Artikelarchiv

Bericht über eine Veranstaltung von MST Aerospace GmbH und
DLR Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt am 16. Mai 2001 in Köln

Die MST Aerospace GmbH (EupenerStr. 150, 50933 Köin) führt für das Raumfahrt Management des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt {DLR) e.V. in Bonn und die Europäische Weltraumorganisation {ESA) in Paris die Initiativen zum Technologietransfer aus der Raumfahrt durch.

Bis vor etwa 15 Jahren war das mechanische Schleifen und Polieren von dekorativen und teilweise auch von technischen Teilen noch weit verbreitet. Vor allem auf Grund von wirtschaftlichen Überlegungen wurde vermehrt auf die manuelle Bearbeitung verzichtet und auf die Herstellung in verschiedenen Schleif- und Polierautomaten umgestellt. Zwar konnten zweifellos damit Kosten eingespart werden, aber bei vielen Teilen wurde diese Einsparung mit einer Qualitätsminderung erkauft. Heute steht man nun vor der Situation, dass kaum mehr Fachleute vorhanden sind, um besonders anspruchsvolle Teile in Deutschland manuelle durch Schleifen oder Polieren zu bearbeiten. An diesem Punkt setzt Alexander Hahn (37) aus Hamburg an und baut neues Potenzial auf. Er ist heute Experte für dekoratives Schleifen und Polieren metallischer Oberflächen.

1 Einleitung


Unter Brünieren versteht man die Schwarzfärbung von Eisenoberflächen durch Tauchen in alkalische, siedende Bäder mit Oxidationsmittelzusatz. Die Hauptanwendungsbereiche sind u.a. der temporäre Korrosionsschutz und die dekorative Färbung im Maschinenbau und in der Waffentechnik. Die geringe Dicke der aufgebrachten Konversionsschichten im pm- Bereich gewährleistet die Maßhaltigkeit der behandelten Werkstücke. Trotz der allgemein bekannten Nachteile des bisherigen Brünierverfahrens wird diese Technik seit über 60 Jahren nahezu unverändert eingesetzt. Grund hierfür sind die beim Brünierung erzeugten, sehr dünne, amorphe Schichten, die nicht immer durch alternative Verfahren ersetzt wer- den können [1], Ein beispielhafter Verfahrens- gang Ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Grundlagen der Brüniertechnik sind in der DIN50938 beschreiben [2].

Elektrisch leitfähige Polymere - Polymere der 4. Generation

Industriell verfügbares Produkt entstammt Bayer-Forschung

Der Physiker und Nobelpreisträger Prof. Dr. Alan Heeger von der University of California, Santa Barbara, war kürzlich zu Gast bei der Bayer AG. im BayKomm, dem Leverkusener Kommunikationszentrum des Unternehmens, hielt er einen Vortrag über Semiconducting and Metailic Polymers: The fourth Generation of Polymerie Materials. Für die bahnbrechenden Arbeiten auf dem Gebiet elektrisch leitfähiger organischer Polymere erhielt Heeger gemeinsam mit den Chemikern Alan MacDiarmid und Hideki Shirakawa im Oktober 2000 den Nobelpreis für Chemie.

Vielleicht bin ich ja inzwischen zu alt geworden, um das Heute noch zu verstehen. Aber andererseits sind es wenigstens zum Teil gerade die alten Gepflogenheiten, die mir unangenehm auffallen, wenn ich Vorträge höre, gleich wo, nicht nur bei Veranstaltungen der DGO, nein so etwas passiert auch in anderen Gremien.
Einige aufmerksame Leser wissen sicher schon, was hier gemeint ist. Zugegebenermaßen in den 50er-Jahren des vorigen Jahrhunderts, als ich begann, mich mit galvanischen Überzügen zu befassen, nein eigentlich waren es zu dieser alten Zeit noch gar keine wirklichen Überzüge; es sind wissenschaftliche Untersuchungen gewesen, bei denen auf elektrolytischem Wege Metall abgeschieden wurde. Das geschah zu Bedingungen, die ggf. gar nicht zu einem geschlossenen Überzug führten, sondern zu vereinzelten kristallinen Abscheidungen auf der Kathode. Es bestand also In der Regel für mich gar nicht das Problem, über eine Schichtdicke zu sprechen bzw. zu berichten.

1 Einführung

Elektrochemische Messverfahren, vor allem Voltammetrie, zyklische Voltammetrie, Chronoamperometrie und Impedanzmessung, werden zur Untersuchung galvanischer Elektrolyte seit langem eingesetzt [1, 2]. Auch zur automatischen Prozessregelung werden elektrochemische Techniken herangezogen [3]. Wegen ihrer einfachen Handhabbarkeit und flexiblen Einsatzmöglichkeiten finden elektrochemische Sensoren zunehmend Anwendung für Messungen in der Galvanotechnik. Der nachfolgende Bericht betrifft den Einsatz von Chemosensoren, vorwiegend von elektrochemischen, sowie von ausgewählten nichtelektrochemischen Sensoren für Untersuchungen galvanischer Elektrolyte.
Sensoren sind für Mess- und Automatisierungsaufgaben in der Fluidtechnik bekanntlich unverzichtbar. Das Spektrum des Einsatzes chemischer Sensoren reicht von der Erkundungsmessung in Forschung und Entwicklung bis zur Prozessüberwachung bzw. Prozessoptimierung [4]. Mit Sensoren kann die chemisch-analytische Bestimmung wichtiger Parameter (Metallionenkonzentration mit ionenselektiven Elektroden, pH-Wert vorrangig mit Glasmembranelektroden, Redoxpotential mit Edelmetallelektroden, Konzentration bestimmter organischer Additive mit Tensidelektroden) im Elektrolyten in situ potentiometrisch vorgenommen werden. Als Summenparameter spielt die mit Sensoren ermittelbare Leitfähigkeit des Elektrolyten eine Rolle. In Form von elektrochemischen Detektoren gelangen Sensoren auch für die HPLC und die Kapillarelektrophorese zum Einsatz; mit diesen Methoden können organische Bestandteile quantitativ bestimmt werden.

Wege zu einer neuen Beschichtungstechnologie

1 Ausgangspunkt

Im Bemühen, dem Kunden einen Zusatznutzen zu bieten, ist es immer wieder notwendig, neben dem Kostengerüst unter anderem die Produkteigenschaften der angebotenen Erzeugnisse zu überprüfen. Findet man dabei Ansatzpunkte, so ist in einem weiteren Schritt einzuschätzen, ob der kundenspezifische Mehrwert durch die verbesserten Eigenschaften die Mehrkosten deutlich übersteigt, ob er sich verkaufen lässt. In einem breiten Markt mit häufig austauschbaren Produkten - wie im Bereich der Oberflächentechnik - können Vorteile mit einer Produktdifferenzierung auf- gebaut werden.
Bei der Überprüfung der galvanischen dekorativen Oberfläche ist eine Reihe positiver Eigenschaften festzustellen: Ansprechende Optik, angenehmes Anfassgefühl (Haptik), gute Korrosionseigenschaften, nachhaltige Reproduzierbarkeit u.a.m.

Seit vielen Jahren, lange vor den aktuellen Initiativen der EU-Behörde, wurde nach einer dreiwertigen Gelb gesucht, zahlreiche Firmen und Institute arbeiteten daran. Ein wichtiger Weg zur Problemlösung entstand 1996 mit der Chromitierung [1-7], ein Konzept, das heute die markenneutrale Bezeichnung Dickschichtpassivierung trägt. Es handelt sich dabei um eine Passivierungsschicht, die mit chrom(VI)freien Lösungen erzeugt wird und die im Gegensatz zu den ca. 20 bis 50 nm dünnen dreiwertigen Blaupassivierungen etwa 10 Mal dicker und damit gleich dick wie eine sechswertige Gelbchromatierung ist.
Aktuell wird mit der Altautoverordnung der Europäischen Union ein starker Druck auf unseren Marktausgeübt, der die schnelle und flächendeckende Anwendung chrom(VI)freier Systeme quasi erzwingt.

1 Einleitung


In einer früheren Arbeit von Vengris [1] wurden die Dicke und Zusammensetzung der durch elektrochemisches Polieren im Phosphorsäureelektrolyt entstehenden, festen oxidischen Deckschichten auf Kupfer, Messing und Neusilber bestimmt. Es wurde der Zusammenhang zwischen der Dicke dieser Schichten und der Einebnung der Oberfläche nachgewiesen. Bessere Einebnung lässt sich bei größeren Deckschichten erzielen. Es wurde angenommen, dass die Schicht nicht gleichmäßig die Oberfläche bedeckt und ihre Dicke in den Vertiefungen größer ist. Also ver-äuft hier die Auflösung der Metalle langsamer. Dadurch lässt sich die Bedeutung der Schicht im Einebnungsprozess erklären.
Um diese Annahme zu begründen und die Eigenschaften der festen Deckschicht weiter zu untersuchen, wird in der vorliegenden Arbeit die Wirkung der intensiven Beleuchtung der Metalle während der anodischen Polarisation im H3P04-Elektrolyten diskutiert. Der photoelektrochemische Effekt auf Kupfer während des elektrochemischen Schleifens [2] und auf Kupfer und Eisen während des elektrochemischen Polierens [3-5] ist in der Literatur beschrieben. Durch intensive Beleuchtung der Anode ist die Entstehung von freien Elektronen und der teilweise Zerfall der oxidischen Deckschicht zu erwarten. Dadurch wird auch die anodische Auflösung des Metalls beschleunigt.

Chromfreie Neuentwicklung für metallische Oberflächen

Seit mehreren Jahren wird in den Laboren für Forschung & Entwicklung bei Dacral S.A. und den Partnerunternehmen Metal Coatings International (USA), Nippon Dacro Shamrock (Japan) und Metal Coatings do Brazil (Brasilien) intensiv an neuen
Überzügen gearbeitet, deren chemischer Auf- bau nicht auf Chrom beruht.
Dabei beschränken sich die Unternehmen nicht nur auf metallische Klein- sowie Groß- teile, sondern setzen sich die gleichen Ziele auch im Bereich von vorbeschichteten Stahl- blechen.

1 Einleitung


Die zerstörungsfreien Prüfverfahren mit Wirbelstrom- und magnetinduktiver Methode haben in den letzten Jahren immer größere Bedeutung erlangt. Bei beschichteten Oberflächen haben sich diese Techniken als Standardverfahren zur Messung der Schichtdicke in der Serienfertigung oder in Durchlaufan- lagen durchgesetzt. Dies gilt sowohl für galvanische Zinkauflagen, als auch für anodisch oxidierte Aluminiumwerkstoffe und verstärkt für organische Beschichtungen wie Nasslack und Pulverbeschichtungen im Stahl- und Fahrzeugbau sowie im Bauwesen. Die Messgeräte wurden an diese Aufgabenstellung angepasst und für die verschiedensten An- wendungsfälle sind Geräte und Messsonden verfügbar. Kombigeräte vereinen die Messprinzipien magnetinduktives und Wirbel- stromverfahren. Sie wählen automatisch das geeignete Verfahren je nach Grundwerkstoff oder lassen sich auf eines fixieren. Es gibt sie mit integrierter oder separater Messsonde, wobei letztere in Bauformen für die unter- schiedlichsten Messgeometrien und Anwendungsfälle erhältlich sind.

Das derzeit wohl heißeste Diskussionsfeld der Galvanotechnik ist die Chromatierung bzw. deren Ersatz. Dies betrifft nicht nur den eigentlichen Prozess, sondern auch die Diskussion darüber. So führten Inhalte die Berichterstattung über den neuen Galvanikbereich der Firma Pröpper, Langenfeld, in der Ausgabe 7/2001, Seite 1870 ff zu Kommentaren aus der Branche, die hier eine weitere Verunsicherung
in Zusammenhang mit der Chrom(VI)thematik fürchten. Beabsichtigt war mit dem Artikel eine Vorstellung der durchaus gelungenen technischen Einrichtung, deren Realisierung in der heutigen Zeit nicht mehr selbstverständlich ist. Um einerseits etwas Hintergrundinformation über die verwendeten Verfahren zu geben und andererseits auch die immer wieder von Kunden der Galvanotechnik erfragten Umweltkriterien zu liefern, erfordern eine solche Berichterstattung auch Angaben zur verwendeten Verfahrenstechnologie.

Fachzeitschriften aus aller Welt... für Sie gesichtet!

Bisher mussten mit Chemikalien belastete Grundwässer in sehr energie- und ressourcenaufwendigen Verfahren gereinigt werden. Ein neuartiger ökoeffizienter Prozess bedient sich spezialisierter Bakterien zum vollständigen Abbau der Schadstoffe selbst in kleinsten Konzentrationen und hilft mit, viel Geld zu sparen.

Bahia-Deklaration zur Verbesserung der internationalen Chemikaliensicherheit verabschiedet

Vom 15. - 20.10.2000 fand unter Mitwirkung von 340 Delegierten aus 82 Ländern, von neun internationalen Organisationen und 12 Nichtregierungsorganisationen das Forum III des Intergovernmental Forum on Chemical Safety (IFCS) in Salvador da Bahia (Brasilien) statt.

Physikalische Wasseraufbereitung zwischen Alchemie und moderner Technik

Man nehme ein speziell geformtes Stück Leichtmetallguss, flansche dieses gemäß der Betriebsanleitung auf das Wasserversorgungsrohr und der lästige Ärger mit Rohrverkalkung oder Korrosion wird aufhören. Beispielsweise so oder ähnlich lassen sich seit Jahrzehnten kursierende Offerten türphysikalische Wasseraufbereitungsgeräte lesen und deuten. Nicht viel anders gab es auch Werbung für entsprechende Geräte, die auf ähnlich mysteriöse Weise die Effizienz von Ölbrennern steigern oder den Kraftstoffverbrauch von Automobilen reduzieren sollten.
Was hat es damit auf sich? Warum werden sie nicht in großem Stil eingesetzt oder gar per Werbe-Kampagnen vom Bundesumweltministerium oder Umweltbundesamt öffentlich gefördert? Nachfolgend soll diese Art der Wasseraufbereitung historisch und aus aktueller Sicht diskutiert und die verheißene zauberhafte und geheimnisvolle Wirkung beleuchtet werden.

Entsorgung flüssiger öliger Abfälle in der Schweiz

Flüssige ölige Abfälle machen in der Schweiz 13 % des gesamten Sonderabfalls aus. Ein umfassendes Entsorgungskonzept macht auf ökologisch und ökonomisch sinnvolle Weise aus dem einstigen Problemstoff einen wichtigen Ersatzbrennstoff für die Zementindustrie.
1998 erzeugten die Schweizer über 1 Mio. t Sonderabfälle. 132 262 t oder 13 % davon waren flüssige ölige Abfälle. Erstaunlicherweise stammt davon der größte Teil nicht etwa aus der Maschinenindustrie, sondern aus unserem täglichen Leben. Über ein Drittel sammelt sich beispielsweise in den Öl- und Benzinabscheidern von Garagen, ein weiterer großer Teil fällt bei Reinigungen von privaten Öltanks an.

-Fortsetzung aus Heft 7/2001-

Teil 3: Fällung der Schwermetalle, Grenzwerteinhaltung und Selektivaustauscher, Grenzwertverschärfungen?

Im ersten und zweiten Teil dieser Artikelserie wurden die heute üblichen Spülwasserkreislaufführungen sowie die Behandlung der Konzentrate und Regenerate mit der Schlammabtrennung mittels Filterpresse sowie die Probleme mit der Schlammtrocknung und der Galvanikschlammentsorgung beschrieben. Die, heute weitgehend realisierten, verbesserten Spülmethoden und, wo möglich, angewendeten Direktrecyclingmethoden am Bad haben die Probleme der Galvanikschlammentsorgung und auch die manchmal noch bestehenden Probleme der Grenzwerteinhaltung zum Teil gelöst. Trotzdem sind aber manchmal wieder Diskussionen um eventuelle Grenzwertverschärfungen entstanden.

1 Einleitung

Nahezu alle Industrieabwässer sind mit Schwermetallen verunreinigt. Diese Verschmutzungen sind giftig und haben schädliche Auswirkungen auf die Umwelt. Die Hauptursache für die Verunreinigung der Umwelt mit Metallen ist auf die Verwendung von Komplexbildnern, die die Metallrückgewinnung in Form von schwerlöslichen Verbindungen verhindern, zurückzuführen. Besonders große Mengen komplexer Metallverbindungen werden für die stromlose (chemische) Metallabscheidung verwendet. EDTA (Ethylendiamintetraazetat) wird in großem Umfang in der Leiterplattentechnik für die
chemische (stromlose) Verkupferung eingesetzt.