Artikelarchiv

1 Einleitung

Das 1844 von K. K. Klaus [1, 2] entdeckte Edelmetall Ruthenium gehört zur Gruppe der Platinmetalle, die außerdem noch Platin, Palladium, Rhodium, Osmium und Iridium umfaßt. Der Anteil von Ruthenium an den welt- weiten Vorkommen der Platinmetalle liegt bei 8 % [3]. Wegen der relativ niedrigen Dichte von ca. 12,3 g/cm^ [4] und aufgrund des günstigen Preises ist Ruthenium als preiswerte Platinmetallbeschichtung einsetzbar. Die Chemie des Rutheniums ist sehr vielfältig, da mehrere Oxidationsstufen möglich sind. Die Energieunterschiede zwischen den Zuständen sind relativ klein, so daß Redoxreaktionen zu mehreren, nebeneinander vorliegenden Verbindungen führen können. Es existieren sehr viele Komplexverbindungen, die die Chemie dieses Elements noch unübersichtlicher machen.
Das Hauptanwendungsgebiet für Ruthenium liegt im Bereich Elektrotechnik. Nahezu 100 % der verkauften Menge werden für die Herstellung von Kontakten, Relais und anderen elektrotechnischen Bauteilen verwendet, während andere Platinmetalle wie Platin und Rhodium hauptsächlich für die Herstellung von Katalysatoren eingesetzt werden. Weitere Anwendungsgebiete für Ruthenium bzw. seine Verbindungen sind vor allem die Wasser- [5, 6, 7, 8] und Chlorelektrolyse [9]. Über ein Allergiepotential des Rutheniums ist bis- lang nichts bekannt [10,11,12]. Härte (600 bis 900 HV), Korrosions- und Verschleißbeständigkeit sind sehr hoch, ebenso die innere Spannung, so daß in dickeren Schichten mit Rissbildung zu rechnen ist [13,14]. Die chemische Beständigkeit von Ruthenium ist extrem hoch. In den gängigen Säuren und selbst in Königswasser geht Ruthenium nicht merklich in Lösung [15]. Erst in Anwesenheit von starken Oxidationsmitteln, wie z.B. Hypochlorit, oder in alkalischen Schmelzen wird die Löslichkeit höher [16].

-Fortsetzung aus Heft 1/99-

7.2 Grenzwerte

Grenzwertkonzept für additivfreie Kohlenwasserstoffgemische nach TRGS 901

Im letzten Beitrag wurde über die Grenzwerte von Kohlenwasserstoffgemischen nach TRGS 901 Nr. 72 berichtet. Nachfolgend soll auf den zweiten Teil des vierteilig angelegten Konzeptes eingegangen werden. Hier werden Grenzwerte für Gemische vorgestellt, wie sie in Lacken und Klebern sowie Reinigungsmitteln usw. verwendet werden (Aliphaten, Cycloaliphaten, Aromaten) und in Sicherheits- datenblättern und anderen Firmenunterlagen unter Bezeichnungen wie Testbenzin, Siedegrenzenbenzin, Spezialbenzin, Petrolether, Terpentinersatz, White spirit. Solvent naphta, Shell-Sol, Kaltreiniger u.a. Vorkommen.

Teil 2: Verfahren zur Abscheidung und Anwendung


Erarbeitet vom DGO-Fachausschuß Edelmetalle

Veröffentlichung im Rahmen der Galvaniseur-Fortbildung

Teil 1 ist in Galvanotechnik, Heft 3/98, erschienen

Nach Darstellung der galvanischen Goldelektrolyte in Teil 1 der Abhandlung sollen nun die Verfahren und Techniken der Goldabscheidung vorgestellt werden. Interessenten mit weitergehendem Informationsbedarf werden auf die umfangreiche Fachliteratur verwiesen.

Im Rahmen des von der Europäischen Kommission geförderten Projektes Education in Ecological Surface Finishing (JEP 09032-95), verbrachten die Autorinnen im September 1998 knapp vier Studienwochen am Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie (FEM), Schwäbisch Gmünd. Das Projekt wird koordiniert von der Europäischen Akademie für Oberflächentechnik (EAST) in Schwäbisch Gmünd und ist Bestandteil des Europäischen Programms TEMPUS Aufbau der osteuropäischen Universitätsausbildung.
Das Ziel des Aufenthalts war das Kennenlernen des Forschungsinstituts, der dort aktuellen Forschungsthemen und angewendeten Analyse- und Prüfungsverfahren sowie die experimentelle Anwendung einiger Materialprüfungsmethoden. Diese Experimente wurden mit Materialien durchgeführt, die Gegenstand aktueller Dissertationen an der Schlesischen Universität in Polen sind und sich mit amorphen Nickel-Kobalt-Phosphor-Legierungen und elektrolytisch abgeschiedenen Dispersionschichten auf der Basis von amorphem Nickel mit TiOj-Zusatz beschäftigen, die als Wasserstoffelektroden eingesetzt werden.

1 Einleitung

Schon in den Anfängen der Galvanotechnik um 1850 wurde versucht, die Verbindung zwischen Reflexion und der Struktur der Oberfläche zu bestimmen [1]. Seitdem wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Notwendigkeit auf verschiedenen Gebieten in dieselbe Richtung gearbeitet. Hierzu zählen zum Beispiel die Zusammenhänge zwischen dem Parameter Ra, der die Oberflächenrauheit charakterisiert, und dem Verschleiß, zwischen Ra und dem Wärmeübergangsgrad oder zwischen Ra und der Lichtreflexion [2].
Des weiteren sind Arbeiten bekannt, die die Verbindung zwischen der Oberflächenrauheit und dem Glanz untersuchten (zum Beispiel zur Bestimmung der dekorativen Eigenschaften von Leder [3]). Allerdings ist zu vermuten, daß das komplizierte Oberflächenrelief weder einzeln noch kombinierend mittels der profilographisch bestimmten Parameter (Rg, R^ax. S^ und tp) charakterisiert werden kann. Zur Bewertung der dekorativen Eigenschaften von Leder ist es empfehlenswert, räumlichen Unregelmäßigkeiten anzunehmen, die mit Hilfe der Reeperlinien, Referenzebenen, Stereophotometrie und optischer Holographie bestimmt werden können. Selbstverständlich sollte die stereometrische Oberflächenbewertung [4] genau perspektivisch sein, aber die komplizierte Ausrüstung und methodische Einschränkungen beschränken die Anwendung. Zum Beispiel ist in [5] gezeigt, daß die Anwendung der holographischen Forschungsmethode zur Untersuchung der Lederdeformation durch Oberflächenfarbe beschränkt ist.

Ein Korrosionsschutzsystem für Verbindungselemente

1 Überblick

Der JS-2000 Prozeß ist ein Auslaug- und Versiegelungsprozeß für galvanisch (oder mechanisch) verzinkte Oberflächen. Die Behandlungslösungen besteht aus zwei Komponenten der Silikat-Phase sowie einem Inhibitor. Die beiden Komponenten reagieren
 während des Tauchprozesses chemisch mit
verzinkten und gelbchromatierten Oberflächen; die Oberfläche wird mit einer ein- schichtigen Reaktionsschicht - vorzugsweise aus Zinksilikat bestehend - versiegelt. Als Nebeneffekt wird sechswertiges Chrom aus der Chromatschicht ausgelaugt {Abb. 1). Dies ist aus gesundheitlichen- und Umweltgesichts- punkten bedeutend. Der Versiegelungsprozeß arbeitet naß - in - naß, d.h. unmittelbar nach der Chromatierung erfolgt die Versiegelung mit anschließender Trocknung. In einem nachfolgenden Arbeitsgang werden die Verbindungselemente mit einem Gleitmittel (z.B. Torque’N Tension Control Fluid) behandelt. Dies garantiert konstante Reibwerte und erlaubt die Einhaltung eines Reibwertfensters von PGes zwischen 0,09 und 0,15.

Gab es Zeiten in Deutschland und Europa, in denen der Kunde
einen Lieferanten um den Verkauf eines Produktes bitten mußte, 7 weil der kaum den Absatz befriedigen konnte, so hat sich die Situation bis auf wenige Gebiete inzwischen grundlegend geändert. So ist in aller Regel heute der Lieferant derjenige, der den Kunden mit dem vielfältigsten Argumente - angefangen von den hervorragendsten Eigenschaften bis zu einem überwältigend günstigen Preis - vom Kauf eines Produktes oder auch einer Dienstleistung überzeugen muß. Erschwerend kommt für einen Anbieter hinzu, daß er oftmals gar nicht weiß, was ein Kunde denn eigentlich genau wünscht. Auch das Entwickeln von neuen Produkten oder Dienstleistungen gestaltet sich als Lotteriespiel, wenn nicht bekannt ist, in welche Richtung die zukünftigen Wünsche des Kunden tendieren.

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Qualität der Gewässer kontinuierlich verbessert

Nachfolgend wird ein Auszug aus einer Veröffentlichung der Z. Umwelt (1998)7-8, S. 363-367 wiedergegeben mit wesentlichen Aussagen, die auch für den Oberflächentechniker wissenswert sein sollten:
Der Jahresbericht der Wasserwirtschaft 1997, der unter der Mitarbeit aller mit der Wasserwirtschaft befaßten Bundes- und Landesministerien sowie der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) er- stellt wurde, zeigt die nationalen und internationalen Aktivitäten der Wasserwirtschaft in Deutschland auf.
Die weitere Verbesserung der Umweltinfrastruktur im Bereich der Wasserversorgung und Abwasserbehandlung sowie Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung diffuser Gewässerverunreinigungen haben sich auch 1997 positiv auf die Qualität der Flüsse und Seen in Deutschland ausgewirkt. Zu verzeichnen sind Erfolge bei der Verbesserung der Gewässerqualität und der sich derzeit vollziehenden Umorientierung im Bereich des Hochwasserschutzes hin zur dezentralen Vorsorge sowie eine Tendenz hinsichtlich Rückgang des Wasserverbrauchs in Haushalten, Industrie und Landwirtschaft. In den neuen Bundesländern hat sich die Qualität der Oberflächengewässer in den vergangenen Jahren teilweise sprunghaft verbessert.

Mit der EG-Öko-Auditverordnung wurde ein Umweltmanagement- und Umweltbetriebssystem geschaffen, an dem sich die gewerbliche Wirtschaft freiwillig beteiligen kann. Es dient der Bewertung und Verbesserung des betrieblichen Umweltschutzes auf der Basis der Umweltstandards sowie zur geeigneten Unterrichtung der Öffentlichkeit. Hauptziel ist hierbei die Förderung der kontinuierlichen Verbesserung des betrieblichen Umweltschutzes und deren dokumentierte Festlegung durch Umweltpolitik, -programm und -managementsystem des Betriebes sowie durch systematische, objektive und regelmäßige Bewertung der Leistung dieser Systeme.

Zur konstruktiven Zusammenarbeit mit den in den neuen Bundestag gewählten Abgeordneten und mit der neuen Bundesregierung stehen die im Bundesverband der Deutschen Entsorgungswirtschaft e. V. (BDE), Köln und dem Verband der Bayerischen Entsorgungsunternehmen e. V. (VBS), München zusammengeschlossenen rund 1.000 Unternehmen bereit. VBS und BDE repräsentieren als mittelständisch geprägte Vereinigungen den größten Branchenverband in der Bundesrepublik und bekennen sich zu ihren Pflichten in einem pluralistischen Staatswesen. Als kompetente Ansprechpartner stehen die Mitgliedsbetriebe von BDE und VBS - wie in der Vergangenheit, so auch in Zukunft - bei der operativen Umsetzung um- weltpolitischer Forderungen mit neuen Lösungs- ansätzen zur Verfügung. Vorstellungen, Wünsche und Forderungen an die Verantwortlichen in Politik und Administration für die neue Legislaturperiode haben wir aus unserer Sicht als Wirtschafts-, Fach- und Arbeitgeberverband nachfolgend zusammengefaßt;

Weiterhin großes Interesse am Erfahrungsaustausch der Fa. Dr. Bruno Lange

Das jährliche Treffen auf den inzwischen 9. Magdeburger Abwassertagen, veranstaltet von der Fa. Dr. Bruno Lange, hat nun schon Tradition und zeigt auch an den wiederum ca. 100 Teilnehmern das ungebrochene Interesse am Erfahrungsaustausch auf dem Sektor der Betriebsanalyse und deren Einsatz in der Praxis. Neu war der Tagungsort, erstmals das Treff Hotel Hansa In Sudenburg. Überraschung löste auch Herr K. D. Schmidt, Dr. Lange, bei der Eröffnung mit der Mitteilung aus, daß die Fa. Dr. Bruno Lange zum 1. August 1998 in die Hände der Danaher Corp., Washington D.C./USA, übergegangen ist (siehe Notiz in „Galvanotechnik“ 12/98).
Einführend wurde auf die zunehmende Akzeptanz der Küvetten-Tests als preiswerte Ergänzung zu den analytischen Normverfahren verwiesen. Vergleichsversuche haben bestätigt, daß die Qualität der Ergebnisse nicht primär von den Verfahren, sondern von der Peripherie bestimmt wird. Fehler resultieren häufig aus dem Gewohnheitsverhalten der Mitarbeiter z.B. bei der Probenahme.

Die Oberflächentechnik betreibt bereits durch ihre Endprodukte aktiven Umweltschutz. Der Schutz von Oberflächen verzögert Alterungsprozesse, erhöht die Langlebigkeit von Produkten und trägt dadurch zur Schonung von Natur und Rohstoffen bei. Dabei fallen jedoch auch unerwünschte Umweltauswirkungen wie Abfall-, Abwasser- und Abluftströme an, die durch angepaßte Maßnahmen minimiert werden.

1 Einleitung


Oxalsäure, die mit Metallionen wie Kupfer(ll), Nickel(ll), Kobalt(ll), Zink(ll) oder Zinn(ll) unlösliche Verbindungen bildet, kann zur Regeneration von verbrauchten Ätzlösungen [1] und Lösungen mit Metallionenliganden [2] verwendet werden.
In den meisten Fällen sind Metalloxalate kristallin und leicht filtrierbar. Allerdings sind die schnell entstehenden Niederschläge des Kupferoxalats sehr fein und daher schwer filtrierbar. Nach Abtrennung des verbleibenden Anteils an Oxalat enthält die Flüssigkeit noch die suspendierten Teilchen des unlöslichen Kupferoxalats. Da die Löslichkeit des Kupferoxalats den zulässigen Wert an gelöstem Kupfer übersteigt, muß die Lösung zur Entsorgung einer Nachbehandlung unterzogen werden. Da Kupferoxalat als Reagenz nicht besonders nützlich ist, wird eine Kupferrückgewinnung vorgezogen. Die Oxalsäure selbst muß aus Umweltschutzgründen zudem einer weiteren Behandlung unterzogen werden. Zur Realisierung dieser Forderungen wurde die Elektrolysetechnik angewandt.

Entgegen unseren heutigen Vorstellungen mit einer Gesetzgebung, die auf dem Besorgnisgrundsatz beruht, ist man früher mit Industrie- und Gewerbeabfällen aus der Unkenntnis der Wirkungen in der Umwelt heraus relativ sorg- los umgegangen. Gleiches gilt für den Umgang mit flüssigen Gefahrstoffen, insbesondere bezüglich auf den Boden getropfter Mengen. Dieser Stoffumgang hat zur Ausbildung einer Vielzahl sogenannter Altlasten geführt [1].

Die Bibel ist zwar nicht mehr in Mode, doch sollte sie uns durch Aufzeigen mancher aktueller Parallelen gelegentlich nachdenklich stimmen. So wird uns das Verhalten eines unbarmherzigen Knechts zu seinem „Unterknecht“ beschrieben, das der ansonsten wohl eher großzügige Herrscher schließlich straft (Bibel, Matthäus 18,23-35).
Mancher Betriebsleiter mag sich in der Situation eines solchen „Unterknechts“ fühlen, wenn der zuständige „Vollzugs-Knecht“ in seinem Betrieb auftaucht. Aus meiner eigenen 40-jährigen Berufspraxis ist mir kein Betrieb bekannt, der sämtliche Sicherheits- und Umwelt-Auflagen buchstabengetreu erfüllt, weil sonst kein wirtschaftlicher Betrieb möglich wäre. Diese Abweichungen sind für Sicherheit und Umwelt in aller Regel nicht relevant, widersprechen jedoch der exakten Erfüllung einiger verbaler Forderungen. Nun überlassen die meisten der Anforderungen eine gewisse Auslegungsbreite dem Ermessen des Vollzugsbeauftragten. Daraus hat sich in den überwiegenden Fällen eine für die Praxis vertretbare Verfahrensweise ergeben.

Die Serie, mit der im Laufe der Zeit die wichtigsten Personen aus der Mikrosystemtechnik-Szene vorgestellt werden sollen, beginnt- nicht ganz zufällig, wie Sie der Adresse des Bearbeiters entnehmen können - mit Professor Dr. Volker Saile, der seit Februar 1998 der Leiter des Instituts für Mikrostrukturtechnik {IMT} im Forschungszentrum Karlsruhe und gleichzeitig C4-Professor für Mikrostrukturtechnik an der Universität Karlsruhe ist. Prof. Saile gilt als internationaler Fachmann für Synchrotronstrahlungsquellen zur Mikrostrukturierung.
Prof Saile ist vor kurzem aus den USA zurückgekehrt, wo er seit 1989 als Professor an der Louisiana State University und als Direktor des Center for Advanced Microstructures and Devices (CAMD) wirkte. In den USA gelang ihm innerhalb von drei Jahren der Aufbau einer auch kommerziell genutzten Synchrotron- strahlungsquelle. Weltweite Beachtung fand dabei auch die Mikrofertigung nach dem in Karlsruhe erfundenen und entwickelten UGA- Verfahren. Er entwickelte und betreute am CAMD das größte und erfolgreichste Mikrostrukturierungsprogramm in den Vereinigten Staaten.

1 Einleitung

Die Mikrostrukturtechnik gewinnt zunehmend an Bedeutung auf den Gebieten Medizintechnik, Sensorik, Aktorik, integrierte Optik und Elektronik-Verbundsysteme [1]. Die Dimensionen von Mikrostrukturkomponenten liegen typischerweise in der Größenordnung von einigen zehn bis hundert Mikrometern. Dabei werden besonders hohe Ansprüche an die spezifischen Eigenschaften der verwendeten Materialien gestellt. So werden für ferromagnetische Komponenten, die als Aktuatoren oder Rotoren In Mikromotoren Anwendung finden, Materialien benötigt, die bei geringst möglicher Baugröße ein stabiles maximales Drehmoment für mechanische Stellgrößen er- zeugen. Diese Eigenschaft weisen hartmagnetische Legierungen auf, die sich aus Metallen der Eisengruppe (Eisen, Kobalt, Nickel) und den Seltenerd-Metallen der Lanthanreihe wie Neodym, Samarium, Gadolinium und Dysprosium zusammensetzen.
Die LIGA-Technik [2], eine Kombination von Lithographie, Galvanischer Abscheidung und Abformung, stellt eine ausgereifte Methode zur Herstellung von Mikrostrukturen dar. Die dabei angewandte Mikrogalvanik erfolgt bisher aus wäßriger Lösung und ist damit prinzipiell auf solche Metalle beschränkt, deren Ab- scheidungspotential oberhalb der Wasserstoffentwicklung liegt. Auf diese Weise können zur Zeit nur weichmagnetische Bauteile - vor allem auf Nickel-Eisen-Basis - hergestellt werden. Wegen der stark negativen Abscheidungspotentiale (Sm^3 + 3e- -> Sm; E0 = -2,41 V) lassen sich Legierungen der Seltenen Er- den nur aus nichtwäßrigen Lösungen abscheiden, insbesondere aus aprotischen Elektrolyten. Die gängigen, in der Regel thermischen Herstellungsmethoden für hartmagnetische Legierungen (CVD, Schmelzmetallurgie, Sintern, Schmelzflußelektrolyse [3], HDDR-Prozeß [4]) sind wegen der speziellen technischen Anforderungen nicht auf die LIGA-Technik übertragbar.