Artikelarchiv

Globalisierung, Miniaturisierung, Funktionsintegration, neue Werkstoffe und Materialkombinationen sowie Industrie 4.0-Trends, die auch in der industriellen Bauteilreinigung neue und intelligente Lösungen erfordern. Dabei nimmt die Ultraschalltechnologie einen wichtigen Stellenwert ein.

Immer kleiner und komplexer und dabei immer leistungsfähiger sowie zuverlässiger, die Ansprüche an die Qualität von Bauteilen und Komponenten steigen unaufhaltsam. Verbunden damit sind in praktisch allen Industriebereichen deutlich höhere Anforderungen an die partikuläre und filmische Sauberkeit von Werkstücken. Hinzu kommen kürzere Produktlebenszyklen, kleinere Losgrößen sowie der Einsatz neuer Werkstoffe beziehungsweise Materialkombinationen, beispielsweise in den Bereichen E-Mobility, Leichtbau und Mobilfunk. Auch die Forderung, Reinigungsprozesse in eine Industrie 4.0-Fertigung einzubinden und lückenlos zu dokumentieren, wird immer häufiger gestellt. Gleichzeitig muss die Teilereinigung schnell und kosteneffizient erfolgen, um im globalen Markt wettbewerbsfähig zu bleiben. All dies lässt sich nur mit hochflexiblen, anwendungsgerecht ausgestatteten und wirtschaftlichen Reinigungslösungen realisieren. Der Einsatz von Ultraschall spielt dabei eine zunehmend wichtigere Rolle.

Höchste Reinheitsanforderungen in der Serienfertigung stabil erfüllen

Anforderungen an die partikuläre Sauberkeit im einstelligen Mikrometerbereich und darunter sowie höchste Ansprüche an die filmische Reinheit gehören in verschiedenen Branchen heute zur Tagesordnung. Diese Werte in der Serienfertigung prozesssicher zu erfüllen, setzt optimal abgestimmte Reinigungslösungen voraus.

In Branchen wie der Halbleiterindustrie, Messtechnik, Feinwerk- und Mikrotechnik sowie Optik sind die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Bauteilen und Komponenten enorm gestiegen. Aus dem Trend zur Miniaturisierung und Funktionsintegration resultieren immer komplexere Geometrien. Auf der anderen Seite werden durch neue Entwicklungen beispielsweise bei Wafersteppern und -scannern für die EUV (extrem ultraviolette Strahlung)- Lithografie hochpräzise, geometrisch komplizierte, mechanische Bauteile deutlich größer und schwerer. „Die Durchmesser liegen bei diesen Teilen, die aus unterschiedlichsten Materialien wie beispielsweise VA-, Kupfer- und Aluminium-Legierungen, Hartmetall, Zerodur, Keramik und Kunststoffen gefertigt werden, inzwischen im Bereich von 0,5 bis 1500mm. Das Gewichtsspektrum reicht von unter einem Gramm bis zu 500 Kilogramm“, berichtet Volker Lehmann, Leiter des Produktbereichs für Präzisionsanwendungen in der Ecoclean-Gruppe.

Die CNp-Technologie (Cyclic Nucleation process) arbeitet nach dem Prinzip der zyklischen Nukleation, einem Unterdruckverfahren mit besonderen Stärken bei der Reinigung von kapillaren Strukturen und komplexen Geometrien, wie sie überall in der industriellen Produktion vorkommen. Die wirksamen Mechanismen zeigen sich zum einen durch den kavitätischen Effekt unmittelbar auf der Bauteiloberfläche sowie zwischen dem Bauteil und der Verunreinigung. Des Weiteren durch die Erzeugung eines asymetrischen Volumenstroms in kapillaren und damit schwer erreichbaren Bauteilbereichen.

In allen Bereichen der Fertigung gibt es Reinigungsschritte. Sei es die Zwischenreinigung zwischen verschiedenen Produktionsschritten, die Vorbehandlung vor der weiteren Oberflächenbehandlung (wie z. B. Wärmebehandlung, Beschichten oder Lackieren), die Vorbereitung von Teilen vor dem Messen und Prüfen oder die Endreinigung vor der Montage, der Verpackung oder dem Verkauf. Selbst die Instandhaltung zählt zur Prozesskette. Je nach Bauteil können bis zu 10 und u. U. noch mehr Reinigungsschritte während der Fertigung anfallen. //
In all manufacturing processes there are cleaning steps involved. Be it the intermediate cleaning between different production steps, pretreatment before the following surface treatment (such as exposure to heat, coating or lacquering), preparation of compo- nents before measuring and testing, or a final cleaning before assembly, packaging or sale. Even maintenance counts among the process chain. Depending on the components involved there may be up to ten and more cleaning steps necessary along the production sequence

Plasma-elektrolytisches Polieren metallischer Werkstücke bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Dieses um- weltschonende Polierverfahren wird bisher vorwiegend für Chrom-Nickel-Stähle eingesetzt. Punktuell finden sich zudem Publikationen, in denen weitere Metalle, wie Magnesium, Titan oder Aluminium p liert werden. In jedem Fall werden die Oberflächeneigenschaften der behandelten Werkstoffe signifikant verbessert und das Anwendungsspektrum für bereits bewährte Materialien deutlich erweitert. In der vor- liegenden Arbeit wird das plasma-elektrolytische Polieren auf Kupfer und Kupferlegierungen übertragen, die sich mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder sehr aufwändig glänzen lassen. Die Ergebnisse der ersten Pionierarbeiten werden mit eigenen zu einer systematischen Untersuchung zusammengefasst. Dadurch ist es möglich, Parameterfenster für verschiedene Werkstoffgeometrien und -zusammensetzungen zu beschreiben, in denen eine deutliche Verringerung der Rauheit und Steigerung des Glanzes der Werkstoffe auftreten. Nach sorgfältiger Prüfung ist den Autoren gegenwärtig kein Verfahren bekannt, mit dem vergleichbare oder bessere Ergebnisse erzielt werden. //
Plasma-electrolytical polishing of metallic workpieces offers a multitude of advantages. This environmentally friendly polishing method has been used up to now primarily with chromium-nickel steels. There are some selected publications which deal with the polishing of additional metals, such as magnesium, titanium or aluminum. In any case the surface properties of the treated materials are significantly improved and the application spectrum of already proven materials is considerably broadened. In this work the method of plasma-electrolytical polishing is extended to copper and copper alloys, whose brightening is very difficult or very cumbersome. The results of the existing pioneer works are summarized and combined with our own work to form a systematic investigation. This makes it possible to describe parameter windows for various workpiece geometries and structures, to achieve a significant reduction of roughness and an increase in brightness of the workpieces. After care- ful examination the authors know of no other method which would yield comparable or better results.

Die aktive Porendichte von galvanisch abgeschiedenen mikroporigen Nickel-Chrom-Überzügen dient der Abschätzung des Korrosionsverhaltens eines dekorativen Bauteils. Sie lässt sich z.B. anhand des CASS-Tests bestimmen. Als erster Teil einer dreiteiligen Serie vermittelt dieser Artikel ein tiefergehendes Verständnis des Wachstumsverhaltens von Aktivstellen. Untersuchungen an zahlreichen Prüfteilen belegen eine Nickelauflösung durch die aktiven Poren im Chrom. Das Aktivstellenwachstum startet im mikro- porigen Nickel isotrop bis schwach vertikal beschleunigt und es bilden sich halbkugelförmige bis leicht gestreckte Rotationsellipsoide. Besitzt das darunter- liegende Glanznickel ein negativeres Potential, so wirkt dieses als Anode und die Korrosion geht direkt auf die Glanznickelschicht über. Es verbleiben Korrosionsstellen im mikroporigen Nickel, deren mittlere Durchmesser ca. der doppelten Schichtdicke des mikroporigen Nickels entsprechen. Der zweite Teil der Serie wird Empfehlungen zur Bildaufnahme und Detektion von Aktivstellen geben und im dritten Teil wird ein neues, von Atotech entwickeltes Verfahren zur schnellen Bestimmung von aktiven Poren vorgestellt. //
The active pore density of galvanically deposited micro-pore nickel-chromium coatings serves as an estimation of the corrosive behavior of a decorative element. It can be determined by means of the CASS test. As the first part of a three-part series this article attains a deeper understanding of the growth behavior of active sites. Investigations on numerous test components have proved a nickel dissolution developing caused by active chromium pores. The growth of active binding sites starts in the isotropic micropore nickel, showing a week vertical acceleration and forming half-spheres to slightly elongated rotational ellipsoids. If the bright nickel situated underneath has a more negative potential, it will act as an anode and the corrosion will migrate directly onto the bright nickel layer. There remain corrosion spots in the micro-pore nickel, whose average diameters amount to about double the layer thickness of the mi- cro-poric nickel. The second part of the article series will present recommendations for image capture and detection of active sites. The third part will introduce a novel method, developed by Atotech, for the quick determination of active pores.

In der Stahlindustrie stellt das Beizen mit Säurelösungen einen wichtigen Prozessschritt zur Entfernung unerwünschter Metalloxidschichten für die Erzeugung hochreiner Metalloberflächen dar. Zur Erhaltung einer gleichbleibend hohen Produktqualität und Anlagenproduktivität in Beizanlagen ist die gezielte Einstellung und Einhaltung der optimalen Konzentrationen an freien Säureanteilen und Metallsalzen von großer Bedeutung. Das VDEh-Betriebsforschungsinstitut BFI hat im Rahmen eines Forschungsvorhabens in Koope- ration mit den Unternehmen FLEXIM und KTM eine industrietaugliche Online-Messtechnik zur kontinuier- lichen Konzentrationsmessung in HCl-Fe(II)-Fe(III)- Säurelösungen entwickelt. Diese werden zunehmend als Alternative bspw. zu HNO3 -HF-Säurelösungen für das Beizen von ferritischen und martensitischen Edelstählen sowie unlegierten bzw. niedrig legierten Stahlgüten eingesetzt.
Der Artikel gibt einen Überblick über die Entwicklung, den Aufbau und die Optimierung der modellgestützten Online-Messtechnik im Rahmen von Untersuchungen im Labor und Technikum. Schwerpunkte bilden hierbei die Prototyp-Komponenten einer leistungsfähigen Modellcontroller-Messschrank-Einheit, eines hochkorrosionsbeständigen Prozessrefraktometers als Flanscheinbau und einer Sensoren-Rohrmessstrecke. Abschließend wird die betriebliche Erprobung der Prototyp-Messtechnik an einer HCl-Drahtbeizanlage bei dem Edelstahlproduzenten DEW vorgestellt. //
In the steel industry pickling by acid solutions is a fundamental process step for the removal of unwanted metal oxides in order to produce ultrapure metal surfaces. The defined adjustment of optimum free acid and metal concentrations in industrial acid steel pickling baths is of great importance for achieving consistently high product qualities and plant productivity. In cooperation with the companies FLEXIM and KTM the VDEh-Betriebsforschungsinstitut BFI has developed an operational applica- ble online measuring technique for the continuous concentration determination in HCl-Fe(II)-Fe(III) acid solutions within a research project. These are increasingly applied as alternative to e.g. HF-HNO3- mixed acid solutions for pickling of ferritic and martensitic stainless steel grades as well as unalloyed respectively low alloyed steel grades.
The article gives an overview concerning the development, set-up and optimisation of the model based measuring technique carried out in laboratory and pilot plant scale investigations. Hereby, the main focus is set on the prototype components of a powerful model-controller metering cabinet unit, a highly corrosion resistant process refractometer for flange mounting and a sensor measuring pipe section. Finally a field test at one HCl pickling plant of the stainless steel producer DEW is described.

Die in diesem Artikel beschriebenen Arbeiten fassen die Ergebnisse eines internationalen Forschungsprojekts (MANAQA) zur erstmaligen Realisierung einer präzisen Manipulation einzelner Moleküle über Integration funktionalisierter Nanowires in mikroskalige Cantilever zusammen. Zentrales Element war dabei die Herstellung der benötigten magnetischen Nanowires über elektrochemische Methoden.
Die Aufgabe an die galvanische Abscheidung war dabei einerseits die Legierungszusammensetzung der Nanowires nicht nur über die gesamte Länge der Nanowires, sondern auch über die gesamte Substratfläche konstant zu halten. Andererseits mussten die Nanowires in einem ersten Schritt innerhalb derselben Verfahrenskette mit Goldkappen (dünne Goldsegmente an einem Ende) versehen werden. Als Substrat- material dient bei der elektrochemischen Herstellung von Nanowires nanoporiges Aluminiumoxid, welches ebenfalls im Zuge des Projekts über einen Mehrschrittprozess gefertigt wurde. Nach der Entwicklung der Verfahren im Labormaßstab war ein rasches Up- Scaling des Prozesses erforderlich, um rechtzeitig genügend Mengen an Nanowires für die laufenden Projektarbeiten zur Verfügung zu haben.
Diese Aufgaben waren mittels Anwendung einer Gleichstromabscheidung nicht lösbar und konnten erst mittels Puls- und Umkehrpulsabscheidung realisiert werden. //
The works described in this article are a summary of the results of an international research project called MANAQA, which attempted a first-time realization of the precise manipulation of single molecules via the integration of functionalized nanowires in micro-scale cantilevers. Central element was the manufacture of the necessary magnetic nanowires by electrochemical methods. The main task required for the galvanic deposition was to keep the alloy composition of the nanowires constant, not just over the entire length of the nanowires, but also over the entire substrate area. On the other hand, the nanowires had to be co- vered, in a first step of the same process chain, with gold caps (thin gold segments on one end). As a subs- trate material for the electrochemical manufacture of nanowires nanoporic aluminum oxide is used, which was also manufactured in the course of the project using a multi-step process. Having developing the- se methods on a lab scale, a rapid upscaling of the process was required to yield a sufficient amount of nanowires in time for the ongoing project work. The- se tasks could not be carried out via DC deposition and had to be realized by pulse and reversed-pulse deposition.

Neues aus der Fachwelt
Aus den Unternehmen
Wichtiges in Kürze
Tagungen, Ausbildungen, Fachmessen

Der Schwerpunkt dieser Ausgabe der „Galvanotechnik“
liegt auf dem Thema Pulsabscheidung. Die Pulsabscheidung, meist auch als Pulse Plating bezeichnet, fasst alle
Methoden zusammen, die nicht über Gleichstrom, sondern über Einbringung kurzer Strompulse eine galvanische
Abscheidung bewirken. Die Methode selbst ist nicht neu
und wurde erstmals in den 1980er Jahren intensiv beforscht.
Im Gegensatz zu Gleichstromverfahren, bei denen das
Know-how vor allem in der chemischen Zusammensetzung
der galvanischen Bäder und damit zusehends ausgelagert
beim Badlieferanten liegt, erfordert Pulse Plating vom
Anwender ein etwas tieferes Verständnis des eigentlichen Abscheideprozesses.

Am 6. Juli 2017 gab die Schwäbisch Gmünder Umicore Galvanotechnik GmbH ihr Jahresergebnis 2016 an die Presse weiter. Die Zahlen können sich sehen lassen. Bei nahezu dem gleichen Umsatz wie 2015 erwirtschaftete das Unternehmen jedoch einen deutlich höheren Gewinn.

Umicore ist ein mit Produktionsstätten bzw. Vertriebsniederlassungen weltweit operierender, belgischer Materialtechnologie-Konzern. Dessen Anwendungsbereiche konzentrieren sich auf Metallurgie, Werkstofftechnologie, Chemie und Recycling, in welchen er sich mittels Expertise auszeichnet. Die Aktivitäten sind strukturiert in die drei Geschäftssegmente Katalysatoren, Energie & Oberflächentechnik sowie Metallrecycling.
Jedes der drei Geschäftssegmente ist in marktorientierte Business Units untergliedert, die Produkte oder Leistungen anbieten, welche sich mit dem neuesten Stand der technischen Entwicklungen messen.

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Bewertung und Vergleich mit europäischen Ansätzen

Lösemittel und andere flüchtige organische Stoffe verursachen bei umweltoffener Anwendung Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC). Sowohl am Arbeitsplatz als auch in der Wohnumwelt können VOC-Emissionen zu Beschwerden oder Gesundheitsschäden führen. Bei den ökologischen Auswirkungen von VOC-Emissionen ist ihre Rolle als Vorläufersubstanz für die Bildung von bodennahem Ozon (Sommersmog) von großer Bedeutung. Die Ozonbildung und -Zerstörung ist von vielfältigen Reaktionsmechanismen und Einflußparametern abhängig. Stickstoffoxide (NOJ und flüchtige Kohlenwasserstoffe (VOC) haben als Ozon-Vorläufersubstanzen maßgeblichen Anteil an der Entstehung von Sommersmog. Daneben sind meteorologische Randbedingungen, wie z.B. die Sonneneinstrah- lung, bestimmend.
Im Gegensatz zu den NOx-Emissionen, die im wesentlichen aus Verbrennungsprozessen (Kraftfahrtzeugverkehr, Kraftwerke und Großfeuerungsanlagen) stammen, bestimmt bei den VOC-Emissionen eine viel größere Anzahl unterschiedlicher Quellenarten die Gesamtemission. Es handelt sich um die Bereiche der genehmigungsbedürftigen Anlagen, des Verkehrs sowie die bisher kaum geregelten Bereiche der nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen und der Produkte. Die Lösemittelverwendung stellt inzwischen mit 54 % (Bezugsjahr 1996, vorläufige Angabe) den größten Anteil an den VOC-Emissionen.

Ergebnisse eines Forschungsvorhabens

Die Vertragsstaaten des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (Klimarahmenkonvention) haben auf ihrer3. Konferenz im Dezember 1997 in Kyoto/Japan die fluorierten Verbindungen MFC, PFC und SFg in die Ziele der zu reduzierenden bzw. zu begrenzenden Treibhaus- gase aufgenommen. Das Augenmerk der Klimapolitik richtet sich damit auch verstärkt auf diese fluorierten Verbindungen, einer Stoffgruppe mit sehr wirksamen und langlebigen Treibhausgasen.

Die deutschen Gewerbe- und Industriebetriebe wurden vor einigen Jahren mit Vehemenz zur Substitution der bis dahin in großem Umfang eingesetzten halogenierten Fluorkohlenwasserstoffe gedrängt. Die Oberflächentechnik war vor allem hinsichtlich des FCKW 113 als „mildem“ Lösemittel, besonders in der Leiterplatten-Industrie, und von Halon betroffen, das vielfach als Löschmittel in Brandschutzeinrichtungen von Lackierereien, aber auch in Handfeuerlöschern eingesetzt war. Der Aufwand der Substitution war in einigen Fällen immens. Die ursprüngliche Investition von rd. 25.000 DM für eine bis dahin übliche Reinigungsanlage erforderte für die Substitution des R 113 durch Alkohol in einem speziellen Fall Entwicklungs- und Neuinvestitionskosten von rd. 1 Mio. DM, ein Auf- wand, der nur in der Großindustrie für ein weitgehend konkurrenzlos hergestelltes Produkt betrieben werden konnte. In vielen Fällen konnten jedoch Reinigungsanlagen von Lösemittel auf wässerige Systeme mit vertretbarem Aufwand umgestellt werden.

Bericht über die neu gegründete Weber Ultrasonics GmbH

Dieter Weber, langjähriger Technischer Leiter und zuletzt alleiniger Geschäftsführer der Firma Walter Ultraschalltechnik, Ist aus diesem Unternehmen ausgeschieden und seit Sommer 1998 mit seiner eigenen Firma Weber Ultrasonics GmbH als Hersteller und Anbieter von Ultraschall-Reinigungskomponenten (Generatoren und Schwinger) am Markt.
Weber kann auf 30jährige Erfahrungen in der Entwicklung auf diesem Gebiet zurückblicken. Nach einer technischen Ausbildung trat der 1939 in Pforzheim geborene 1969 in die Firma Walter ein, die nur zwei Jahre zuvor gegründet wurde. Sein Weg dort führte über die Position des Technischen Leiters, der Erteilung der Prokura hin zum alleinigen Geschäftsführer und zum Schluß zum alleinigen Vorstand des Unternehmens.

Internationale Chemieausrüster haben gute Chancen in China - Erfolg in Asien erfordert langjährige Präsenz vor Ort

Die ACHEMASIA ’98 konnte an ihren Erfolg von 1995 anknüpfen und hat ihre Stellung als wichtigste internationale Ausstellungstagung für Chemische Technik und Biotechnologie in Asien weiter ausgebaut. Vom 11.-16. Mai 1998 fand sie in Beijing auf dem China Inter- national Exhibition Centre zum vierten Mal statt. 416 Aussteller aus 21 Ländern und Regionen zeigten auf einer Nettoausstellungsfläche von 6.033 m^ erstmals in fünf Hallen ihre Neuentwicklungen, technischen Ausrüstungen und Technologien für die Chemie und Petrochemie, Pharmazeutische Industrie, Nahrungsmittelindustrie, Biotechnologie und Umwelttechnik. Die Teilnehmerzahl lag mit 19.058 um 11 % über der von 1995.
Die größte Ausstellerbeteiligung kam aus Deutschland mit 175 Ausstellern. Zweitstärkstes Ausstellerland war China mit 120 Austellern, gefolgt von den USA (23), Schweiz (18), Großbritannien (17), Frankreich (14), Italien (9), Hong Kong (7), Japan (5), Niederlande (5), Schweden und Singapore (je 4). Insgesamt kamen 60 % der Aussteller aus Europa, 34 % aus Asien und 6 % aus Amerika (siehe Abb. 1 und 2).

3 Eigenschaften von Verbrennungs- und Pyrolyseprodukten

Es bestehen deutliche Unterschiede zwischen den aus Flammen und den aus einer Glut hervorgegangenen Produkten.
Mengenanteile und Arten der Verbrennungsprodukte variieren stark mit den Eigenschaften der brennenden oder schwelenden Gemische. Die häufigsten Gemische sind:
- Gemische aus Gasen mit Luft, z.B. Löse- mittel-Luft-Mischungen oder Gas-Luft- Gemische, 

- Aerosole aus flüssigen oder festen feinst- dispergierten Teilchen in Luft, z.B. Vergaser-Kraftstoff-Luft-Gemische für Otto-Motoren, Lack-, Zimt- oder Mehlstaub-Luft- Gemische, Kohlenstaub-Luft-Mischungen in Kohlenstaubfeuerungen, 

- Flüssigkeits- oder Feststoff-Luftmischungen mit sehr kleinen Stoffoberflächen gegen Luft - im Gegensatz zu dispersen Phasen -, z.B. aus Ölen, Lösemitteln, Holz, Kunststoffen, Kohlen. 


Ökologische und ökonomische Beurteilung und Optimierung

Einleitung

In zahlreichen Publikationen wird heute betont, daß produktionsintegrierte Maßnahmen zur Stoffkreislaufschließung in Verfahren der Oberflächenbehandlung sowohl zu Umweltentlastungen als auch zu Kostensenkungen führen können (vgl. Abb. 1a). Dennoch sind Praktiker häufig aus gutem Grund skeptisch, und stoffverlustminimierte Prozeßtechniken setzen sich nur langsam durch. Eine Ursache ist, daß bisher meist nur einzelne Anlagenteile, nicht jedoch das Gesamtsystem optimiert wurden. Schlimmstenfalls fallen durch Verlagerungseffekte höhere Umweltbelastungen und Kosten an, als zuvor (Abb. 1b).
Auch wenn sich ein Betrieb entschieden hat, ein Verfahren durch Stoffkreislaufschließung optimieren zu wollen, stehen meist mehrere Verfahrensalternativen zur Wahl und es ist in der Planungsphase nicht ohne weiteres erkennbar, welche ökologisch und ökonomisch am günstigsten ist (Abb. 1c).
Es fehlt folglich ein Instrument, mit dem bereits im vorhinein Verfahrensalternativen hin- sichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Konsequenzen beurteilt werden können und dadurch eine schrittweise Optimierung des Gesamtsystems erreicht werden kann.