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Polychlorierte Biphenyle (PCB) können als Beispiel einer umweltschädlichen Stoffgruppe angesehen werden, deren chemische und physikalische Eigenschaften zu einer technologisch außergewöhnlich erfolgreichen Anwendung und damit Verbreitung führte. Ihre toxischen Wirkungen wurden so spät erkannt, dass bereits eine breite Verteilung in der Umwelt stattgefunden hatte, ehe Regelungen zur Überwachung, Verwendungsbeschränkung und Beseitigung folgten.

Bericht von einer Veranstaltung der Technischen Akademie Esslingen am 3. und 4. Dezember 2001

Die Veranstaltung behandelte die Alterung von polymeren Werkstoffen und organischen Beschichtungen unter Witterungsbedingungen sowie Ver- fahren zur Prüfung der Beständigkeit dieser Materialien. Das Interesse von Betreibern oder Anwendern auch anderer Oberflächenbehandlungen, d.h. auch der galvanischen Metallabscheidung an den gemachten Ausführungen ist darauf zurückzuführen, dass die Bauteile von Produkten oft verschiedene Oberflächenbehandlungen haben, die dann den gleichen Witterungsbedingungen ausgesetzt sind. Das betrifft auch die Prüfmethoden, die in solchen Fällen nicht für die beide Beschichtungen gleichermaßen geeignet sein müssen. Als Beispiel dafür kann etwa die derzeit aktuelle Kombination von Chromatierungen mit organischen Versiegelungen oder Top-Coats dienen.

Die Veranstaltung stand unter der Leitung von Gerhard Pansch von der Firma Rausch Messtechnik GmbH in Flaan, weitere Dozenten kamen von der BAMy Berlin, und der PPG, Ingersheim.

Beim Beizen, Aktivieren/Passivieren und Beschichten werden aus Beständigkeitsgründen häufig Komponenten aus Kunststoff eingesetzt. Somit hängen Betriebs- und Arbeitssicherheit in der Oberflächentechnik von der richtigen Auswahl dieser Materialien ab. Trotz der Anwendung von aggressiven Medien bei z.T. erhöhten Temperaturen ist aber nur wenig über die Langzeitbeständigkeit der Kunststoffe in diesen Prozessen der Metallindustrie bekannt. Auch Beständigkeitslisten geben nur unzulänglich Auskunft über das tatsächliche Verhalten unter betrieblichen Bedingungen, da hier häufig der chemische Angriff durch eine mechanische Beeinflussung der Komponenten verstärkt wird – etwa durch Abrasion, Stöße, Schwingungen oder Kavitation in Pumpen und Rohrleitungen. Nicht zuletzt hängen die Eigenschaften von Kunststoffen auch von den Verarbeitungsbedingungen ab. Der folgende Beitrag soll dazu beitragen, Metall verarbeitende Betriebe für die Gefahren zu sensibilisieren, die von der mangelnden Beständigkeit von Kunststoffen ausgehen. // Basically due to their chemical resistance components made of plastics are widely used in pickling, activation/passivation and coating processes. Thus, operational and occupational safety in surface technology depends on the proper selection of these materials. Despite the use of aggressive media – partially at elevated temperatures – little is known about the long-term durability of plastics in these processes. Resistance lists give only inadequate information about the actual behavior under operating conditions, because often the chemical attack of components is intensified by mechanical stress, such as abrasion, shock load, vibrations or cavitation in pumps and pipes. Last but not least, the characteristics of the respective plastics depend also on their processing conditions. The following article should help to raise awareness among metal finishing plants for the dangers emanating from the lack of resistance of synthetic materials.

1 Einleitung


Immer feiner werdende Strukturen der Leiterplatte erfordern zur Erhöhung der Bestückungssicherheit völlig ebene Bauteileanschlußflächen der Leiterplatte, die mit dem bislang universell eingesetzten Hot-Air-Leveling (HAL)-Verfahren nicht mehr realisierbar sind. Neben den verfahrensbeding- ten, ungleichmäßigen Sn/Pb-Schichten stellt besonders die hohe thermische Belastung der Leiterplatte beim Verzinnen hohe Kosten für Wartung und Reparatur der HAL- Anlagen sowie die mögliche Bildung von Zinnbrücken erhebliche Nachteile des HAL- Verfahrens dar.
Als Alternative zum HAL-Verfahren, nicht zuletzt im Zusammenhang mit der Einführung neuer Technologien zur Oberflächenmontage von elektronischen Bauteilen, setzt sich das chemisch Ni/Au-Verfahren zur Erzeugung löt- oder bondbarer Oberflächen immer weiter durch. Hierbei muß auf den Begriff der „bondbaren Endoberfläche” besonders hingewiesen werden. Ein wesentlicher Punkt ist dabei das direkte Aufbringen und Anschließen nackter Chips auf die Leiterplatte.

Die nationale, europäische und internationale Umweltpolitik hat in den letzten 20 Jahren ein differenziertes System von Maßnahmen entwickelt und damit meßbare Verbesserungen in Teilbereichen er- zielt. Dennoch schreitet die Zerstörung der natürlichen Lebensgrundlagen insgesamt weiter voran.
Eine Umkehr dieser Entwicklung wird erst dann gelingen, wenn Umweltbelange auf allen Ebenen noch stärker und frühzeitiger in die Entscheidungsprozesse in anderen Politikbereichen wie die Verkehrs-, Landwirtschafts-, Industrie- und Energie- politikeinbezogen werden.

Es kennzeichnet den hohen Stellenwert der Galvanotechnik, wenn nicht etwa die Branche selbst, sondern die Planer der Hannover-Messe Industrie 90 die Fachausstellung „Oberflächentechnik“ und damit auch die der Galvanotechnik unter das Motto „Bestes aus der Hochtechnologie“ stellen. Gerade weil die Bedeutung dieser weltweit wichtigsten Verbundmesse dadurch gegeben ist, daß sie nicht nur die neueste Technik in den Raum stellt, sondern vor allem die ihre praktische Anwendung bedingenden Zusammenhänge zwischen den einzelnen Disziplinen hervorhebt.

Bericht von einem Pressegespräch zur „Oberflächentechnik“ auf der Hannover Messe Industrie ’90 (2. bis 9. Mai 1990)

Als „Bestes in der Hochtechnologie“ verstehen die Planer der Hannover Messe Industrie nicht nur die High-Tech selbst, sondern vor allem auch diejenige Technik, die High-Tech ermöglicht. Definiert man (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) als High-Tech etwa eine solche Technik, die in der Lage ist, die geistige Fähigkeit des Menschen zu einem gewissen Teil zu simulieren, so läßt sich als zugehörige Peripherie etwa diejenige Technik bezeichnen, die die notwendigen Voraussetzungen dazu schafft. Die moderne Elektronik als High-Tech ist beispielsweise u. a. ohne Oberflächentechnik, die den Bauteiloberflächen Verschleiß- und Korrosionsschutz, Benetz- und Verklebbarkeit, elektrische Leitfähigkeit oder katalytische Wirksamkeit verleiht, nicht möglich. Weiterentwicklungen in der Elektronik werden sehr oft erst durch Fortschritte in der Oberflächentechnik- auch wenn diese selbst nicht unbedingt unter den Begriff hochtechnologisch einzureihen sind - ermöglicht; ein triftiger Grund, sie zum ’’Best of High-Tech” zu zählen.

Das Bekenntnis eines engagierten Anlagenbauers könnte lauten: Jeder Lieferant ist so gut wie seine Kunden ihn fordern! Die Erfahrung lehrt aber auch, dass es nicht immer einfach ist, anspruchsvolle Kunden zu haben.
Wie dem auch sei; der Autor wurde aufgefordert, die Rahmenbedingungen mit der Zielsetzung zu untersuchen, die relativen Betriebskosten in einem deutlichen Umfang gegenüber der zu ersetzen-den Anlage abzusenken. Dabei waren hohe Ansprüche an die Qualität der dekorativen Oberfläche zu berücksichtigen.
Wegen der prinzipiellen Aufgabenstellung soll nachfolgend die Vorgehensweise und Problemlösung der Allgemeinheit zugänglich gemacht werden. Aus verständlichen Gründen werden die spezifischen Daten des Kunden nicht veröffentlicht.

Wenn man in der Schule ein neues Heft begonnen hatte, dann war das meist mit guten Vorsätzen gepaart: Keine Eselsohren, keine Fettflecke, möglichst keine Radierungen. Das weiße Papier suggerierte Sauberkeit und Fehlerfreiheit. Jahresanfänge haben etwas Ähnliches an sich: Das neue Jahr soll gut oder besser werden als das alte.

Besuch und Informationsgespräch bei der Spaleck Oberflächentechnik GmbH &Co. KG in Bocholt/Westf. (März 1993)

Der mechanische Teil der Oberflächenbehandlung - ob vor, nach dem Aufbringen des Metallüberzugs oder als Zwischenbearbeitung - gehört nach wie vor zu den kostenträchtigsten Verfahrensschritten. Eine Ausnahme bilden In der Regel nur Massenteile mit kleineren und z. T. auch mittleren Maßen, bei denen die mechanisch-chemische Behandlung durch das sog. Gleitschleifen in der Regel einen wesentlich niedrigeren Aufwand ermöglicht. Die Ursache dafür liegt in den Verfahrens- und anlagentechnisch ausgereiften Systemen zum Gleitschleifen, die als Ergebnis der Anwendung dieses Verfahrens zur Bearbeitung der Oberfläche schlechthin, d. h. beispielsweise zum Entgraten, Kantenverrunden, Fein- schleifen und Polieren, entstanden sind.

Die Ressourcen-Planung ist ein Instrument, mit dem die meisten Leiterplattenhersteller drastische Verbesserungen erzielen können. Wahrscheinlich gibt es kein anderes Gebiet, das einen besseren Kapitalrückfluß oder eine positivere Auswirkung auf die Lieferbereitschaft garantiert. Diejenigen, die für die Prioritätenvergabe der Ingenieurleistungs-, Produktions- oder Materialressourcen verantwortlich sind, können meist ein „Lied davon singen“, wie viel Zeit dafür aufgewandt wird, um Rangordnungen festzulegen.
Wenn in einer Firma allmorgendlich festgelegt wird, welche Aufgaben in der Produktion oder Entwicklung an dem betreffenden Tag den Vorrang haben sollen, so kann man ziemlich sicher sein, daß sich die stärkere Beachtung dieses Problems lohnen wird.

Verminderung der Baustufenstruktur auf lasergesinterten Rapid Prototyping-Bauteilen mittels Strahlverfahren

Prototypen, erzeugt durch generative Verfahren, sind heute ein unentbehrliches Werkzeug innerhalb des Produktentwicklungsprozesses. Sie dienen zur Beurteilung der Qualität einer technischen Lösung, geben Auskunft über die Handhabung eines Produkts, seine Herstellbarkeit und die damit verbundenen Kosten. Als ein dreidimensionales reales Anschauungsmodell verfügen Rapid Prototyping- Bauteile (RP) über eine deutlich höhere Aussagekraft als eine Zeichnung oder ein virtuelles Modell.

Zinkdruckguß wird im Kraftfahrzeugbau sehr umfangreich angewendet, z. B. bei Türgriffen, Zierleisten, Vergaserteilen, Teilen des Lenkrades u. a. Besonders die Türgriffe sind seit vielen Jahren ein Punkt heftiger Diskussionen, weil sie oft schon nach kurzer Gebrauchszeit Flecken zeigen und der galvanische Überzug Blasen bekommt, die Veranlassung zum Abblättern des Überzuges sind. Es traten immer mehr Forderungen auf nach einer eingehenden Untersuchung dieses Übelstandes. Das American Zinc Institute ließ nun durch das Battelle Memorial Institute Untersuchungen auf diesem Gebiet durchführen und gleichzeitig beschäftigte sich die British Non-Ferrous Metals Research Association, London, mit dem gleichen Fragenkomplex.

Bericht über ein neues Anlagenkonzept zur Beschichtung
Im Bereich der Automobilindustrie besteht seit langem der Trend zu signifikanten Verbesserungen des Korrosionsschutzes. Wurden bislang überwiegend verschiedene galvanische Korrosionsschutzbezüge angeboten, mit den bekannten Problemen wie der Wasserstoffversprödung und der Abwasserproblematik, wurde in den letzten Jahren zu- nehmend versucht, mit neuen Beschichtungsverfahren die Korrosionsbeständigkeit weiter zu erhöhen. Der weltweit bekannte Hersteller von Befestigungselementen, die Firma Bauer & Schaurte Karcher Verbindungstechnik GmbH (BSK V) in Beckingen/ Saarland (integriert in der Textron Firmengruppe), gab Ende 1995 eine Dacromet- Beschichtungsanlage in Auftrag. Mit der technischen Realisierung des Gesamtkonzeptes wurde die Firma WMV-Apparatebau in Wind- eck beauftragt.

ln den letzten Jahren sind immer mehr Anwender dazu übergegangen, die Lötbarkeit ihrer Leiterplatten durch einen vorhergehenden Heißverzinnungsprozeß zu gewährleisten. Heißverzinnte Leiterplatten haben eine Reihe von Vorteilen-
- Gute Lötbarkeit, auch noch nach einem Jahr Lagerung
- Leiterbandzüge liegen in Rein-Kupfer-Technik bzw. mit Black-Oxide unter Lötstopplack und können so beim Lötprozeß nicht zum gefürchteten Orangenhauteffekt führen. Der Blei/Zinn-Auftrag erfolgt im eutektischen Lot 63/37
- Die thermische Belastung der Leiterplatte ist geringer als bei anderen Verzinnungstechniken mit Wärmebehandlung,

Aus diesen Gründen hat sich die Heißverzinnungstechnik nach dem Hot-Air-Levelling-Prinzip in den letzten drei Jahren durchgesetzt. In der Bundesrepublik Deutschland ist das Heißverzinnungsverfahren am weitesten in Europa verbreitet.

Die Werbung für Chemisch-Nickel-Schichten konzentriert sich vielfach auf die Korrosionsbeständigkeit. Dabei werden häufig Äpfel mit Birnen verglichen, wenn etwa “1000 Stunden nach DIN 50021 ” angeboten werden. Denn es bleibt meist unberücksichtigt, auf was sich diese Angabe genau bezieht, weicher Grundwerkstoff gemeint ist, wie dick die Schichten dabei sein müssen oder um welche Teilegeometrie es sich handeln darf. Eine Studie in den USA ergab, daß die Hälfte der Reklamationen bei chemisch vernickelten Teilen, die vom Lieferanten für gut und vom Kunden für schlecht befunden worden waren, auf Mißverständnisse bei den Liefervereinbarungen, fehlerhafte Interpretation von Normen und Spezifikationen oder schlicht auf mangelnde Information des Kunden zurückzuführen waren.

Das Wort Bespaßung habe ich nicht im Duden gefunden, es stammt aus dem Wortschatz meiner Kinder, aber es gefällt mir besser und erscheint mir harmloser als mancher neue Begriff, der – vorwiegend in schlechtem Englisch – in die Welt gesetzt wird. Der Sachverhalt selbst wird im Titel der neuesten Ausgabe des Magazins mstnews (erscheint in Englisch, www.mstnews.de) mit Fun and Recreation with Microsystems beschrieben. Die klassischen Anwendungsgebiete der Mikrosystemtechnik sind Automobiltechnik, Medizintechnik, Kommunikationstechnik, Maschinenbau usw. Neben diesen großvolumigen Märkten gibt es aber immer mehr Marktnischen, die die Mikrosystemtechnik besiedeln kann, weil sie von der technischen Weiterentwicklung und den durch Massenproduktion immer billigeren Mikrosystemen profitiert. So werden einerseits die Nischenprodukte technisch höherwertig, andererseits wächst die Bedeutung der Mikrosystemtechnik-Industrie und führt zu immer neuen Anwendungen. Zur Illustration folgen einige einschlägige Beispiele aus dem genannten Heft: Viele erinnern sich an das Tamaguchi aus den späten 90er Jahren als ein Bespiel für ein elektronisches Spielzeug mit vielen Funktionen, das keiner brauchte. Man kann darüber streiten, ob der Roboterhund Aibo, ein wirkliches Mikrosystemtechnikprodukt, das Sony auf den Markt brachte, nützlicher ist.

1 Einführung

Es ist bekannt [1-7], daß der Einbau anderer Metallen bei der elektrolytischen Abscheidungen von Zink zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften der Überzüge führt. Dabei wird die Zinkmatrix entweder durch die Bildung einer feineren Kristallstruktur oder einer Phasenstrukturen mit größerer Beständigkeit gegen Korrosion modifiziert. Bei Durchsicht der Korrosionseigenschaften von konkreten elektrolytischen Zinklegierungen nimmt man gewöhnlich nur die chemische Zusammensetzung zur Kenntnis, d.h. die relative Konzentration des legierenden Metalls in der Abscheidung. Dabei verbindet man die beste Korrosionsbeständigkeit mit dem optimalen Gehalt an Legierungsmetall in der Zinkmatrix. Neben der Zink-Kobalt-Legierung, die aus Kostengrün- den mit weniger als 2 % verhältnismäßig wenig Kobalt enthält, ist bisher nur für Zink-Nickel der optimale Anteil des Legierungspartners, der 10 bis 15 % beträgt [2], bekannt.

Einleitung


In früheren Arbeiten wurden bereits Ergebnisse zur Untersuchung der Nickelabscheidung aus Sulfamatelektrolyten vorgestellt [1- 3]. Es handelt sich dabei um Schichten mit Dicken im Bereich von einigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern, die in verschiedenen Industriezweigen Verwendung finden. Die interessierenden Schichteigenschaften waren dabei je nach Verwendungszweck die inneren Spannungen (a), die Duktilität (Do), die Mikrohärte (HV), die Verschleißfestigkeit (TWI), die thermische Beständigkeit usw. Von besonderem Interesse war die Untersuchung der Wirkung des von uns entwickelten Zusatzes CHT[4] (2,4-Dichlor-5-Sulfomoylbenzoe- säure) Im Elektrolyten auf die Härte und Verschleißfestigkeit der abgeschiedenen Schichten. Es wurde gezeigt [5, 6], daß sich die Eigenschaften in Abhängigkeit von den Elektrolysebedingungen regeln lassen. Dabei konnten sogar gleichzeitig hohe Werte für Mikrohärte und Duktilität erzielt werden. Die mit dem am meisten für diesen Zweck verwendeten amerikanischen Zusatz SNHA durchgeführten Paralleluntersuchungen bestätigten die guten Charakteristika des Zusatzes [3].

1 Einleitung


In der Vergangenheit ist die Entwicklung neuer, thermischer Beschichtungstechnologien immer mit einer Erhöhung der Partikelgeschwindigkeit verbunden gewesen. Ziel ist die stetige Erhöhung der kinetischen Energie im Auftreffmoment, um eine maximale Haftfestigkeit bei minimaler Porosität zu erreichen. Üblicher- weise wird diese hohe kinetische Energie der Partikel als Grundvoraussetzung zur Schichtoptimierung gesehen.
In der Literatur existiert eine Vielzahl an gemessenen und berechneten Werten für Partikelgeschwindigkeiten verschiedener Spritzverfahren. Beispielhaft sind in Tabelle 1 Geschwindigkeitsbereiche zusammengefasst.
Im Gegensatz dazu ist die Beschleunigung, die Partikel in der laminaren Strömung eines großvolumigen Plasmas, wie dem Hochfrequenz-lnduktions-Plasma (IPC) bei Atmosphärendruck, erfahren, vergleichsweise gering. Das ICP hat in den letzten Jahren zu- nehmendes Interesse gefunden. Trotzdem sind die meisten bekannten Anwendungen des ICP spezielle Niederdruckverfahren mit hohen Partikelgeschwindigkeiten [2, 3]. Das atmosphärische Plasmaspritzen häufig verwendeter oxidkeramischer Werkstoffe, wie AI2O3 oder yttriumstabilisiertem Zirkonoxid (YSZ), mit dem ICP hat sich dagegen noch nicht durchgesetzt, obwohl hier Schichten mit speziellen Eigenschaften hergestellt werden können.

Diese Betrachtung beschäftigt sich mit den elektrischen Einrichtungen, Leitungen und Schaltungen in der Galvanik. Schutzvorschriften sind zu beachten und in Unfallverhütungsvorschriften zusammengefaßt. Im Rahmen der Aufsatzfolge über „Sicherheit im Betrieb“ kommt in der heutigen Folge die elektrische Einrichtung zur Sprache.

This paper deals with the electrical equipment, circuits and control panels used in plating shops, describing their function and the dangers involved along with respective safety regulations to be observed. It is part of the series of papers published in this journal on the subject of „safety in the plating shop“, giving advice on how to prevent accidents during work.

Fachgespräch mit Dr. H. Erhart, Mitglied der Geschäftsleitung der Surpro GmbH

Das Oberflächenbeschichtungs- und Beratungszentrum Surpro im schleswig-holsteinischen Wüster beschäftigt sich mit dem Fertigen und dekorativen Beschichten von Metall- teilen, die für die Montage hochwertiger Konsumgüter benötigt werden. Beispiele sind Schreibgeräte der gehobenen Qualitätsstufen, wertvolle Uhren und ansprechende Brillen.
Neben der bereits viele Jahre praktizierten Galvanotechnik wird seit dem Frühjahr 1986 auch die PVD-Beschichtungstechnik, speziell das Hochleistungskathodenzerstäuben, auch Magnetronsputtern genannt, angewandt.

ln Coventry, Mittelengland, errichtete die Shipley Europe Limited ein neues, hochmodernes Produktionsgebäude. Die frühere Fertigung, die sich ebenfalls in Coventry befand, war aufgrund des stark gestiegenen Auftragsvolumens zu klein geworden.

Praktische Versuche zeigten, daß es möglich ist, mit geringem Aufwand und kleinen Kosten Polierstaub in Galvanikbetrieben zu beseitigen. Der Polierstaub wird durch Altöl benetzt und damit einer Müllverbrennung unter annehmbaren Bedingungen zugänglich gemacht. Die Arbeit beschreibt Einzelheiten der Durchführung.

In this paper a new method for the removal of polishing dust in plating shops is described, combining the two advantages of low costs and easy application. The method – based on practical tests – consists of wetting the polishing dust by oil recovered from waste oils and fats, thus making it suitable for being burnt in a garbage-burning furnace at standard conditions. The method and its application is discussed in full detail.

Die G. &S. PHILIPP Vertriebsgesellschaft beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Vertrieb von Produkten und Verfahren für die Vorbereitung von Metalloberflächen vor dem Veredelungsprozeß und die hieraus erforderliche Wasser- und Abwasserbehandlung.