Artikelarchiv

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.