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Bericht von Hanueli Blaser

Kürzlich veranstaltete der Verein galvanischer Anstalten der Schweiz eine Studienreise nach Oberitalien. Diese führte zu der Galvanoplastik-Kunstgalerie von Prof. Bertorelle in Varese und zu „Cromatura Tobaldini SPA" in Altavilla, einer großen Lohngalvanik.
Am ersten Tag der Reise fand die Besichtigung der Kunstgalerie von Prof. Bertorelle statt. Die Sammlung war beeindruckend und viele der Besucher hatten bisher sicher nichts derartiges gesehen.

An inorganic black colouring process using nickel sulphate and sodium sulphide was investigated on anodized aluminium alloy 6061 to provide a flat absorber black coating for spacecraft thermal control applications. Influence of colouring process parameters (concentration, pH) on the physico-optical properties of black anodic film was investigated. The nature of black anodic film was evaluated by the measurement of film thickness, micro hardness and scanning electron microscopy (SEM). Energy dispersive X-ray spectroscopy studies confirmed the presence of nickel and sulphur in the black anodic coating. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to evaluate the corrosion resistance of the coating. The environmental tests, namely, humidity, corrosion resistance, thermal cycling and thermo vacuum performance tests were used to evaluate the space worthiness of the coating. Optical properties of the film were measured before and after each environmental test to ascertain its stability in harsh space environment. The black anodic films provide higher thermal emittance (~ 0.90) and solar absorptance (~ 0.96) and their high stability during the environmental tests indicated their suitability for space and allied applications.

1 Introduction

Black surface finishes can be produced on aluminum alloys in a variety of ways for a variety of purposes. Aluminum and its alloys are often blackened by suitable techniques in order to impart improved thermal properties such as high emissivity and high solar absorptance. Among the various techniques available for coloring of aluminum, anodizing plays a major role [1-3]. This is because of the excellent chemical and physical properties as well as the flexibility in the structure of the anodic film so formed. Some ofthe important technologies used for coloring anodized aluminum include black dying, black painting, electrolytic black coloring [4], inte- gral black anodizing [5], and inorganic black color- ing [6]. However, anodic coating with subsequent coloring calls for a considerable expenditure for the facility and involves power consumption.//

1 Einleitung

Schwarze Oberflächen können auf Aluminiumlegierungen je nach Einsatzzweck auf unterschiedliche Arten hergestellt werden. Aluminium und dessen Legierungen werden häufig mit gängigen Techniken geschwärzt, um die thermischen Eigenschaften zu ändern und eine hohe Emission und Lichtabsorption zu erzielen. Unter den verschiedenen Färbetechniken für Aluminium spielt das Anodisieren die wichtigste Rolle [1-3]. Grund hierfür sind die ausgezeichneten chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie die Variation in Bezug auf die Struktur der anodischen Filme. Die wichtigsten Verfahren zum Schwärzen von anodisiertem Aluminium sind Tauchfärben, Lackieren, elektrolytisches färben [4], integrales Schwarzanodisieren [5] und Färben mit anorganischen Farbstoffen [6]. Allerdings erfordert das anodische Beschichten mit nachfolgendem Schwärzen erhebliche Aus- gaben für Anlagen und Energie.

Solar selective coatings absorb the solar radiation and convert it into thermal energy for domestic and industrial applications. The conversion efficiency i.e. the solar selectivity of such coatings depends on the ratio of solar absorptance (as) and infrared emittance (?IR). The coatings that are widely used for this purpose are black chrome, black Ni, Ni-Co, Co-Cd, Mo, etc. [1-6]. Black chrome plating has been widely used in automobiles, photography, solar energy collectors and optical instruments because of its durable non-glare finishes and reliable optical properties [2, 7]. // 

Selektive Solarbeschichtungen absorbieren die Sonneneinstrahlung und wandeln sie in Wärmeenergie für den Hausgebrauch und industrielle Anwendungen um. Die Umwandlungseffizienz, z.B. die solare Selektivität, solcher Beschichtungen hängt vom Verhältnis der Solarabsorption (?s) zur Infrarotemission (?IR) ab. Die für diesen Zweck am häufigsten verwendeten Beschichtungen sind u.a. Schwarzchrom, Schwarznickel, Ni-Co, Co-Cd oder Mo [1-6]. Die Schwarzverchromung wird häufig aufgrund ihrer haltbaren, nicht reflektierenden Oberfläche und ihrer beständigen optischen Eigenschaften für Automobile, Phototechnik, Solarkollektoren und optische Geräte verwendet [2, 7].

Electrochemical coatings are often employed as an ideal means of improving one or more surface properties, chemical, mechanical or optical. In addition to adequate corrosion resistance these are employed to provide the requisite thermal control properties. The coatings used in space missions, however, require higher standards and better control than those used for ground applications because on-orbit spacecraft is not approachable for repair and space conditions are very severe [1]. Mass reduction is an important criterion in spacecraft design because the cost of spacecraft launch is enormous. Among the conventional structural materials used in spacecraft construction aluminum alloys are the primary materials. Most of the spacecraft components made out of aluminum alloys are anodized to obtain a protective oxide film and to improve their heat radiation characteristics. // 

Elektrochemische Schichten werden häufig als ideales Werkzeug zur Verbesserung der chemischen, mechanischen oder optischen Eigenschaften von Oberflächen eingesetzt. Zusätzlich zu einer guten Korrosionsbeständigkeit ermöglichen sie auch die Einstellung einer Wärmeregulierung. Die in der Weltraumtechnik verwendeten Schichten müssen in diesem Zusammenhang höhere Standards erfüllen als Schichten für den Erdeinsatz, da Weltraumfahrzeuge nicht repariert werden können und die Weltraumbedingungen sehr hart sind [1]. Gewichts- reduzierung ist ein wichtiger Punkt für die Weltraumtechnik, da die Kosten für den Transfer in den Weltraum enorm sind. Unter den Werkstoffen für die Raumfahrt spielen Aluminiumlegierungen die größte Rolle. Die meisten der Raumfahrzeugteile aus Aluminiumlegierungen sind anodisiert, um einen gut schützenden Oxidfilm zu erhalten und die Wärmeabstrahlungscharakteristik zu verbessern.

Electroless nickel plating is an autocatalytic process that produces a nickel deposit on certain catalytically active substrate using a controlled chemical reaction [1, 2]. The electroless nickel deposition in the presence of hypophosphite in aqueous solution consists phosphorous contents ranging from 2 to 15 %, depending upon the formulation of plating solution and operating conditions [3]. Due to the presence of phosphorous electroless nickel can be easily etched with oxidizing acids to obtain the ultra black surface with extremely low solar reflectance. The low solar reflectance of these coatings is associated with unique surface morphology consisting of a dense array of microscopic, conical pores perpendicular to the surface. This structure produced by selective etching traps the light and is capable of absorbing above 99 % light in solar region [4]. // 

Die chemische Vernickelung ist ein autokatalytischer Prozess zur Herstellung von Nickelschichten auf unterschiedlichen katalytisch aktiven Substra- ten mittels einer chemischen Reaktion [1, 2]. Die Nickelschicht aus wässrigen Lösungen mit Hypo- phosphit enthält einen Phosphoranteil zwischen 2 und 15 %, je nach Zusammensetzung der Lösung und den Arbeitsparametern [3]. Durch den Phosphoranteil kann chemisch abgeschiedenes Nickel leicht mit einer oxidierenden Säure angeätzt werden und man erhält eine ultraschwarze Oberfläche mit extrem niederem Reflexionsgrad für Sonnenlicht. Die niedere solare Reflexion derartiger Schichten beruht auf einer einheitlichen Oberflächenmorphologie aus einem dichten Netz von mikroskopischen, konischen Poren senkrecht zur Oberfläche. Diese durch selektives Ätzen erzeugte Struktur wirkt als Lichtfalle und kann so über 99 % des Lichts aus dem solaren Spektrum absorbieren [4].

Zum diesjährigen Galvano-Golf-Cup konnte die Atotech Deutschland GmbH am 6. Juni 1998 über 62 aktive Teilnehmer in Semlin, Brandenburg, begrüßen. Bei Sonnenschein und hochsommerlichen Temperaturen lieferten sich die Spieler auf der 18-Loch-Meisterschaftsanlage ein heißes Turnier. Darüber hin- aus hatten alle Golfneulinge die Möglichkeit, den Sport bei einem mehrstündigen Schnupperkurs kennenzulernen.

Bericht über eine Veranstaltung der DGO-Bezirksgruppe Stuttgart

Bericht von einem Seminar der DGO-Bezirksgruppe am 13. Dezember 2001

Die Aktualität des Themas war Grund für die DGO- Bezirksgruppe Stuttgart, die eigentlich nur alle zwei Jahre vorgesehenen Seminare um einen außerordentlichen Stuttgarter Automobiltag 2001 zu ergänzen. Die Seminarreihe, deren dritte Veranstaltung damit stattfand, konnte erneut beweisen, dass sie eine der wenigen, wenn dzt. nicht die einzige große Veranstaltung ist, bei der die galvanische Fachwelt und ihre Kunden nicht nur wirklich anwesend sind, sondern auch ihre Standpunkte darlegen und effektiv über gemeinsame Probleme und die ansonsten viel beschworene Zusammenarbeit diskutieren. Der Leiter der DGO-Bezirksgruppe Stuttgart, Herr Klaus Schulz, der das Seminar eröffnete, konnte wohl auch deshalb mehr als 400 Teilnehmer begrüßen, die aus galvanischen Betrieben, von galvanotechnischen Fachfinnen, von Automobilherstellern und Zulieferfirmen gekommen waren.

Informative Veranstaltung der DGO-Bezirksgruppe Stuttgart am 10. November 2010 in Stuttgart