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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.