund einfacher Modelle die so genannte Primärstromverteilung berechnet und mit Literaturwerten verglichen. Während das naheliegende Parallelstrommodell zu einem stark abweichenden Resultat führt, ergibt das Kreuzstrommodell eine gute Übereinstimmung. Eine allgemeine Berechnungsformel erlaubt, den Einfluss der Zellparameter auf die Primärstromverteilung zu studieren, was am Beispiel einer verlängerten Zelle mit sonst gleichen Dimensionen gezeigt wird. Die empirische Überprüfung anhand von Schichtdickenmessungen bei einer realen Abscheidung ist insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als einerseits kein idealer Elektrolyt mit linear zur Stromdichte ansteigender Überspannung existiert, und andererseits die Konvektionsverteilung bei einer normalen Hullzelle inhomogen ist. Diese wird für eine Bewegungsvorrichtung mit Paddel berechnet. Eine homogene Konvektionsverteilung ist (näherungsweise) bei einer Hullzelle mit rotierender Zylinderelektrode möglich. Als Referenzelektrolyt für eine derartige Überprüfung wurde ein Glanznickelelektrolyt eingesetzt. Der Vergleich unterschiedlicher Elektrolyte (cyanidisch Kupfer, Glanzsilber, Gold-Kobalt) zeigt die Möglichkeiten auf, anhand der Schichtdickenverteilungen auf die (Makro-)Streufähigkeit zu schließen. Mit Hilfe einer als elektrolytspezifische Hullzellenstreufähigkeit bezeichneten Kennzahl kann man nicht nur verschiedene Elektrolyte auf einfache Weise miteinander vergleichen, sondern auch Abhängigkeiten von ausgewählten Parametern in Diagrammen darstellen und untersuchen.

Borsäure wurde am 2. September 2014 in die Kandidatenliste aufgenommen. Droht ihr jetzt ein ähnliches Schicksal wie Chrom(VI)? Der Ersatz von Borsäure durch alternative Puffersysteme in sauren Zink-Nickel-Elektrolyten dient nicht nur dem Ausweichen dieser Fragestellung sondern bietet Zugang zu verbesserten Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht und neuen Optionen bei der Beschichtung.

Boric acid was included in the candidates‘ list on September 2, 2014. Is it now facing the same fate as Chromium(VI)? The replacement of boric acid by alternative buffer systems in acidic Zink-Nickel electrolytes is not only a way of evading this question but it provides access to improved properties of the deposited layer and new options for the coating.

Eine Auswertung der internationalen Fachliteratur 2017/2018

Traditionell in der Januarausgabe der „Galvanotechnik“ fassen wir die Fortschritte, die die Beschichtungstechnik im zurückliegenden Jahr gemacht hat, zusammen. Als Grundlage dienen dabei 45 internationale Zeitschriften aus 9 Ländern. In diesem Jahr wurden 442 Literaturstellen aufgelistet.//

Traditionally in the January issue of „Galvanotechnik“ we summarize the progress that coating technol- ogy has made in the past year. It is based on 45 international magazines from 9 countries. This year 442 literature references were listed.

Als grundlegender Vorbehandlungsschritt ist das Beizen für eine qualitativ hochwertige Metallbehandlung von Eisenwerkstoffen unerlässlich. Durch die Beize werden Deckschichten entfernt, welche im Vorfeld durch Reaktionen des Werkstoffs mit seiner Umgebung entstehen (sowohl Prozess- als auch Umweltbedingt). So bekommt man eine metallisch saubere Oberfläche um das Material weiter zu beschichten oder zu schweißen. Bei Stählen setzt man bevorzugt Salz- und Schwefelsäure ein. Die Prozessparameter Konzentration und die Beiztemperatur spielen dabei eine wichtige Rolle. Bei hochfesten Stählen ist die Gefahr der Wasserstoffversprödung von hoher Wichtigkeit. Ebenso wie die Umwelt-, Entsorgungs- und Recyclingaspekte von verbrauchten Beizlösungen. Auch diese erfordern eine kontrollierte Steuerung der Prozesse und Stoffströme.//

As a basic pretreatment step, pickling is essential for high-quality metal treatment of ferrous materials. Cover layers, which build up by reaction of the material with its enviroment, are removed by pickling. In this way, you get a metallic clean surface to further treatment. In the case of steels, preference is given to using hydrochloric and sulfuric acid. Process parameters like concentration and temperature play an important role in this pickling process. For high-strength steels, the risk of hydrogen embrittlement is of great importance. As well as environmental aspects, disposal aspects and recycling aspects of used pickling solutions. These also require very good controlled processes and material flows.

Dieser Bericht ist eine Zusammenfassung eines Vorhabens der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), das in Kooperation von der Gießereitechnologie der Hochschule für Angewandte Forschung in Aalen und der Abtl. Elektrochemie/Galvanotechnik des Forschungsinstituts Edelmetalle + Metallchemie (fem), Schwäbisch Gmünd bearbeitet wurde. Initiiert und unterstützt wurde das Projekt durch zahlreiche Firmen der beiden Branchen Zinkdruckguss und Galvanotechnik aufgrund ungeklärter Schadensfälle und aufgrund von Problemen bei der Qualitätssicherung in der Prozesskette der Fertigung und des galvanischen Beschichtens von Zinkdruckguss-Teilen. Neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Fehlerbildung wurden erarbeitet, unkritische von fehlerrelevanten Prozessschritten unterschieden. Eine bedeutende Rolle des Interface zwischen Gussmaterial bzw. Gusshaut und der Verkupferung im Zusammenhang mit der Bildung und temporären Einlagerung von Wasserstoff deutet sich an.

Zur Herstellung eines qualitativ hochwertigen Kontakts tragen, neben der galvanischen Beschichtung, sehr viele Punkte zum Erfolg bei. Unter anderem ist die Qualität der Konstruktion sowie die Grund- und Schichtwerkstoffqualität ein entscheidender Faktor, welcher oft vernachlässigt wird und die Kosten der galvanischen Beschichtung erhöht bzw. die Beschichtung oft unmöglich macht. Der Artikel beschäftigt sich ausführlich mit den verschiedenen Anforderungen der Schichtwerkstoffe, des Rohmaterials und dessen Konstruktion, zur Erlangung galvanisierfähiger Materialien im Band- als auch Einzelteilbereich. Bei den Schichtwerkstoffen werden die Vor- und Nachteile der Metalle wie Gold, Palladium, Silber, Zinn, Weißbronze, Nickel und Kupfer ausgeführt und allgemeine Regeln der Beschichtung, wie z.?B. Auslauf- zonen erörtert. Bei der Rohmaterialkonstruktion werden neben den Eigenschaften der Materialoberfläche auch allgemeine Eigenschaften von Bändern für die Beschichtung, wie z.?B. Rollkrümmung, Säbelkrümmung, Torsion, Breite, Dicke etc. angesprochen. Im Speziellen werden konstruktive Besonderheiten des Rohmaterials in Verbindung mit Selektivwerkzeugen beim Galvanisieren von Bändern und deren Toleranzen diskutiert. Neben der Bandgalvanik werden auch die Eigenheiten der Schüttgutgalvanik in Beziehung der Rohmaterial- eigenschaften abgehandelt.

Mit neuartigen, funktionelleren Produkten, höherer Qualität und geringeren Kosten versucht das produzierende Gewerbe seine Wettbewerbsnachteile (künstliche Energieverknappung, manipulierte Deutung von Umweltschutz und Nachhaltigkeit [43, 289]) und bedrängte Exportsituation (Einfluss des sogenannten Finanzmarktes [134, 503, 606], Sparzwänge für ihre Kunden und neu aufstrebende Industrieländer [178, 255, 423, 539, 583 ]) wettzumachen. Wichtige Wege dazu, wie weniger Gewicht, minimaler Energieverbrauch, komplexere und leichtere Konstruktionen bei geringem Materialeinsatz verlagern die erforderlichen Funktionen immer mehr in den Oberflächenbereich [222]. Von der Oberfläche der Teile fordert man folgerichtig ein immer breiteres Eigenschaftsprofil, die Eigenschaften müssen steuerbar sein, sie sollen sich „intelligent“ an die jeweiligen....

Bei galvanotechnischen Beschichtungsprozessen von Bauteilen, die in Bezug auf eine Gefährdung gegenüber wasserstoffinduzierter Rissbildung in einem kritischen Werkstoffzustand vorliegen, besteht durch das Eindringen von an der Oberfläche entwickeltem Wasserstoff in das Bauteil und dessen Wechselwirkungen mit dem Metallgitter die Gefahr des wasserstoffinduzierten, verzögerten Sprödbruchs (Wasserstoffversprödung). Es handelt sich hierbei um eine Systemeigenschaft, wobei das Auftreten dieser Schädigung immer das kritische Zusammenwirken der in Abbildung 1 dargestellten drei Einflussgrößen voraussetzt: – anfälliger Werkstoffzustand (Versprödungsanfälligkeit), – mechanische Beanspruchung (Gefährdungspotenzial), – wasserstofflieferndes Medium (Wasserstoffgefährdungspotenzial).

Härte und Duktilität sind wichtige mechanische Größen, um die Eigenschaften galvanischer Schichten zu charakterisieren. Die Härte gilt dabei als Maß für die Abrasionsverschleiß- und Abriebbeständigkeit einer Schicht, während die Duktilität die Eigenschaft der plastischen Verformbarkeit eines Werkstücks widergibt. Die wichtigsten Messverfahren zur Bestimmung der Härte sind die nach Vickers (HV), Knoop (HK), Martens (HM) sowie die Eindringhärte (HIT). In der Praxis werden die verschiedenen Härte- angaben ineinander umgerechnet. Die Prüfverfahren zur Bestimmung der Härte erlauben auch die Ermittlung weiterer Werkstoffkenngrößen, wie beispiels- weise der Duktilität [1]. In diesem Artikel soll anhand der Härtemessung am Beispiel von Palladium- Nickel-Schichten gezeigt werden, wie die Duktilität als weitere Kenngröße der Schicht berechnet werden kann. //

Hardness measurements can be used to determine a number of other important mechanical characteristics of materials and electrochemical deposits. In the following paper the development from traditional hardness test procedures to nano-indentation techniques is reviewed, including the theoretical background. As an application example, thin palladium-nickel deposits have been investigated relating hardness as a function of current density and additive concentration. The plastic deformation values from these indentation measurements were used to calcu- late the ductility of the palladium-nickel deposits and compared to both theoretical and actual measured ductilities.

Härte und Duktilität sind wichtige mechanische Größen, um die Eigenschaften galvanischer Schichten zu charakterisieren. Die Härte gilt dabei als Maß für die Abrasionsverschleiß- und Abriebbeständigkeit einer Schicht, während die Duktilität die Eigenschaft der plastischen Verformbarkeit eines Werk- stücks widergibt. Die wichtigsten Messverfahren zur Bestimmung der Härte sind die nach Vickers (HV), Knoop (HK), Martens (HM) sowie die Eindringhärte (HIT). In der Praxis werden die verschiedenen Härte- angaben ineinander umgerechnet. Die Prüfverfahren zur Bestimmung der Härte erlauben auch die Ermittlung weiterer Werkstoffkenngrößen, wie beispielsweise der Duktilität [1]. In diesem Artikel soll anhand der Härtemessung am Beispiel von Palladium- Nickel-Schichten gezeigt werden, wie die Duktilität als weitere Kenngröße der Schicht berechnet werden kann. //
Hardness measurements can be used to determine a number of other important mechanical charac- teristics of materials and electrochemical deposits. In the following paper the development from tradi- tional hardness test procedures to nano-indentation techniques is reviewed, including the theoretical background. As an application example, thin palla- dium-nickel deposits have been investigated relating hardness as a function of current density and additive concentration. The plastic deformation values from these indentation measurements were used to calcu- late the ductility of the palladium-nickel deposits and compared to both theoretical and actual measured ductilities.

Moderne Korrosionsschutzsysteme für metallische Werkstücke sind modular aufgebaut und bestehen typischerweise aus einer ersten Schicht Zink oder Zink- Legierung für den kathodischen Korrosionsschutz des Grundmetalls, einer Cr(III)-Konversionsschicht sowie einer Versiegelung oder einem Topcoat als ab- schließende Schicht. Einzig diese letzte Schicht ist dabei in unmittelbaren Kontakt mit der Umgebung und kann so die Eigenschaften des gesamten Korrosionsschutzsystems durch ihre Multifunktionalität maßgeblich beeinflussen. Auf diesen multifunktionalen Korrosionsschutz angewiesen sind insbesondere Verbindungselemente für den Automobilbereich, da diese in ihrem Lebenszyklus einer Vielzahl an potentiell schädigenden Beanspruchungen durch ihre Umgebung ausgesetzt sind. Dazu gehört der Angriff durch korrosive Medien, thermische- und auch mechanische Belastungen.//

With the purpose to best protect steel substrates, the composition of a modern corrosion protection system is modular. A layer of electroplated zinc or zinc alloy is in direct contact with the substrate and acts as the cathodic protection layer, preventing oxidation of the metallic substrate. A thin Cr(III) conversion coating further increases the corrosion resistance and can change the optical aspect of the part. A final layer of a topcoat or sealer completes the system. Only this last coating layer is in direct contact with the environment and influences largely the properties of the whole protection system. Specially for fasteners used in the automotive assembly, this multifunctional corrosion protection layer is of highest importance, since those parts will endure a multitude of potentially damaging impacts from their environment during their product lifetime. Corrosive media, heat and mechanical stress are only some examples for those impacts.

Seit Anfang des Jahrtausends ist Methansulfonsäure für die Galvanotechnik und andere Anwendungsgebiete in zunehmendem Maße verfügbar. Neben dem Verzinnen von Bandstahl ist die „grüne Säure“ auch für weitere elektrolytische Abscheidungsprozesse geeignet. In einem US-Patent von 1945 wird der Einsatz von Gemischen aus Alkansulfonsäuren mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen für die galvanische Abscheidung von Blei und Nickel auf verschiedenen Metallen beschrieben, ohne dass dabei Details über die genaue Zusammensetzung der Elektrolyte und die Elektrolyseparameter angegeben werden. Ab 1982 wird in mehreren Patenten der Einsatz von alkansulfonsauren Elektrolyten für das elektrolytische Verzinnen von Stahl bei der Herstellung von Weißblech als Alternative für die bisher üblichen Fluoroboratelektrolyten beschrieben [2–4]. Durch ein neues Verfahren konnte ab 2003 Methansulfonsäure in der für galvanische Prozesse erforderlichen Reinheit in großen Mengen hergestellt werden.

Verfahrenstechnische Neuerung steigert Qualität und Wirtschaftlichkeit

Für Anwendungen im elektrotechnischen Bereich müssen Teile aus Aluminium mit einer korrosions- und verschleißbeständigen Oxidschicht versehen werden und zugleich muss ein elektrischer Kontaktbereich zur Erdung erzeugt werden. Bisher wird dafür die vorhandene, 5?µm bis 25?µm dicke Eloxalschicht mechanisch entfernt. Dieser kostenintensive Zusatzaufwand wird durch eine neu entwickelte Abdecktechnik mittels flexibler Abdeckung und eine dafür angepasste Gestelltechnik vermieden. Dadurch steigen Wirtschaftlichkeit und Qualität für das partielle Eloxieren beziehungsweise das selektive Anodisieren von Aluminiumteilen.// 

For application in the area of electrical engineering aluminum parts must be coated with a wear-resistant oxide layer. At the same time an electric contact area for grounding must be created. Up to now this has been done by mechanically removing the existing, 5 to 2µm thick, Eloxal (anodic anodizing) layer. This additional, cost intensive step can be eliminated by using a newly developed sealing technique with flexible cover and adjusted frame. This method increases the efficiency and quality of partial and selective anodizing (Eloxieren), resp., of aluminum parts.

Im zweiten Teil des Berichtes (s. „Galvanotechnik“ 3-2013) wurden die steigenden Anforderungen an die Spülwasserqualität erläutert. In diesem dritten Teil wird berichtet, wie Prozesswasser aufbereitet wird und welche Werkstücke besonders anspruchsvoll zum Spülen sind.

Die mechanischen Eigenschaften und der Verschleiß von Goldschichten sind Gegenstand des letzten Kapitels der Serie zur elektrolytischen Goldabscheidung. Teil 7 beinhaltet Angaben zur Härte, den inneren Spannungen und der Duktilität von verschiedenen Goldschichten sowie zu den jeweiligen Messmethoden. In Teil 8 der folgenden Ausgabe (01-2013) wird auf Reibung und Verschleiß näher eingegangen. Darin werden Prüfvorschriften beschrieben, Verschleißmechanismen vorgeschlagen sowie das Abriebverhalten verschiedener Goldschichten verglichen.

Die seit etwa zwei Jahren deutlich steigenden Preise für Edelmetalle haben den Druck auf die Chemielieferanten und die Beschichter zur Einsparung von Edelmetallen erhöht. Dies gilt für alle Edelmetalle gleichermaßen, so dass Substitutionen, beispielsweise von Gold durch Palladium, nur beschränkt Abhilfe schaffen und deshalb die Abscheidung von partiellen Beschichtungen verstärkt angewandt wird. Der zweite Aspekt, unter dem neue Entwicklungen und Anwendungen stehen, ist die Vermeidung von unerwünschten Stoffen. Dies sind die nach wie vor angewandten Cyanide, aber auch Zusatzstoffe wie Blei oder Cadmium. Großes Interesse wird den Nanomaterialien und deren Einsatz bei der Edelmetallabscheidung entgegengebracht. Vor allem die Anforderungen aus der Elektrotechnik und Elektronik münden in Untersuchungen der Eigenschaften von abgeschiedenen Edelmetallen und deren gezielte Modifizierung.

In der Saxonia Galvanik GmbH, Halsbrücke, werden jährlich ca. 92 Millionen Kunststoffteile vorrangig für die Automobilindustrie beschichtet. Bei diesem Prozess wird stromlos Nickel durch ein geeignetes Reduktionsmittel auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche abgeschieden. Dabei entstehen phosphorhaltige Reduktionslösungen sowie entsprechende Spüllösungen, die neben Phosphinaten und Phosphonaten noch weitere Phosphorverbindungen enthalten können. Das alles muss über die Abwasserbehandlung entsorgt werden.

In der Saxonia Galvanik GmbH, Halsbrücke, werden jährlich ca. 92 Millionen Kunststoffteile vorrangig für die Automobilindustrie beschichtet. Bei diesem Prozess wird stromlos Nickel durch ein geeignetes Reduktionsmittel auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche abgeschieden. Dabei entstehen phosphorhaltige Reduktionslösungen sowie entsprechende Spüllösungen, die neben Phosphinaten und Phosphonaten noch weitere Phosphorverbindungen enthalten können. Das alles muss über die Abwasserbehandlung entsorgt werden.

Alternativen zur Verwendung von chromsäurebasierenden Prozesstechnologien

Die Umsetzung der REACh-Verordnung schränkt die Verwendung von chrom (VI)-haltigen Verbindungen in galvanischen Bädern stark ein. Da das „Sunset Date“ für Chromtrioxid bereits der 21. September 2017 war, besteht sowohl bei der dekorativen und funktionalen Verchromung als auch bei der Vorbehandlung zur Kunststoffgalvanisierung ein dringender Bedarf an alternativen Elektrolytsystemen. Das führte dazu, dass Forschung und Industrie sich in den letzten Jahren intensiv mit chromatfreien Ersatzelektrolyten beschäftigt haben. Im Folgenden werden verschiedene Alternativen zur Verwendung von chromsäurebasierenden Prozesstechnologien mit den Schwerpunkten Dekorativ, Funktional und Kunststoffbeizen vorgestellt.

Die Verfahrenstechnik der Schüttgutgalvanik wird zum besseren Verständnis in folgende Modelle zerlegt: Modell Schüttgut, Modell Schüttgutbewegung, Modell Hydrodynamik, elektrochemisches Modell, Verteilungsmodell und Kristallisationsmodell. Da- bei kann man feststellen, dass der Wissensstand der einzelnen Teilgebiete sehr unterschiedlich ist. Die Wissenslücken sind umso schwieriger auszugleichen, weil an einem optimalen Prozess viele unterschiedliche Fachleute beteiligt sind. Maßnahmen zur Prozessoptimierung der Schüttgutgalvanik sind aber schon gegeben. //
Process engineering of barrel plating for a better understanding is broken down in several models: model bulk goods, model movement of bulk goods, model hydrodynamics, electrochemical model, model of distribution and model of electrocrystallisation. The level of education for the several models is very dif- ferent. Process optimization is difficult because many experts are involved. The fundamental possibilities for process optimization are given.

War früher alles besser? Oder ist es nicht so, dass dreiwertige irisierende Dickschichtpassivierungen auf Zink und Zinklegierungen viel hitzebeständiger sind als die früheren sechswertigen Gelbchromatierungen? Und warum gibt es so große Unterschiede in der Wärmetoleranz von Schichtsystemen zum kathodischen Korrosionsschutz? Manche Schichten leiden stark, andere bleiben in etwa gleich – und es gibt sogar Schichtsysteme, die sich durch eine Wärmebehandlung signifikant verbessern. Erfahrungen und Untersuchungen aus zwanzig Jahren und ein paar Hypothesen zu den zugrundeliegenden Mechanismen versuchen hier Aufklärung zu schaffen. //

Was everything better in olden days? Or isn’t it true that trivalent iridescent thick film passivations on zinc and zinc alloys are much more heat-resistant than the previously used hexavalent yellow chromates? And why are there so great differences in the heat tolerance of coating systems for the cathodic corrosion protection? Some layers suffer greatly, others remain more or less the same – and there are even layer systems that significantly improve by heat treatment. Experiences and investigations from twenty years and a few hypotheses on the underlying mechanisms are trying to create clarification.

Dieser Bericht ist eine kurze Zusammenfassung eines Vorhabens der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), das in Kooperation von der Gießereitechnologie der Hochschule für Angewandte Forschung in Aalen und der Abteilung Elektrochemie/Galvanotechnik des Forschungsinstituts Edelmetalle + Metallchemie (fem)
in Schwäbisch Gmünd bearbeitet wurde. Initiiert und unterstützt wurde das Projekt durch zahlreiche Firmen der beiden Branchen Zinkdruckguss und Galvanotechnik aufgrund ungeklärter Schadensfälle und aufgrund von Problemen bei der Qualitätssicherung in der gesamten Prozesskette der Fertigung und des galvanischen Beschichtens von Zinkdruckguss-Teilen.
Im Vorhaben konnten einige neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Fehlerbildung erarbeitet sowie unkritische von fehlerrelevanten Prozessschritten unterschieden werden. Eine bedeutende Rolle des Interface zwischen Gussmaterial bzw. Gusshaut und der Verkupferung im Zusammenhang mit der Bildung und temporären Einlagerung von Wasserstoff deutet sich an.

Die Metallisierung von Kunststoffen durch die Galvanik hat ein breites Anwendungsfeld. Dekor- und Zierelemente sowie Bedienkonzepte werden im Bereich des Automobilbaus, der Haushaltselektronik und Möbelindustrie gerne mit dieser Technologie umgesetzt. Denn hier vereinen sich optimal die Vorteile der Kunststoffverarbeitung wie Produktionseffizienz, freie Formgebung und geringe Dichte mit den Vorteilen der galvanischen Veredelung in einem Produkt mit hoher Wertigkeit und Beständigkeit. Entsprechend lassen sich durch diese Verfahren eine Vielzahl an Anwendungen und Produkte effizient und zugleich hochwertig erstellen.
Europäische Produktionsbetriebe erfüllen hohe Umweltstandards. Dennoch treten durch die Substitution von Inhaltsstoffen und damit einhergehende Anpassungen in den Elektrolyten neue Herausforderungen, nicht nur in der Beschichtung, auf.

In den Jahren 2017 und 2018 wurde die DIN 50957 „Prüfung galvanischer Bäder Galvanisierungsprüfung mit der Hull-Zelle“ vom DIN-Ausschuss NA 062-01-61 AA routinemäßig überprüft und die Norm in zwei Teile geteilt. Der Teil 1 (DIN 50957-1:2016-02, Teil 1: „Standard-Hull-Zelle“) beruht auf der DIN 50957-1978 und beschreibt die Standard-Hull-Zelle. Der Teil 2 (DIN 50957-2:2019, Teil 2: „Spezielle Prüfzellen“) beinhaltet eine gegenüber der Standardzelle verlängerte Version der Hull-Zelle (Lang-Zelle) sowie zusätzlich gewinkelte Kathodenbleche. Mit den in den Normen vorgegebenen Geometrien wurden 2D- und 3D-Simulationen zur primären und sekundären Stromdichteverteilung mit dem Finite-Elemente-Programmen COMSOL Multiphysics (electrochemical modul) sowie Cell Design durchgeführt. Zusätzlich wurden die Simulationen mit experimentellen Werten verglichen.

Mit dem vorgestellten Modell können Spülkaskaden berechnet werden, wobei Tauch- und Spritzspülen auch für nicht ideales Spülen darstellbar sind. Außerdem lassen sich mit dem flexibel einsetzbaren Modell Kreislaufspülen, Rückführspülen und Spritzkammerspülen berechnen. Einleitung: Vorgestellt wird ein Modell zur Berechnung der stationären Verhältnisse in Spülkaskaden. Damit können in der Spülpraxis wichtige Effekte wie unvollständige Vermischung und Spritzspülen berechnet werden. Durch Erweiterung des früher entwickelten Matrizenmodells lassen sich zusätzliche Varianten der Wassereinspeisung und des Spritzspülens darstellen. Weiterhin wird gezeigt, wie durch geeignete Parameterwahl Ionenaustausch-Kreislaufspülen, Rückführspülen sowie Spritzkammerspülen berechnet werden können. In abschließenden Beispielen wird die Flexibilität bei der Berechnung sehr unterschiedlicher Spülprozesse demonstriert.

Nickel- and Cobalt free Alternatives Working at Ambient Temperatures

For post treating anodising layers on aluminium, typi- cally two different technologies are applied, the hot water sealing at 96-100 °C and the cold sealing using reactive salts to plug the pores of the anodic coating. Both applications show major disadvantages. Whereas the hot water sealing is extremely energy consuming due to the mandatory hot process temperature, the low temperature sealing processes typically apply nickel compounds being harmful to the environment. Nickel salts are toxic and carcinogenetic, having irreversible effects on the human body and health. Furthermore, nickel containing waste waters are difficult to treat, especially when also aluminium is present [1].

New nickel-free technologies have been developed accordingly, enabling a low temperature application yielding in major energy savings. The deposition of antisoluble compounds in the pores of the anodizing layer leads to best stability and corrosion protection, exceeding the performance of hot water sealing. The new process solutions as being non-toxic are less risky to store and to handle, assisting the safety at work. Implementing a new photometrical method for analysing the ingredients, process stability and pro- duction quality can be improved [2]. In some cases, the pH-resistance of the anodised surface can be en- hanced, extending the application field of anodised aluminium. Moreover, the waste water treatment of the rinses is carried out at pH 9–10, hence, can be done mutually with aluminium containing effluents.//

Zur Nachbehandlung von anodisierenden Schichten auf Aluminium werden zwei unterschiedliche Tech- nologien eingesetzt: Heißwasser-Versiegelung bei 96-100 °C und kalte Versiegelung mit reaktiven Salzen. Beide Anwendungen zeigen größere Nachteile. Während die Heißwasserversiegelung infolge der vorgeschriebenen hohen Prozesstemperatur extrem energieaufwendig ist, verwenden die Niedrigtemperatur-Versiegelungsprozesse meist umweltschädliche Nickelverbindungen. Nickelsalze sind toxisch und krebeserregend, und sie haben irreversible Effekte auf den menschlichen Körper. Außerdem sind nickelhaltige Abwässer schwierig zu klären, besonders wenn auch Aluminium präsent ist [1]. Inzwischen wurden deshalb neue Nickel-freie Technologien entwickelt, die den Einsatz bei niedrigen Temperaturen und damit größere Energieeinsparungen ermöglichen. Abscheidung von schwer lösbaren Verbindungen in den Po- ren der Anodisierungsschicht erzielt beste Stabilität und Korrosionsschutz, und überschreitet die Perfor- mance der Heißwasserversiegelung. Die neuen Prozesslösungen sind nicht-toxisch, sie bieten somit ein geringeres Risiko beim Lagern und Handling, und sie unterstützen die Arbeitssicherheit. Durch die Implementierung einer neuen photometrische Methode zur Analyse ihrer Bestandteile lassen sich die Prozess- Stabilität und die Produktionsqualität verbessern [2]. In einigen Fällen kann die pH-Resistenz der anodi- sierten Oberfläche vergrößert werden, was den Einsatzbereich des anodisierten Aluminiums erweitert. Darüber hinaus wird die Abwasserbehandlung bei der Spülung bei einem pH-Wert von 9–10 durchgeführt. Diese kann deshalb mit Aluminiumhaltigen Spülmitteln erfolgen.

Nachdem im ersten Teil der Serie zur galvanischen Goldabscheidung die neutralen und alkalischen Elektrolyttypen dargestellt wurden, folgt nun die Charakterisierung der sauren Lösungen. Dabei wird nach der verwendeten Goldkomponente, d.h. den Cyanokomplexen von Gold(I) bzw. Gold(III), sowie nach dem pH-Bereich, schwach oder stark sauer, unterschieden. Die Angaben zu den Prozessparametern und Schichteigenschaften gestatten einen Überblick über den technischen Stand nicht nur der Feingoldabscheidung, sondern auch der Abscheidung von Goldlegierungen. Dazu gehören vor allem die technisch wichtigen Hartgoldschichten als niedrig legierte Überzu?ge mit Kobalt oder Nickel.

Mikroorganismen sind allgegenwärtig und erfüllen wichtige Funktionen bei der Selbstreinigung von Gewässern, Böden und Sedimenten. Ohne Mikroben gäbe es kein Leben auf unserem Planeten. Aber erst in den letzten Jahren erkennen die Wissenschaftler, wie außerordentlich groß ihre Zahl und Bedeutung tatsächlich ist und wie eng und vielfältig die Verbindungen von Mikroorganismen mit Menschen, Tieren, Pflanzen und Materialien wirklich sind, so dass sie der Autor Bernhard Kegel in seinem Buch als „Die Herrscher der Welt“ bezeichnet hat [1]. Die lange Entwicklungsgeschichte von mehr als 3,5 Mrd. Jahren hat zu Anpassungsfähigkeiten geführt, die Mikroorganismen auch unter widrigsten Umweltbedingungen überleben und reproduzieren lassen. Es wird geschätzt, dass 99 % aller Mikroorganismen auf der Erde die Lebensform in Biofilmen bevorzugen, weil sie ihnen Schutz und Nährstoffe gewährleisten können [2]. //
Microorganisms are omnipresent and they have important functions in the self cleaning of waters, soils and sediments. Without microbes there would be no life on our planet. But it is only in the last couple of years that scientists have recognized how extraordinarily large their number and significance really is, and how closely related and manifold the connections between microorganisms and humans, animals, plants and
materials really are, so that the author Bernhard Kegel in his book has called them the „rulers of the world“ (Die Herrscher der Welt) [1]. Their long history of development of more than 3.5 million years has provided them with the adaptive abilities to survive and
reproduce even under the most adverse environmental conditions. Estimations are that 99 percent of all microorganisms on earth are preferring the life form of bio films because this guarantees them protection and nutrients [2].

1. Einleitung

Einen besonderen Anwendungsfall für die Galvanoformung mit Nickel aus Nickelsulfamat- Elektolyten stellt die Erzeugung dicker Nickel- schichten zum Halten und Hinterfüttern der Diamanten bei Diamantabrichtrollen dar. Diamantabrichtrollen sind rotationssymmetrische Werkzeuge, die auf ihren Umfangsflächen mit Diamant bestückt sind. Diese Umfangsflächen stellen die verschiedenartigsten, kundenspezifischen Profile dar (Abb. 1 und 2).
Der dabei verwendete Diamant ist vorzugsweise Naturdiamant und wird in Größen von 0,2 mm bis 2,0 mm eingesetzt.
Im Einsatz wird das angetriebene Werkzeug gegen die ebenfalls rotierende Schleifscheibe gefahren und mit mäßigem Vorschub, unter ständiger Kühlung, das Profil dabei auf die Schleifscheibe über tragen (Abb. 3).

Seit Einführung der „End of Life Vehicles“ Richtlinie 2000/53/EC ist die Verwendung von Chrom(VI) in der Automobilindustrie verboten. Als Alternative werden Passivierungen basierend auf dreiwertigem Chrom eingesetzt. Allerdings konnten durch Untersuchungen erhöhte Konzentrationen von Chrom (VI) in Chrom(III) Passivierungsschichten gefunden werden. Durch Reduktion von Luftsauerstoff an der Zinkoberfläche entsteht Wasserstoffperoxid, welches Chrom(III) in der Schicht zu Chrom(VI) oxidiert. Das Ausmaß der Chromoxidation hängt von einer Vielzahl verschiedener Faktoren ab, wie z.B. der Art des Komplexbildners, dem Einbau von Kobalt in die Schicht oder dem pH-Wert der Passivierung. Durch ein reduktives System kann die Oxidation so weit unterdrückt werden, dass der zulässige Grenzwert nicht mehr überschritten wird.//
Since the Introduction of the „End of Life Vehicles“ Directive 2000/53/EC the use of chromium(VI) in the automotive industry is forbidden. As an alternative there are passivation procedures based on trivalent chromium. However, a closer investigation has found increased concentrations of chromium(VI) in chromium(III) passivation layers. Reducing the atmospheric oxygen In the zinc surface leads to the generation of hydrogen peroxide, which then oxidizes the layer’s chromium(III) to chromium(VI). The extent of the chromium oxidation depends on a multitude of different factors, such as the kind of complexing agents, the integration of cobalt in the layer, or the pH value of the passivation. By utilizing a reductive system the oxidation can be suppressed to a degree that does not exceed the permitted limit.

In Spülprozessen in der Oberflächentechnik spielen Störeffekte durch organische, anorganische und mikrobiologische Inhaltsstoffe eine große Rolle bei der Sicherstellung der optimalen Produktqualität. Während anorganische Wasserinhaltsstoffe durch „normale“ Wasseraufbereitungsverfahren (z. B. Ionentauscher) in Kreislaufanlagen gut kontrolliert werden können, stellen organische und mikrobiologische Verunreinigungen die jeweiligen Betriebe vor besondere Herausforderungen. Der erfolgreiche Einsatz von UV-Strahlung in solchen Anwendungen wird im Zuge dieses Artikels anhand einer Reihe von Anwendungsbeispielen aufgezeigt, und die erzielten Ergebnisse dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass die beschriebene UV-Verfahrenstechnik vielfältige Möglichkeiten bietet, Spülprozesse zu optimieren, Kosten einzusparen und gleichzeitig ein qualitativ besseres Ergebnis zu erzielen! //

Rinsing processes in surface technology can often be negatively influenced by organic, inorganic and microbiological ingredients in the rinsing water. Therefore the related parameters need to be monitored to ensure optimal product quality. Inorganic water ingredients can be removed with relative ease by the ‚normal‘ components (e. g. Ion-Exchanger) in a closed-loop water treatment system. However organic and microbiological ingredients pose a particular problem to many manufacturers in surface technology. In this article the successful usage of UV-radiation is shown in a number of application examples with the achieved results. The applications show the versatile possibilities, how UV process engineering can be implemented to optimize rinsing processes, reduce costs and at the same time achieve better quality!

Electropolishing technique transforms surface irregularity of metals and alloys into a smooth, bright finish without adversely affecting their mechanical (tensile) properties. It is a cost effective operation and provides high degrees of efficiency, consistency and quality of polishing. Over the decades, the benefits of controlled removal of metals have led to thousands of commercial applications of the electropolishing process. A comprehensive account of the science and industry of the electropolishing technology is presented along with the special case of its application for treatment of stainless steel.//

Durch Elektropolieren werden unregelmäßige Oberflächen von Metallen und Legierungen in Oberflächen mit glatter, glänzender Beschaffenheit transformiert, ohne dass dies nachteilige Auswirkungen auf deren mechanische (Zug-)Eigenschaften hat. Es ist ein kostengünstiges Verfahren, mit dessen Hilfe hohe Reinheitsgrade, Beständigkeit und Qualität erreicht werden. Jahrzehntelang haben die Vorteile des kontrollierten Metallabtrags die tausendfache kommerzielle Anwendung des Elektropolierprozesses gefördert. Der vorliegende Artikel gibt einen umfassenden Überblick über die Elektropoliertechnik in Wissenschaft und Industrie und zeigt außerdem das spezielle Verfahren bei Edelstahl.

Neue Materialien für Smart Textiles und Smart Home

Die Forschung auf dem Gebiet der Smart Textiles für die Integration von elektronischen Funktionen in Textilien hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erfahren. Für zahlreiche Anwendungsgebiete wurden Lösungen entwickelt und Funktionsmuster präsentiert. Beispiele dafür sind körpernahe Heiztextilien, leuchtende Textilien (Abb. 1), textilbasierte Klimatisierung von Räumen, aber auch textile Flächen mit sensorischen Eigenschaften bzw. textilbasierte Aktuatoren. Ein weiteres, sehr wichtiges und interessantes Einsatzgebiet sind Sensoren für die Erfassung physikalischer Messgrößen oder z. B. die Erkennung der Sitzbelegung in Fahrzeugen [1].//

Research in the field of smart textiles for the integration of electronic functions in textiles has experienced rapid development in recent years. Solutions have been developed and functional samples presented for numerous areas of application. Examples include heating textiles close to the body, luminous textiles (Fig. 1), textile-based air-conditioning of rooms, but also textile surfaces with sensory properties or textile-based actuators. A further, very important and interesting field of application are sensors for the acquisition of physical measured variables or, for example, the recognition of seat occupancy in vehicles [1].

Die Eigenschaften der neuen Silber-Palladium-Legierung lassen sich hervorragend für Anwendungen im Bereich der elektrischen Kontaktoberflächen und Steckverbinder nutzen. Insbesondere die erhöhten Anforderungen an Silberschichten aus dem Umfeld der Elektromobilität, wie höhere Härte und verbesserte Abrieb- und Temperaturbeständigkeit zeigen die Notwendigkeit von verbesserten Schichten und Schichtsystemen. Im Vergleich zu etablierten Hartgoldschichten kann die Silber-Palladium-Legierung auch ein deutliches Edelmetalleinsparpotenzial bieten. Die galvanische Beschichtung der Kontaktoberflächen erfolgt in einem Silber-Palladium-Legierungselektrolyt, dieser ist frei von cyanidischen Komplexen und kann in einen konventionellen Galvanikablauf integriert werden.

Es gibt viele Möglichkeiten den Energiebedarf in der Galvanik zu senken, den CO₂-Fußabdruck zu minimieren und somit den behördlichen Forderungen und den Erwartungen großer OEMs gerecht zu werden. Jeder Teilschritt in der Galvanik beinhaltet Einsparungsmöglichkeiten, welche mit teilweise geringem Aufwand und übersichtlichen Kosten umgesetzt werden können. Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Es werden große Anstrengungen unternommen, den Temperaturanstieg auf maximal 1,5 °C zu begrenzen. Um die globale Erwärmung auf diesen 1,5 °C zu halten, sollten die vom Menschen verursachten globalen CO₂-Emissionen in absehbarer Zeit auf „Netto-Null“ gebracht werden. Beispielsweise möchte die EU bis 2050 klimaneutral sein, zahlreiche Unternehmen inklusive namhafter Automobil-OEMs streben sogar ein sehr viel früheres Ziel an.

Der Einsatz von cyanidfreien Kupferelektrolyten empfiehlt sich besonders im Hinblick auf die Arbeitssicherheit des Bedienungspersonals. Der vorgestellte Elektrolyt ist einfach in Handhabung und besitzt einen sehr breiten Arbeitsbereich für Temperatur, Konzentration, pH-Wert und das zu beschichtende Teilespektrum. Zinkdruckguss und Aluminium sind nur mit größerem Aufwand prozesssicher in der Trommel zu beschichten.

Während Teil 1 des Aufsatzes sich mit den Aufgaben der Reinigung, mit Formen und Arten der Kontamination, dem Reinigungsprozess selbst und auch mit der Oberflächenchemie der Werkstoffe beschäftigte, informiert der vorliegende Teil 2 über Reinigungssysteme, wie diese optimiert werden können und mögliche Probleme beim Reinigungsvorgang. Außerdem, wie sinnvolle Anlagentechnik diese vermeiden hilft. // 

Part 1 of the article dealt with the purpose of cleaning, the forms and types of contamination, the cleaning process itself, and also with the surface chemistry of the materials. Part 2 as presented here is meant to inform about the cleaning systems, how these can be optimized, and about possible problems in the cleaning process. Plus, how a fitting equipment technology will help avoiding these problems.

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Aus der Betrachtung der grundlegenden elektrochemischen Zusammenhänge ergeben sich die Stellmöglichkeiten zur Verbesserung des Abscheideprozesses. Naheliegend ist die Erhöhung der Stromdichte, der aber deutliche Grenzen durch die Konzentration an abscheidbaren Ionen sowie den Hemmnissen des Antransports an die Oberflächen gesetzt sind. Daraus ergibt sich als wichtiger Parameter die Strömung, die beispielsweise unter Einsatz von Eduktoren in gewissem Rahmen so gesteuert werden kann, dass Nachteile durch Einblasung von Luft oder ungleichmäßige Strömungsverhältnisse an den überlicherweise strukturierten Werkstückoberflächen minimiert werden können. Darüber hinaus macht sich aber mit steigender Stromdichte die Rauheit der Oberfläche bemerkbar, die in der Regel umso bessere Ergebnisse im Hinblick auf die Qualität der Beschichtung liefert, je glatter die Oberfläche ist.

Seen from the underlying basic principles of electrochemistry, various options exist to improve electrodeposition processes. Central to this is a desire to increase the current density which is, however, limited by the concentration of ions to be deposited, in solution as well as hindrance of their transport to the surface. In this, a key parameter is the flow regime which can, up to a point, be modified using, for example, eductors. These largely eliminate the drawbacks encountered using air agitation or other non-uniform electrolyte flows as they encounter the often complex geometry of the work to be plated. In addition, higher current densities can increase surface roughness whereas, generally speaking, coating quality is better, the smoother the final surface.

Elektrolytische Entfettung für eine optimale Haftung / Frage: Wir sollen ein Angebot über das Vernickeln von Gestellteilen aus Stahl ausarbeiten und gleichzeitig Musterteile abgeben. Die zu vernickelnden Teile sind beim Gebrauch auf Vibration beansprucht, so dass die Haftfestigkeit des Nickelniederschlags besonders gut sein muss. Aus bestimmten Gründen beschäftigt uns in diesem Zusammenhang derzeit besonders die Entfettung. Wir sind uns nicht sicher, ob wir kathodisch, anodisch schalten oder umpolen sollen, um die optimale Haftfestigkeit zu erreichen. Auch die Einflüsse der anderen Parameter wie Temperatur und Behandlungszeit interessieren uns selbstverständlich. Können Sie uns mit Hinweisen weiterhelfen?...

Die Nernstsche Gleichung ist neben dem Faradayschen Gesetz der zweite quantitative Grundzusammenhang der Galvanotechnik. Sie steht schon im „Kindergartenbuch“ der Galvanotechnik, wenn auch nicht ganz vollständig. Ungeachtet dessen werden bei ihrer Anwendung bzw. durch ihre Nichtbeachtung die häufigsten Fehler gemacht. Mit Nichtbeachtung ist gemeint, dass nicht die richtigen Werte der Größen in die Gleichung eingesetzt werden.

Spezielle Verfahren und Anwendungen: Nach der Beschreibung von neutralen und alkalischen Elektrolyttypen, der Charakterisierung der sauren Lösungen, der Darstellung von nicht-cyanidischen Elektrolyte und der außenstromlosen Abscheidung von Gold (GT-Ausgaben 6, 7 und 8/2012) werden in dieser Ausgabe spezielle Verfahren und Anwendungen besprochen, konkret die Dispersionsschichten und die Galvanoformung.

Bei der Abscheidung von Zink-Nickel aus alkalischen Elektrolyten bilden sich an der Anode Zyanide. Diese binden durch Komplexierung Nickel und entziehen dieses dem Prozess. Zugleich wird der Betrieb des Elektrolyten schwieriger. Abhilfe bietet der Einsatz von Membrananoden, die allerdings an die jeweiligen Gegebenheiten der galvanischen Anlage angepasst werden müssen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Installation von Ionenaustauschereinheiten, die einfacher zu installieren und flexibler einzusetzen sind. Mit beiden Verfahren können die Stromausbeute und die Qualität der Schichten konstant hoch gehalten werden.

Elektrolyte (galvanische Bäder) werden beim Gebrauch verunreinigt. Ursache sind aus der Luft, den Teilen, Gestellkontakten/-isolierung oder aus vorherigen Prozessschritten eingetragene Feststoffpartikel, Öle und Fette, Abbauprodukte der galvanischen Zusätze oder Elektrolytbestandteile. Sowohl an Katode als auch Anode werden vorzugsweise organische Komponenten reduziert/hydriert bzw. oxidiert. Selbst partielle Chlor- oder Sauerstoffentwicklung an passiven Stellen von löslichen Anoden ist möglich. Der Einsatz von inerten Anoden ist ein weiteres Feld für unerwünschte Reaktionen.

Teil 2

1 Einleitung

In dem bereits beschriebenen Anwendungsfall für die Galvanoformung mit Nickel aus einem Nickelsulfamatelektrolyten zum Halten und Hinterfüttern der Diamanten bei Diamantabrichtrollen abgeschiedenen Nickel-Kobaltmatrix, war deutlich der Einfluß von Kobalt auf die Härte und innere Spannung der Abscheidung dargestellt worden [4].
Durch die Absenkung des Chloridanteiles und den Zusatz von Kobalt war es gelungen, die inneren Spannungen, bei gleichzeitigem Härteanstieg durch den Einbau von Kobalt, abzusenken. Dadurch wurde eine deutliche Verbesserung der Rundheit des Werkzeuges und eine Reduzierung des Formfehlers erreicht. Da- durch wiederum konnte in Verbindung mit der nun höheren Härte der Matrix die Standzeit der Versuchswerkzeuge deutlich gesteigert wer- den. Allerdings waren die inneren Spannungen noch vorhanden, wenn auch in abgeschwächter Form, und für Werkzeuge mit extremen Genauigkeitsanforderungen waren die Form-, Lage und Profilabweichungen durch die Restspannungen trotzdem noch zu hoch.

Gegenüberstellung von zwei Sauer-Kupfer-Verfahren

In der dekorativen Galvanotechnik spielen saure Kupferelektrolyte aufgrund ihrer guten Einebnungsleistung eine entscheidende Rolle. Kupferschichten dienen auf metallischem Untergrund unter anderem zur Verbesserung des Korrosionsschutzes. Weiterhin ist ihr Einsatz zum Ausgleich unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten gefragt. Gerade in der Sanitärarmaturen- und Automobilindustrie macht man sich diese Funktionen zu eigen.//

In decorative galvano technology, acidic copper electrolytes are playing a decisive role due to their good smoothness results. On metallic substrates copper coatings are improving the corrosion protection. Additionally, their use in the equalizing of different expansion co-efficients Is in demand. Especially In sanitary fittings and in the automotive industry these functions are heavily relied on.

Durch Alterung verursachte Ausfälle stromführender Verbindungen im Bereich der Elektroenergieübertragung können in einigen Industriezweigen wie der Halbleiter- und der Chemieindustrie zu hohen Umsatzeinbußen führen. Ziel des hier vorgestellten IGF- Projekts war es, die Alterung insbesondere durch chemische Reaktionen an beschichteten Verbindungen zu untersuchen und den Einfluss des Sauerstoffs auf diese Prozesse näher zu charakterisieren. //

In some industries, such as the semiconductor and chemical industries, failures of current-carrying connections in the field of electrical power transmission caused by aging can lead to significant losses in sales. The aim of the IGF project presented here was to investigate ageing in particular by chemical reactions on coated compounds and to characterise the influence of oxygen on these processes in more detail

Es werden Korrosionsuntersuchungen an Ni-W-Compositen durchgeführt. Die Abscheidung der niedrig- legierten rissfreien Oberfläche erfolgte aus einem sauren Elektrolyt bei pH 3,8 bis 4,0. Die Ni-W-Legierungen wurden auf Kontaktoberflächen aus Kupferlegierung mit den Schichtdicken von 0,4 bis 2,0 μm abgeschieden.
Das Korrosionsverhalten der Ni-W-Überzüge wurde mittels einem für Steckverbinder üblichen Standard- 4-Komponenten-Schadgastest und einer potentiodynamischen Polarisation getestet. Es hat sich gezeigt, dass Wolframanteile von 0,5 bis 3,0 Gew.-% die Kristallitgrößen der Nickelmatrix ändern. Die Korrosionsbeständigkeit der niedriglegierten Ni-W-Überzüge in sauren und neutralen Lösungen ist höher im Vergleich zu einem hochlegierten Ni-W-Überzug. Die Ni-W-Beschichtung schützt die Kupferlegierung vor lokaler Korrosion und kann als Zwischenschicht für die Steckverbinder verwendet werden.//

Corrosion tests were carried out on electrodeposited nickel-tungsten composites. An acidic electrolyte of pH 3,8 to 4,0 was used for the deposition of the crack- free, low tungsten content alloy. The Ni-W alloys were deposited on a substrate of copper alloys, with a layer thickness of 10 microns and characterized by X-Ray diffraction (phase identification and crystallite size) and EDX composition.
The corrosion behaviors of the Ni-W coating were studied by standards specific for connectors: four components flowing mixed gas test and potentiody- namic polarization in a medium containing Cl–. It is shown that in deposits with a tungsten content of 0.5 to 3.0 wt.%, the crystalline grain size in the nickel matrix changes. Corrosion resistance of the low-Ni-W coatings in acidic and neutral solutions is higher compared to a high alloy Ni-W-coating. The Ni-W coating protects the copper alloys from localized corrosion, and can be used as intermediate layer in electrical connectors.

Um eine Methode zur In-situ-Beobachtung des Wachstums von galvanisch abgeschiedenen Dispersionsschichten zu entwickeln, werden drei aufeinander aufbauende Versuchsanordnungen vorgestellt, bei denen die Entwicklung per Digitalmikroskop betrachtet wird. Als Beispielsysteme kommen Dispersionsschichten mit Silbermatrix, abgeschieden aus einem cyanidischen Elektrolyt, zum Einsatz. Dabei werden sowohl elektrisch leitende (Polythiophen-funktionalisierte Schwefelpartikel) als auch nicht leitende Partikel (Diamanten) als Dispersoide eingesetzt. Erstere spielen bei der galvanischen Herstellung von schwefelbasierten Batterieelektroden, letztere z.B. im Verschleißschutz, auf Werkzeugen oder in tribologischen Anwendungen eine wichtige Rolle.

Sandblasted large grit and acid-etched (SLA) titanium implants represent the most widely accepted, long-term clinically proven surface modification technique for biomedical implants, manufactured by either commercially pure titanium (CP-Ti) or Ti6Al4V ELI alloy. Electropolishing removes a controlled amount of surface material from the outer layer of the object. Removing this material eliminates surface imperfections, embedded contaminants, sharp edges and burrs, and micro cracks and pits that could lead to corrosion. The process thus leaves behind a clean, smooth, polished, corrosion resistant and long-lasting surface.

Mit dem vorgestellten Modell können Spülkaskaden berechnet werden, wobei Tauch- und Spritzspülen auch für nicht ideales Spülen darstellbar sind. Außerdem lassen sich mit dem flexibel einsetzbaren Modell Kreislaufspülen, Rückführspülen und Spritzkammerspülen berechnen.

1 Einleitung

Die elektrolytische Einfärbung von Eloxalschichten mit Wechselstrom in Zinnsulfatlösung, die von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist und den Anwendungsbereich von Eloxalschichten über den Bereich nur farbloser Anodisationsschichten beträchtlich erweitert, bietet die Möglichkeit, dekorative Farbtöne von Naturton bis Dunkelbronze (Schwarz) zu erzeugen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens sollte für die elektrolytische Einfärbung von Eloxalschichten eine verbesserte Verfahrenstechnik ausgearbeitet und geprüft werden. Hierzu waren für das elektrolytische Einfärbebad eine entsprechende Warenbewegung sowie eine Badumwälzung zur Erzielung der entsprechenden Strömungsverhältnisse einzu- richten und speziell für dieses Bad sowie in Zusammenspiel mit der gleichartigen Badeinrichtung im Sealingbad zu erproben und zu optimieren. Die gleiche Strömungstechnik wurde dabei im Eloxal- bad und eine vereinfachte Strömungstechnik im Beizbad angewandt. Für das Sealing war darüber hinaus der Einsatz eines Verdichtungshilfsstotfes zur Senkung der Verdichtungstemperatur und zur Abkürzung der Sealingzeit vorgesehen.

Einführung – Massgeschneiderte Werkstoffe

Die Anforderungen an mechanische, elektrische und optische Eigenschaften von Produkten und somit an die Oberflächen werden stetig höher. Dies fordert die Beschichtungstechnik zur Entwicklung immer neuer Schichten mit genau definierten und maßgeschneiderten Eigenschaften heraus. Galvanisch abgeschiedene Legierungsschichten haben hier in den letzten Jahren eine Vielzahl neuer Anwendungsmöglichkeiten erschlossen. So können bei Goldschichten spezifische Eigenschaften wie z.B. Härte oder Farbe durch die Mitabscheidung von Spuren an Nickel, Kobalt oder anderer Metalle gezielt beeinflusst werden. Wird bei Legierungsschichten die Zusammensetzung in weitem Rahmen variiert (z.B. bei Bronzeschichten Zinn/Kupfer), ergeben sich Funktionsschichten mit völlig verschiedenen Eigenschaftsprofilen. Die Einsatzgebiete variieren von Nickelersatz (Weißbronze) bis hin zu funktionellen Gleitschichten aus Gelbbronze.

Die Tin Whisker User Group der International Electronics Manufacturing Initiative (iNEMI) hat vor zwei Jahren neue Unterteilungskriterien für Matt- und Glanzzinnelektrolyte verabschiedet [1]. Hierbei wurde die aus dem Jahr 2006 stammende Unterteilung im Hinblick der Definition der Matt- und Glanzzinnelektrolyte revidiert. In der früheren Definition wurden die im Vergleich zu Mattzinnschichten erhöhte Spannung im Kristallgefüge und der hohe Kohlenstoffeinbau der Glanzzinnschichten thematisiert, die mit einem erhöhten Risiko zur Whiskerbildung einhergehen sollten.

The Tin Whisker User Group of the International Electronics Manufacturing Initiative (INEMI) laid down, two years ago, criteria for matt- and bright-tin plating electrolytes [1]. This was a revision of a similar document published in 2006, defining these two electrolyte types. In the earlier version, emphasis was laid, for bright tin deposits in contrast to matt tin deposits, on increased stress in the crystal structure and higher carbon inclusion, both of these being linked to increased risk of whisker formation.

Zinnbeschichtete Bauelemente, wie beispielsweise aus der Steckverbinder- und IC-Industrie, zeigen je nach Lagerung oder Behandlungsmethoden unterschiedliche Formen der Verfärbung. Grund der Farbänderung ist die Korrosion, in diesem Falle die Oxidation des Zinns. Die Zinnkorrosion kann zu erheblichen technischen Leistungseinbußen wie z. B. bei der Lötbarkeit der Zinnschichten oder zur Ausbildung von Korrosionswhiskern führen. Die Korrosion kann durch Feuchtigkeit und Wärme begünstigt werden.

Ionenaustauscher sind kleine Kunststoffperlen, die in ihrem Innern über funktionelle Gruppen verfügen, welche Stoffe aus Wasser entfernen. Eine klassische Anwendung ist die Aufbereitung von Rohwasser zu vollentsalztem Wasser, wo z.B. Härtebildner wie Kalzium und Magnesium oder Anionen wie Chlorid und Sulfat entfernt werden. Ionenaustauscher können aber weitaus mehr als das: zum Beispiel lassen sie sich zur Pflege von Prozesslösungen in der Beschichtungsindustrie einsetzen, wodurch sich deren Qualität und Standzeit erhöht und sich Abwasser reduzieren lässt. Oder sie gewinnen wertvolle Stoffe aus Spül- oder Abwässern zurück.

Die außenstromlose Abscheidung von Gold: In der Reihe der Veröffentlichungen zur Goldabscheidung wird in diesem Beitrag die außenstromlose Vergoldung betrachtet. Dabei ist zwischen der Sudvergoldung spezieller Substrate, z.B. außenstromlos erzeugter Nickel-Phosphor-Schichten, und der chemisch-reduktiven Belegung mit Goldüberzügen zu unterscheiden. Beide Varianten sind für Schichtsysteme in Elektronikanwendungen von großer Bedeutung, insbesondere für Leiterplatten mit bondbaren Oberflächen. Für beide Prozesstypen werden die Mechanismen sowie die wichtigsten Einflussgrößen und deren Konsequenzen für die Schichteigenschaften nach dem aktuellen Stand der Fachliteratur zusammengefasst.

Es werden Anodenkonstruktionen und Maßnahmen beschrieben, wie sich die Wirkung der störenden Oxidationsprozesse an unlöslichen Anoden, wie Oxidation von organischen Inhaltsstoffen und Oxidation in eine höhere Wertigkeitsstufe sowie die Belastung der Anode im Puls- und Umpolbetrieb reduzieren lässt. Dadurch werden Betriebsverhalten der Anode positiv beeinflusst und Betriebskosten gesenkt. Aus Gründen einer erhöhten Badstabilität und Ökonomie des Abscheidungsprozesses wird erwartet, dass solche Gesichtspunkte bei der Auswahl des Anodenwerkstoffs zunehmend eine Rolle spielen werden.

Die mechanische Messung innerer Spannungen ist eine grundlegende Methode zur Charakterisierung von dünnen, galvanisch abgeschiedenen Metallschichten. Die beiden hierzu eingesetzten Messgeräte – Internal Stress-Meter und MSM 200 – werden gegenübergestellt und hinsichtlich Schichtdickenverteilung und gemessener innerer Spannung in Nickelschichten, abgeschieden aus ausgewählten Elektrolyten, verglichen. Diese methodischen Untersuchungen sind Ausgangspunkt zu Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses der Art des Nickelelektrolyten, von Zusätzen und Netzmitteln sowie auch zu Zink- oder anderen Elektrolyten.

Frage: Wir erhalten oft Teile aus nicht rostendem Stahl zum galvanischen Beschichten, meist werden Nickel-, Chrom- oder Silberschichten gefordert. Unser Problem besteht darin, dass die Teile aus den verschiedenen Anlieferungen offensichtlich nicht immer aus der gleichen Stahlsorte gefertigt sind. Während wir bei einigen Chargen keine Probleme haben, haften auf anderen die galvanischen Schichten schlecht. In diesen Fällen müssen wir nacharbeiten und langwierige Versuche machen, um die richtige Vorbehandlung zu finden. Dem möchten wir vorbeugen und ein einheitliches Vorbehandlungsverfahren für alle Arten von nichtrostenden Stählen einführen. Gibt es so etwas?

In den letzten Jahren und Jahrzenten wurden eine Vielzahl an Forschungsarbeiten und Untersuchungen zur Verchromung aus chromhaltigen Elektrolyten durchgeführt. In einer mehrteiligen Serie möchten wir uns hier mit diesem Thema intensiv auseinandersetzten. Dazu wird im ersten Teil die Abscheidung von Chromschichten aus Chrom(III)elektrolyten und Chrom(VI)elektrolyten miteinander verglichen. Des Weiteren wurde eine Aufstellung der aktuell am Markt verfügbaren Chrom(III)elektrolyte und deren wichtigster Kennwerte erstellt. Der zweite Teil der Abhandlung wird sich mit der galvanischen Verchromung aus chrom(III)haltigen Elektrolyten aus historischer Sicht beschäftigen. Die später folgenden Teile der Serie setzen sich dann mit theoretischen und praktischen Ansätzen der Chromabscheidung aus chrom(III)haltigen Elektrolyten auseinander.

Teil IX: Samba-Schritt

(Fortsetzung aus Heft 6/99)

11 Abspülen ausgeschleppter Stoffe im Behälter vor dem Aktivbad

In manchen Fällen wird nach dem Austritt der Teile aus dem Aktivbad als Vorstufe vor dem Eintritt in das Spülsystem die letzte Stufe des dem Aktivbad vorgestellten Spülsystems verwendet. Diese muss aber entweder als durch- flussloses Spülen eingerichtet sein oder die Ausschleppung aus dieser Stufe muss separat aufgefangen werden und darf nicht in die vorhergehende Spülstufe eingeleitet werden. Bei dieser Spültechnik verrichten die Gegen- stände eine Rückbewegung in die Wanne, in der diese vor dem Eintritt in das Aktivbad abgespült wurden. Es wurde darüber in [37] berichtet, wo die Rückbewegung als Samba- Schritt bezeichnet wurde. Dieser stellt eine Art der Sparspülung dar, da hierbei die aus dem Aktivbad ausgeschleppten Stoffe mit der neuen Charge der Gegenstände zurück in die Aktivposition befördert werden. Aus praktischen Gründen wird die Bezeichnung in diesem Teil des Artikels beibehalten.

1 Einleitung

Zur Verbesserung des Verschleißverhaltens und der Gleiteigenschaften von tribologisch beanspruchten Werkstoffoberflächen finden elektrochemisch abgeschiedene Dispersionsschichten mit Mikropartikeln (1 bis 10 pm) vielfältige Anwendungen in der Industrie. Bei- spielhaft können Nickel-Siliziumcarbid für Zylinderlaufflächen von Kfz-Motoren (gute Verschleißeigenschaften) und Silber-Graphit für elektrische Kontakte (gute Gleiteigenschaften) genannt werden.
Bei niedrigen Schichtdicken ist der Einbau von Nanopartikeln (bevorzugt 2 bis 50 nm) an- stelle von Mikropartikeln günstiger. Nanopartikel, die feinverteilt in eine metallische Matrix eingebaut werden, sollen eine Steigerung der Härte und der Zähigkeit bewirken und da- durch den Verschleiß senken. Erste erfolgreiche Versuche zur Einlagerung von nanokristallinem Diamantpulver in eine Nickelmatrix sind in [1,2] beschrieben. Es konnte der Ein- bau von Diamantpartikeln der Größe 2 und 10 nm sowie ein verringerter Abrieb nachgewiesen werden. In weiteren Veröffentlichungen wird über die Einlagerung von nanodispersem AI2O3, SiOj, TiOa und ZrOj in galvanisch abgeschiedenem Nickel [3,4] berichtet.