Artikelarchiv

 Die Idee hört man seit einigen Jahren bei Eröffnungsvorträgen von Mikrosystemtechnik-Konferenzen. Es ist auch eine bestechende Vorstellung, dass die Tageszeitung, heute noch ein teilweise umfangreicher Packen Papier (von dem einen meist nur der Sportteil die Lokalnachrichten, die Weltpolitik und evtl. die Börsenkurse interessieren, und die man in der Bahn oder im Bus ohnehin nicht zu Ende lesen kann, ganz zu schweigen vom umständlichen Format), aus einem zusammenrollbaren Blatt besteht, das sich bequem transportieren lässt und per Internet aktualisiert wird. Und nach den aktuellen Nachrichten kann man sich dann seinen Lieblingsroman auf die gleiche Seite laden und nach Herzenslust schmökern.

Dass diese Vision näher rückt, ist einer Entwicklung zu verdanken, die in den 70er Jahren mit der Erfindung der leitfähigen Polymere begann und für die im Jahr 2000 der Chemie-Nobelpreis an Heeger, McDiarmid und Shirakawa verliehen wurde. Anfänglich waren die leitfähigen Polymere chemisch sehr instabile, luft- empfindliche Verbindungen. Heute kann man diese Substanzen lösen und mit verschiedenen Techniken – Aufschleudern, Aufsprühen, Aufdrucken oder Aufdampfen im Vakuum, auf Substrate aufbringen. Noch sind die Materialeigenschaften verbesserungsbedürftig, aber es gibt schon Beispiele für Anwendungen: organische Transistoren, organische Leuchtdioden (Organic Light Emitting Devices, OLEDs), organische Solarzellen, Polymerbatterien (die allerdings noch nicht mit den modernen Lithium-Ionen-Akkus konkur- rieren können), Sensoren und Aktoren.

Bericht über eine Veranstaltung des Otti Kolleg

Das erste Fachforum Herstellung dünner Schichten – Materialien, Beschichtungsprozesse, Substrate des Otti Technik Kolleg fand vom 23. bis 24. Juni 2003 in Würzburg statt. Die Veranstaltung war mit mehr als 60 Teilnehmern aus Deutschland, Österreich, der Schweiz, Liechtenstein und der Tschechischen Republik gut besucht. Erfahrene Spezialisten aus Industrie und Forschung lieferten grundlegendes Wissen, aber auch direkt in die Praxis umsetzbare Erfahrungen zu den verschiedenen Verfahren der Oberflächentechnik, die heute zur Erzeugung funktioneller Schichten auf unterschiedlichs- ten Werkstoffen und für eine breite Palette von industriellen Anwendungen genutzt werden. Das im Rahmen der Veranstaltung vermittelte Verfah- rens- und Werkstoff-Know-how war geeignet, den Teilnehmern die Auswahl der für ihre betrieblichen Belange jeweils optimalen Beschichtungsprozesse zu erleichtern, aber auch die Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahrens- und Anlagenkonzepte zu kennen und gezielt zu berücksichtigen. Ausführli- che Diskussions- und Fragenrunden dienten einem unmittelbaren Erfahrungsaustausch für Profis und lieferten wertvolle Auskünfte und Tipps für Ein- steiger und Neulinge auf dem Gebiet der Beschich- tungstechnik. Die Unterlagen des Fachforums sind eine zusätzliche wertvolle Arbeitshilfe für den Beschichtungsalltag. In den folgenden Abschnitten werden die einzelnen Verfahren an ausgewählten Beispielen demonstriert. Bezüglich näherer Ein- zelheiten wird auf den ausführlichen Berichtsband verwiesen (erhältlich bei OTTI Technik-Kolleg; Internet: http://www.otti.de).

Bericht über eine Veranstaltung des Arbeitskreises Plasmaoberflächentechnologie

Die Frühjahrssitzung des Arbeitskreises Plasma- oberflächentechnologie (AK Plasma) fand vom 19. bis 20. Mai 2003 in Leipzig statt. Gastgeber war das Leibnitz-Institut für Oberflächenmodifizierung (IOM). Die Veranstaltung war mit ca. 50 Teilneh- mern aus Industrie und Forschung gut besucht. Am Nachmittag des 19. Mai hatten die Teilnehmer die Gelegenheit, wahlweise das Institut für Oberflächen- modifizierung (IOM), die Firma Bruker Daltronik GmbH (Hersteller von Massenspektrometern) oder die Siemens AG (Herstellung von Mobiltelefonen) zu besichtigen. Am Abend fand der traditionelle Stammtisch in Auerbachs Keller in Leipzig statt, an dem in zwangloser Atmosphäre Gelegenheit zum Austausch von Erfahrungen, zum Anbahnen neuer und Pflege alter Kontakte oder auch nur zu einem geselligen Beisammensein mit Kollegen oder Freunden bestand. Der nächste Tag begann mit einem Workshop zum Schwerpunktsthema Plasma- und Ionenstrahlverfahren für Optik und Elektronik.

1 Einleitung

Spektroskopische Messungen werden in ver- schiedenen Bereichen in der Forschung und der Industrie eingesetzt. Ein wichtiger Bestandteil der spektroskopischen Methoden ist die Emissions- spektroskopie zur Plasmadiagnostik. Dabei können Emissionsintensitäten und damit Konzentrationen angeregter Atome, Ionen und Radikale detektiert werden.

Die im Plasma befindlichen Spezies werden oft durch Stoß mit den im Plasma befindlichen freien Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt, indem gebundene Elektronen auf ein höheres Energieniveau angehoben werden (Abb. 1). Diese Elektronen können dann durch spontane Emission unter Freisetzung eines Lichtquants zu einem nied- rigeren Energieniveau übergehen. Aufgrund der individuellen Struktur der Elektronenhülle besitzt jede Spezies im Plasma ein charakteristisches Emissionsspektrum (Abb. 2). Aus der Lage, Inten- sität und Breite lassen sich leicht Rückschlüsse auf die Teilchenkonzentrationen, Elektronen- und Neutralgasteilchentemperatur sowie die Elektro- nenenergieverteilung ziehen.

Die Society of Vacuum Coaters (SVC) ist eine international agierende, gemeinnützige Organisation mit Schwerpunkt Entwicklung, Anwendung und Förderung der Vakuumbeschichtung und verwandter Verfah- ren. Sie lädt, wie den Informationen aus diesem Heft entnommen werden kann, zu ihrer im April 2004 stattfindenden 47th Annual Technical Conference ein. Diese findet, wie auch in den vergangenen Jahren, wieder mit internationaler Beteiligung statt. Im Technical Conference Program Committee sitzen neben Kollegen aus den USA und Canada auch Vertreter aus den Niederlanden, Schweden und Deutschland. Auf der Konferenz des vergangenen Jahres war Deutschland auch mit mehreren Beiträgen vertreten. So gab das VDI Technologiezentrum, Düsseldorf, einem Überblick über die deutsche Forschungslandschaft auf dem Gebiet der Plasmatechnologie und die Firma iplas, Innovative Plasma Systems GmbH, Troisdorf, industri- eller Anbieter innovativer Plasmaquellen im mittleren Druckbereich stellte ihre Produkte vor.

1 Einführung

Lackschichten finden zum Schutz vor Korrosion, aber auch zur Verschönerung des äußeren Erscheinungsbildes eine breite Anwendung. Sehr extremen Einflüssen wie Steinschlag, Hitze, Kälte, aggressiven Medien usw. sind z. B. Automobillacke ausgesetzt.

Um die geforderte Schutzwirkung zu erreichen, muss die Lackschicht hinreichend dick sein und darüber hinaus definierte mechanische Eigenschaf- ten aufweisen. Für die Optimierung der Schichteigenschaften nimmt die Härte eine bedeutende Stellung ein. Die Härtemessung an Lackschichten gibt Aufschluss z. B. über den Polymerisationsgrad, über Härteänderungen infolge von Temperatureinflüssen, über die Versprödung durch UV-Bestrahlung, über Veränderungen der viskoelastischen Eigenschaften durch Witterungseinflüsse oder auch über die Kratzfestigkeit.

Erweiterte Möglichkeiten der mechanischen Charakterisierung von Lackschichten eröffnen sich aus der registrierenden Härtemessung mit Erfassung und Auswertung des vollständigen Prüfzyklus, bestehend aus Belasten, Halten der Prüfkraft, Entlasten. Neben der Härte unter Prüfkraft erhält man Aussagen über die Elastizität, das Kriech- oder auch Rückverformungsverhalten der Schicht.

In der vorliegenden Arbeit werden die Möglich- keiten der Prüfung von sehr unterschiedlichen Lackschichten mit dem Fischerscope H100C auf- gezeigt. Für ausgewählte Kenngrößen des Kraft- Eindringtiefe-Verfahren werden die Prüfergebnisse dargestellt und erläutert. Gegeben werden prüf- methodische Hinweise zur Herangehensweise bei der Ermittlung von repräsentativen und vergleich- baren Kennwerten.

Es ist eine schwierige Beziehung zwischen den Forschern und den Journalisten. Die Wissenschaft beanstandet oft die oberflächliche Behandlung und die fehlerhafte Darstellung ihrer Arbeiten, wäh- rend Journalisten den Forschern oft eine mangelnde Kooperation vorwerfen. Forscher argumentieren, die wissenschaftliche Arbeit sei auf lange Sicht auf Exaktheit und Strenge ausgerichtet, während die Medien kurze Sicht, Vereinfachung und Emotionen in den Vordergrund stellen.

Spaltkorrosion

Frage: Wir sollen kassettenförmig gefalzte Blechteile, an denen zusätzlich eine Öse durch Punktschweißen befestigt ist, vernickeln und verchromen. Gibt es eine Methode, um das Ausblühen der Spaltkorrosion zu vermeiden?

Der Euro – England sagt “nein”

Die goldene Regel in der Politik lautet sage nie- mals nie und deshalb wird kaum ein vernünftiger britischer Reporter sagen, dass Großbritannien niemals dem Euro beitreten wird. Nun ist es aber mehr oder weniger die offizielle Politik der Regie- rung, dass Großbritannien in den nächsten drei oder mehr Jahren dem Euro nicht beitreten wird. Jede Entscheidung über Beitritt oder Nichtbeitritt müsste von der Bevölkerung Großbritanniens in einem Referendum abgesegnet werden; und es ist klar, dass es – wenigstens jetzt – zu einer massiven Ablehnung sämtlicher solcher Vorschläge kommen würde.

Die Debatte darüber ist in Großbritannien nun abgeklungen, weil die Entscheidung ja gefallen ist, aber rückblickend kann man sagen, dass es zwei Hauptargumente in der Auseinandersetzung gegeben hat – nämlich die wirtschaftlichen und die politischen Gründe für einen Beitritt. Nach ein oder zwei Jahren werden wir sehen, ob und wie sich die Verhältnisse in Europa geändert haben, und dann wird die Diskussion in England vielleicht wieder aufgenommen.

Nahezu 50 % der europäischen Produktion von Nichteisenmetallen entsteht inzwischen aus Recyclingmaterial. Sammlung, Aufbereitung und Rückführung in den Wertstoffkreislauf erfolgen über Metallhändler. Die Branche sieht sich durch politische Fehlentwicklungen existentiell bedroht.

 Auszug aus dem Buch „Handbuch der Galvanoplastik“ von Konrad Taucher. 6. Auflage 1900 19. Kapitel

Galvanische Vergoldung in der Hitze

Die heiße galvanische Vergoldung geht, wie ich schon gesagt habe, regelmäßiger und schneller von statten und liefert reichere Färbungen.

Man kann die hierbei verwendbaren Bäder außerordentlich verschieden bereiten, ich beschränke mich hier auf die Angabe von fünf Vorschriften.

Beim Hinterspritzen von textilen Dekormaterialien ergibt eine strukturierte Oberfläche der Werkzeugkavität eine sehr viel bessere Dekoroberfläche als eine glatte oder polierte Kavität. Dies haben die Georg Kaufmann Formenbau AG, Busslingen/Schweiz, und die Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH, München, in einer umfang- reichen Versuchsreihe festgestellt. Die im Technologie- Zentrum bei Kaufmann an einer Türinnenverkleidung durchgeführten Versuche zeigen, dass sowohl die textile Haptik als auch der Farbeindruck des Textils nahezu unverändert erhalten bleiben.

Praktische Bedeutung hat diese Möglichkeit zur Verbesserung der Dekoroberfläche bei der Herstellung von Säulenverkleidungen, Türinnenverkleidungen und ähnlichen mit Textilien dekorierten Teilen der Fahrzeug- Innenausstattung. Bisher musste für solche Teile ein mehrschichtiges Dekormaterial eingesetzt werden. Dabei dient ein rückseitig aufgebrachtes, an die Verfahrenstechnik und das Basismaterial angepasstes Vlies dazu, das Textil vor übermäßiger Beanspruchung während der Formteilherstellung zu schützen. Dieser Mehraufwand geht mit erhöhten Kosten für das Dekormaterial einher. Er kann bei einem Hinterspritzwerkzeug mit strukturierter Kavitätenoberfläche entfallen oder zumindest wesentlich reduziert werden – und gleichzeitig weist die Formteiloberfläche meist eine verbesserte textile Struktur ohne Glanzstellen auf.

1 Einführung zur technischen Anwendung des Werkstoffes Magnesium

1.1 Allgemeine metallkundliche Aspekte / Werkstoffeigenschaften

Die wesentlichsten Eigenschaften von Magnesium im Vergleich zu Titan und Aluminium sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Magnesium kann im Vergleich zu anderen Metallen als sehr junger Konstruktionswerkstoff gelten. So wurde die erste Magnesiumlegierung unter dem Namen Elektronmetall im Jahre 1909 durch die damalige Chemische Fabrik Griesheim Elektron auf der ILA in Frankfurt a.M. der Öffentlichkeit vorgestellt [1].

Im Vergleich zu den Eisenwerkstoffen unterlag die Verwendung von Magnesium als Konstruktions- werkstoff häufig auch bestimmten Schwankungen [2]. Dies hatte sowohl politische (Einfluss der Weltkriege auf den Primärverbrauch) als auch tech- nische Hintergründe (z. B. Einzug wassergekühlter Motoren im Fahrzeugbau). Dabei sind die Vorzüge dieses Metalls unumstritten.

Mit seiner Dichte von 1,74 g/cm3, die von keinem anderen als Hauptlegierungskomponente zum Ein- satz kommenden Metall unterboten wird, stellt es ein wichtiges Material für die Durchsetzung von werkstofftechnischen Leichtbauprinzipien dar. Durch seinen im Bereich des Aluminiums liegen- den Schmelzpunkt von nur 630 °C ist es mit relativ geringem Energieeinsatz urformbar.

-Fortsetzung aus Galvanotechnik 8/2003-

4.3.3 Einsatz von Abfällen aus der Oberflächen- behandlung als Sekundärrohstoff

4.3.3.1 Galvanik

Die in Abschnitt 3.3.1 beschriebenen halogen- haltigen bzw. -freien organischen Entfettungslö- sungen werden üblicherweise unter Nutzung ihres Heizwertes thermisch entsorgt (vgl. Abschnitt 4.3.5). Bei den entsprechenden wässrigen Emul- sionen lässt sich die noch vorhandene erhebliche Basenkapazität zu Neutralisationszwecken, z. B. in chemisch/physikalischen Behandlungsanlagen, nutzen, da in diesen Anlagen häufig ein Säureüber- hang vorhanden ist. Die Verwertung von Chemisch Nickel beschränkt sich im Wesentlichen auf die Rückgewinnung des vorhandenen Nickels. Da die entsprechenden Konzentrationen bei großen Über- schüssen an Störstoffen vergleichsweise gering sind, sind elektrolytische Verfahren in den meisten Fällen wenig effektiv. Damit ist die Nickelrückge- winnung nur noch über eine Verwertung des bei der Fällung entstehenden Schlammes möglich. Dieser Weg verbleibt bei praktisch allen metallsalzhaltigen Elektrolyten, wobei höherkonzentrierte Metallisie- rungslösungen (wie auch die edelmetallhaltigen) günstig firmenintern oder extern elektrolytisch auf- gearbeitet werden können (vgl. Abschnitt 4.4.3). Der Einsatz von Abfällen aus dem galvanotech- nischen Bereich als Rohstoffe für andere Indu- striezweige betrifft im Wesentlichen verbrauchte Chromsäureelektrolyte.

1 Einleitung

Gemäß der EU-Altautoverordnung muss zum 1. Juli 2007 auf die Verwendung von sechswertigem Chrom in Passivierungsschichten verzichtet werden [1]. Für galvanisch veredelte Oberflächen ist die Dickschichtpassivierung die geeignete und gleichwertige Alternative zur Gelbchromatierung. Mit dem Schichtpaket, Zink oder Zinklegierung und Dickschichtpassivierung, werden bekanntermaßen folgende Eigenschaften erreicht [2, 3, 4]:

• Chrom(VI)freiheit,
• guterKorrosionsschutz,
• geeignet für Gestell- und Trommelbeschichtung,
• brillante Optik,
• guteUmweltverträglichkeit,
• gute Wirtschaftlichkeit,
• Haft-undAbriebbeständigkeit.

Zusätzlich zu diesen Eigenschaften werden für Ver- bindungselemente mit Gewinden weitere Bedin- gungen gestellt:

• hohe Maßhaltigkeit, insbesondere im Gewindebereich,
• Einstellung einer definierten Reibungszahl,
• Steigerung des Korrosionsschutzes durch zusätzliche Versiegelungen.

Im Folgenden sollen die drei letztgenannten For- derungen Maßhaltigkeit, Reibungszahl und Kor- rosionsschutz aufgegriffen und Lösungsansätze zur Erfüllung dieser Forderungen aufgezeigt werden.

1 Einleitung

Von Hartchromschichten werden nicht nur gute Verschleißeigenschaften erwartet, sondern auch gute Korrosionsbeständigkeiten. Heute übliche Korrosionsbeständigkeiten liegen bei 100 Stunden ohne Rotrost nach DIN 50021 SS (Salzsprühtest). Die Kombinationsschicht Heißchrom – Hartchrom kann diese Forderungen erfüllen, wobei man von Korrosionsbeständigkeiten bis zu 144 Stunden ausgehen kann. Wird eine Korrosionsbeständigkeit von mehr als 144 Stunden verlangt, werden zum großen Teil Kombinationsschichten wie Nickel – Hartchrom oder chemisch Nickel – Hartchrom ein- gesetzt, die nicht selten am Mehraufwand, sprich Preis, scheitern oder aufgrund fehlender Möglichkeiten nicht angeboten werden können.

Verschiedene Variationen der Hartchromschichten sollen nun die Korrosionsbeständigkeit spürbar erhöhen. Das können z. B. Triplex-Schichten sein, bei denen die Verchromung unterbrochen wird, damit die Risse nicht bis zum Grundmaterial durchreichen. Andererseits werden Schichten aufgetragen, die unter uneinheitlichen Parametern abgeschieden werden, um die Anzahl der Risse zu variieren. Bedauerlicherweise wird oftmals nicht dabei bedacht, dass die Korrosionsbeständigkeit nicht allein ein Ergebnis des Elektrolyten ist, son- dern das Resultat der gesamten Bearbeitungskette und jeder einzelne Schritt zur Erlangung der Kor- rosionsbeständigkeit beiträgt. Findet das bei der Produktion Beachtung, sind selbst mit Schichten um 30 ?m Hartchrom Korrosionsbeständigkeiten von mehr als 144 Stunden realisierbar.

1 Einleitung

Im vorliegenden Beitrag wird das Schichtsystem Nickel/Nickel-Phospor/Gold-Kobalt auf seine Eig-nung zur Beschichtung von Steckverbinder- kontakten für die Nachrichtentechnik überprüft. Die Untersuchungen wurden in einem gemeinsa- men Projekt der Siemens AG (Bereich Information and Communication Networks, München), ITT Industries Cannon GmbH, Weinstadt, und Umi- core Galvanotechnik GmbH, Schwäbisch Gmünd, durchgeführt.

Im Folgenden wird das untersuchte Schichtsystem dahingehend bewertet, ob es hinsichtlich techni- scher Eignung (elektrisches Verhalten, Beständig- keit gegen Korrosion und Verschleiß) und Kosten- aufwand (der sowohl die reinen Edelmetallkosten als auch die Prozesskosten beinhaltet) eine Alter- native zu den bislang etablierten Standardverfahren Nickel/Gold-Kobalt und Nickel/Palladium-Nickel/ Gold-Kobalt darstellt. Welchem der beiden genann- ten Standardverfahren bislang der Vorzug gegeben wird, hängt maßgeblich von den Preisen für Gold und Palladium ab; vor allem der Palladiumpreis unterlag in den letzten Jahren starken Schwankun- gen – in den Jahren 2001 und 2002 beispielsweise stieg der Preis von ca. 14 €/g auf über 40 €/g an. Die Mehrheit der Steckerhersteller, die zuvor noch mit Palladium-Nickel (mit Flashgold in einer Dicke von 0,1 bis 0,2 ?m) beschichtet hatten, stieg spätestens zu diesem Zeitpunkt auf Gold um. Der Goldpreis kann als relativ stabil bezeichnet werden. Die Schwankungen innerhalb der letzten fünf Jahre lagen zwischen 8,50 €/g und 12,50 €/g (Abb. 1). Inzwischen ist der Palladiumpreis wieder auf unter 6 €/g gefallen (Abb. 2), was Palladium-Nickel wieder interessanter erscheinen lässt.