Artikelarchiv

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 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.

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.

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.