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Bericht über die Beschichtung durch thermisches Spritzen bei der Rittel & Schipper GmbH

Gleitringdichtungen sind in der Großchemie, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in vielen anderen Branchen unverzichtbar. Um diese stark belasteten Teile gegen Verschleiß zu schützen, werden die Gleitringe üblicherweise aus Chromguß, Nickelguß, Chromstahl, Edelstahl oder Aluminiumoxid hergestellt. Wer höhere Standzeiten erreichen will, greift auf den teuren Hightech-Werkstoff Siliziumkarbid zurück. Doch es gibt eine günstigere Alternative: Durch thermisches Spritzen mit Chromoxid bleiben selbst regenerierte Gleitringdichtungen bis zu fünfmal länger einsatzfähig als unbeschichtete Neuteile.

Bericht über eine Veranstaltung der DGO

Am 12. und 13. Mai fand in Siegen die diesjährige Frühjahrssitzung des Arbeitskreises (AK) Plasmaoberflächentechnologie der Deutschen Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnologie statt. Insgesamt nahmen 45 Teilnehmer aus Industrie und Wissenschaft an der Veranstaltung teil. Das Programm der Sitzung bestand traditionell aus einem Besichtigungsteil, aus wissenschaftlichen Vorträgen sowie aus der Mitgliederversammlung.
Für den Besichtigungsteil wurden von den Veranstaltern die Firmen Hartchrom Frohme GmbH und Plasma Technik Grün GmbH so- wie das Labor für Oberflächentechnik der Universität Siegen angeboten. Zusätzlich konnte im Anschluß an die Mitgliederversammlung das Regionale Institut für Oberflächentechnik (RIO) des Technologiezentrums Siegen besichtigt werden.

1 Einleitung


Die am meisten untersuchten, einphasigen Hartstoffschichten wie TiN oder TiC steilen oft keine Lösung für sehr unterschiedliche Arbeitsbedingungen dar, da es nicht möglich ist, gleichzeitig alle erforderlichen Eigenschaften in einem Zweikomponentenstoff zu realisieren. Neuere Untersuchungen zeigen, daß sich ternäre Legierungen in Bezug auf solche Eigenschaftskombinationen besser verhalten [1]. Dies ist auch der Grund dafür, daß mittels PVD-Verfahren abgeschiedene Mehrkomponenten-, Mehrphasen- und funktionell abgestufte Schichten wegen ihrer hervorragenden physikalischen, chemischen und technologischen Eigenschaften von besonderem Interesse sind. Jedem Element solcher Verbund- Dünnfilme kommt bei der Optimierung der Arbeitsbedingungen und der Leistungsfähigkeit des Systems Substrat - Film eine besondere Bedeutung zu.


Thermische Spritzverfahren sind schon seit Jahren ein unentbehrliches Werkzeug in der Schicht- und Oberflächentechnik. Sie werden im industriellen Maßstab eingesetzt zum Auftrag verschleißfester Schichtsysteme auf Formen, Werkzeugen oder anderen Bauteilen, zum Thermalschutz in der Raketen- und Triebwerkstechnik, als korrosionshemmende Überzüge oder auch als Hinterfütterung von Formwerkzeugen. Die Palette der Verfahren und Verfahrensvarianten reicht vom Flammspritzen, Plasmaspritzen, Niederdruckplasmaspritzen bis zur Hochgeschwindigkeitsflammspritzen.

1 Einleitung

Die Qualität des Verbundes Lack / Metall wird ganz wesentlich von der Vorbehandlung der Metalloberfläche mitbestimmt. Voraussetzung für eine hohe Oberflächengüte, eine gute Lackhaftung und hohen Korrosionsschutz des Fertigproduktes ist das einwandfreie Reinigen des Substrates und die Bildung einer hochwertigen Konversionsschicht. Die Konversionsschicht übernimmt vor allem die beiden wichtigen Aufgaben Lackhaftung und Korrosionsschutz. Selbstverständlich hängt der erzielbare Korrosionsschutz auch von Art und Qualität des Pulverlackes und des Substrates ab.
In den meisten Fällen findet die Vorbehandlung der Metalloberflächen vor dem Lackieren in Stücklinien statt, zunehmend kommen aber in Bandanlagen phosphatierte oder vorbeschichtete Materialien zum Einsatz.
Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die modernen Vorbehandlungsverfahren für Stückgut aus Stahl und verzinktem Stahl im Spritzverfahren. Die Vorbehandlung von Aluminium wird der Vollständigkeit wegen kurz erwähnt.

Die Anwendung der Prinzipien des Sustainable Development (nachhaltig zukunftsverträgliche Entwicklung) wurde bei der Mitgliederversammlung des Verbandes der Lackindustrie e.V. (VdL) als die zentrale Herausforderung für die kommenden Jahre festgeschrieben. Die versammelten Untemehmensvertreter waren sich darin einig, daß das wesentliche Problemfeld in der Reduzierung flüchtiger organischer Verbindungen zu sehen ist. Immer noch fallen alleine in Deutschland pro Jahr 400.000 Tonnen Lösemittel als Verluste bei Lackierprozessen an.

Galvanisieren von Edelstahl

Frage: Wir verkupfern Scheiben aus Edelstahl zuerst in einem pyrophosphathaltigen und danach in einemsauren Kupferelektrolyten auf die gewünschte Schichtdicke. Vor dem Verkupfern aktivieren wir in 50 %iger Schwefelsäure und spülen danach schnell ab. Mit dem vom Kunden vorgeschriebenen Biegetest um 180° zur Prüfung der Haftung haben wir Schwierigkeiten. Wäre es besser, cyanidisch vorzuverkupfern?

Bericht über eine neue Anlage von der Firma Harter Oberflächen- und Umwelttechnik GmbH

Die ALU Menziken Industrie AG in Menziken (Schweiz) setzt für die Reinigung ihrer Aluminiumprodukte ein völlig neues Reinigungsmittel sowie eine neuartige Trocknungstechnologie ein.
Die ALU Menziken Industrie AG ist spezialisiert auf die Herstellung hochwertiger Profile und Rohre aus Aluminium und seiner Legierungen. Sie ist Teil der weltweit in der Leichtmetallverarbeitung tätigen Menziken-Gruppe mit über 2000 Mitarbeitern.

Bericht über die 3. Internationale Technologiemesse für Oberflächentechnik vom 4. bis 7. Juni 1997 in Essen

Die OFTECH ist eine werkstoffübergreifende Messe, die die verschiedensten oberflächentechnischen Disziplinen unter einem Dach vereint, so der Veranstalter Stephen Brooks von der Mack-Brooks Exhibitions Ltd. in seiner Eröffnungsrede. Diese Veranstaltung soll Synergieeffekte fördern, die für innovative Lösungen unerläßlich sind.
Die am stärksten vertreteten Aussteller kamen aus den Bereichen der industriellen Reinigung und Strahlen. Die meisten der großen Fachfirmen der Galvano-Branche waren auch dieses Jahr nicht anwesend. Dies kann als Chance für die kleinen und mittleren Unternehmen gewertet werden, die hierein geeignetes Forum vorfinden um sich ihrer Klientel zu präsentieren. Der Anspruch der Messe auf Internationalität ist offensichtlich nicht nachvollziehbar; dem Besucher fällt eher der nationale, wenn nicht sogar regionale Charakter der Messe auf.

Bericht über eine Jubiläumsveranstaltung in Schwäbisch Gmünd

Am 20. Juni 1997 feierte das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie (FEM) in Schwäbisch Gmünd sein 75-jähriges Bestehen. Bei der Festveranstaltung im Franziskaner konnte der Institutsleiter Dr. Hermann Jehn zahlreiche Ehrengäste und Freunde des Instituts, Mitglieder des Vereins für das FEM, Institutsangehörige und ehemalige Mitarbeiter begrüßen.
Die Bedeutung dieser Gmünder Institution wurde durch die Anwesenheit des baden- württembergischen Wirtschaftsministers Dr. Walter Döring unterstrichen. In seiner Rede sagte Dr. Döring, daß Innovationen im scharfen internationalen Wettbewerb ein ausschlaggebender Pluspunkt seien.

Bericht vom 7. Internationalen Fischer-Symposium

Das alle 4 Jahre stattfindende Symposium über Ergebnisse der Grundlagenforschung im Bereich der Elektrochemie wurde vom 15. bis 19. Juni 1997 traditionsgemäß an der alten Wirkungsstätte des Mentors der modernen Galvanotechnik Helmuth Fischer der TU Karlsruhe unter dem angegebenen Motto veranstaltet. Vor etwa 150 Teilnehmern wurde von den international auf diesem Fachgebiet führenden Wissenschaftlern in annähernd 40 Vorträgen und 70 Posterbeiträgen der Fortschritt der letzten Jahre auf dem Gebiet der Phasengrenze Festkörper/Elektrolyt dargestellt und diskutiert. An dieser Stelle sollen hierüber keine speziellen Ergebnisse berichtet werden, sondern es soll kurz auf den Trend der Entwicklung und deren Bedeutung für die Oberflächentechnik eingegangen werden.

Bericht über die internationale Leitveranstaltung für chemische Technik, Umweltschutz und Biotechnologie vom 9. bis 14. Juni 1997 in Frankfurt

Die ACHEMA ‘97 war die erfolgreichste in ihrer Geschichte. Mit einer Rekordzahl von 3697 Ausstellern konnte die bereits sehr erfolgreiche ACHEMA ‘94 nochmals um 6,6% übertroffen werden. Auch das hohe Niveau der Besucherzahlen (229.000 In diesem Jahr gegenüber 227.000 in 1994) konnte gehalten werden. Weitere statistische Daten und allgemeine Infos siehe Galvantoechnik 8/’97 Seite 2640-41.
Im folgenden wird überausgesuchte Exponate berichtet, die für den Bereich der Oberflächentechnik relevant sein können.

Leitmotiv für 1997

Müßte man für das bald zu Ende gehende Jahr 1997 ein Leitmotiv finden, so könnte es die wachsende Entwicklung und Anwendung von antibakteriellen Beschichtungen sein. In einem der letzten Briefe wurde die Leistungsfähigkeit einer solchen Pulverbeschichtung beschrieben. DuPont hat seine „MicroFree TM“-Serie auf den Markt gebracht, ein organisches Produkt zur Verhinderung von Bakterienwachstum und Pilz- sowie Schimmelbefall von Kunststoffprodukten. Das leicht eingefärbte, hochfeste MicroFree ist im Kunststoff-Verarbeitungsprozeß beständig, wird von Lösemitteln nicht angegriffen und widersteht hohen Temperaturen. Es ist nicht flüchtig, lichtstabil und geruch- los. Wie gewöhnlich wird wenig über den chemischen Aufbau veröffentlicht. Nach den spärlichen Angaben des Herstellers ist das Produkt Silber-, Zink- und Kupferhaltig. Die antibakterizide Wirkung von Silber und Kupfer ist bekannt und über einige Beispiele wurde in den letzten Briefen berichtet. Das Erzeugnis kann zur Schimmelbekämpfung bei Kunststoffen, Z.B. in sanitären Einrichtungen, in Gewebebeschichtungen und als Zusatz zu Anstrichstoffen eingesetzt werden.

Abgeschlossen im April 1997/ Fortsetzung aus Heft 7

Als Wissenschaft von metallischen Werkstoffen ist die Metallographie eng verknüpft mit der Metallmikroskopie - denn Metall hat erst unter dem Mikroskop eine sichtbare Kornstruktur das Gefüge. Vor etwa 100 Jahren hat man bei hohen Vergrößerungen im Mikroskop erstmals sichtbare Gefügestrukturen von Stahl und Gußeisen fotografiert. Meistens wird visuell eine rein qualitative Beurteilung des Gefüges vorgenommen, aber mit Hilfe der Videomikroskopie kann eine elektronische Auswertung durch ein Bildanalysesystem erfolgen.
Aus dem Gesamtbild der makro- oder mikroskopisch sichtbaren Gefügestruktur können Aussagen über die Eigenschaften und das Verhalten einer Legierung gemacht werden. Dadurch ist z.B. die Angabe des günstigsten Werkstoffs für einen bestimmten Verarbeitungsprozeß oder Anwendungszweck möglich. Außerdem werden Verarbeitungsfehler und Schadensursachen ermittelt. Die Metallmikroskopie soll nun den Gefügeaufbau einer vorgegebenen Legierung wirklichkeitsgetreu und klar im Bild festhalten. Über Art, Größe und Menge der einzelnen Gefügebestandteile können dann relative Aussagen erfolgen.

Teil 1: Die Polarisation der Elektrode


1 Einleitung

Wegen seiner vielfältigen positiven Eigenschaften wie einer ausgezeichneten elektrischen Leitfähigkeit und Lichtreflektion, chemischer Stabilität oder Bakterientoxizität, findet Silber nach wie vor eine breite Verwendung in der Galvanotechnik. Meist werden Silber und Silberlegierungen aus cyanidischen Elektrolyten, mit oder ohne Überschuß an Cyaniden, abgeschieden. Die stark toxischen Cyanidlösungen werden in gleichem Umfang wie bisher verwendet, weil die Reduktion der cyanidischen Silberkomplexverbindungen zu hochwertigen, matten oder glänzenden, gut haftenden galvanischen Überzügen führt. Die Elektroreduktion der cyanidischen Silberkomplexverbindungen wird von einer ungewöhnlich großer Polarisation begleitet, die die Herstellung vieler Silberlegierungen ermöglicht und, wahrscheinlich eine der Ursachen guter Qualität der abgeschiedenen Überzüge ist. Die Aufklärung der Prozessen, die während der Silberabscheidung aus der cyanidischen Lösungen ablaufen, sind erforderlich, um neue, weniger toxische Elektrolyte zur Abscheidung von Überzügen mit ähnlich guten Eigenschaften zu entwickeln. Die Ursachen, die zu der hohen Polarisation führen, sind bisher nur sporadisch und meist nur qualitativ untersucht worden.

Tenside sind oberflächenaktive Stoffe und werden Prozeßbädern häufig zugesetzt, um als Netzmittel, Glanzmittel, Emulgatoren, Schaumregulatoren o. ä. zu wirken. Kommt es zum Tensidverbrauch während des Prozesses, ist eine on-line Konzentrationsüberwachung angebracht. Anwendungsbeispiele sind Galvanikbäder zur Abscheidung von Kupfer- bzw. Nickelschichten sowie Reinigungs- bzw. Spülbäder zur Entfettung und Reinigung von Metallteilen nach der spanabhebenden Bearbeitung.
Auf der Basis der Tropfenvolumentensiometrie zur Messung von zeitabhängigen Flüssigkeitsoberflächenspannungen wurde ein automatisches Tensiometer zur Konzentrationsbestimmung von Tensiden in Prozeßbädern entwickelt. Einsatzgebiete des Geräts sind die automatische Überwachung von Galvanik- und Reinigungsbädern, möglich ist aber auch Überwachung von Oberflächengewässern und Reinwasser mit oberflächenaktiven Verunreinigungen.

Die Qualität elektrolytisch abgeschiedener Legierungsschichten wird maßgeblich bestimmt durch die gleichbleibende Zusammensetzung der eingesetzten Bäder. Daraus resultiert die Forderung nach einer genauen Kenntnis der Badzusammensetzung während seiner gesamten Lebensdauer. Die Bad- pflege ist eine Kombination aus ständiger Überwachung und Zudosierung fehlender Substanzmengen.
Die Überwachung der Bäder erfolgt unter Einsatz aller denkbaren klassischen Analysenmethoden, wobei der Titration eine Sonderstellung zukommt. Allen Verfahren gemein ist die Probenentnahme. Die eigentliche Messung erfolgt außerhalb des Bades.