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Bericht zur Branchenpräsentation auf der diesjährigen Hannover Messe

Seit geraumer Zeit sieht sich die deutsche Wirtschaft in allen Produktionsbereichen mit laufend wiederkehrenden Negativmeldungen und starker Unsicherheit aus Politik und Wirtschaft konfrontiert. Dadurch ist vor allem der Investitionsbereich durch eine extreme Zurückhaltung charakterisiert. Die Produktionsbereiche stehen durch die zunehmende Globalisierung – deren jüngster Schritt die EU-Erweiterung nach Osten ist – unter einem immer stärkeren Druck in Bezug auf die Lohn- und ganz besonders die Lohnnebenkosten. Unter diesen Aspekten wurde vom 19. bis 24. April eine der wichtigsten Industriemessen abgehalten, bei der auch die Oberflächentechnik entsprechend dem zweijährigen Rhythmus wieder vertreten war, und die als Trendbarometer für die wirtschaftliche Entwicklung in diesem Jahr gilt.

M. Gramatke und M. Opper stellen ihre Erfahrungen mit dem elektronischen Hullzellentest der Firma SurTec Deutschland GmbH vor

Seit fünf Jahren steuern ZinkOperatoren Additive, Zinklöseabteil und Alkalität alkalischer Zinkelektrolyte [1]. Während dieser Zeit wurden sie den harten Bedingungen der Praxis ausgesetzt und währenddessen die Komponenten und Prozesse stetig verbessert. Bisherige ZinkOperatoren sind für ein cyanidfreies alkalisches Zinkverfahren verfügbar. Weil alkalische Zinkelektrolyte der neuen Additivgeneration [2, 3] mit entsprechenden Prozessführungsmaßnahmen zu sehr gleichmäßig guten Beschichtungsergebnissen führen, wird dieses Verzinkungsverfahren in den letzten Jahren verstärkt eingesetzt. Um den alkalischen Zink- elektrolyten am qualitativen und wirtschaftlichen Optimum zu betreiben, sind allerdings durch die Arbeitsweise mit unlöslichen Anoden und einem separaten Löseabteil je nach Anlagendurchsatz sehr kurze Analysenintervalle, insbesondere zur Stabilisierung des Zinkgehalts, notwendig.

Chromium coatings have a number of valuable properties: high hardness, wear, corrosion and heat resistance. Corrosion protection of chromium coatings deposited directly on steel depends first of all on its microstructure, porosity and amount of micro-cracks, which allow the penetration of corrosion agents to the steel base. Structure of chromium coatings depends first of all on plating conditions: composition of the solution, current den- sity, temperature, current mode (direct or pulse) [1]. Hard bright chromium coatings usually have micro-cracked laminated structure [2-4]. Such structure of chromium is major cause of corrosion of steel parts working under hard service conditions (marine and coal-mine atmosphere) [5, 6]. Crack-free milky chromium coatings are characterized by lower hardness and wear resistance. Such coatings are used for corrosion protection when especially high resistance is not required. This article presents results of influence chromium structure on corrosion-protective properties of coatings in severe conditions( marine and mine atmosphere).

Übergangsmetalle

Zu den Übergangmetallen gehören die Elemente des periodischen Systems, bei denen die 3d-, 4d- und 5d-Elektronenschalen besetzt werden. Diese Metalle können unter galvanotechnischem Gesichtspunkt in zwei wohl unterscheidbare Gruppen eingeteilt werden. Die d1- bis d6-Metalle treten in verschiedenen galvanischen Elektrolyten in Anwesenheit von Oxysäuren als Komplexbildner auf. Die klassischen Komplexe und Chelate der Metalle aus dieser Klasse entstehen hauptsächlich mit Hilfe der d6- bis d10-Elemente, die im Allgemeinen sowohl inner- orbitale (dsp2 und d2sp3) als auch außerorbitale (sp3 und sp3d2) Komplexverbindungen je nach Oxida- tionsstufe des Metalls und der Natur des Komplexbildners bilden. Die Komplexverbindungen der Übergangsmetalle spielten eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Koordinationschemie in der Zeit seit 1800.

Die elektrochemische Abscheidung des Indiums erfolgt sowohl aus sauren [1-4] als auch aus alkalischen Elektrolyten [5-7]. Die sauren Elektrolyte zur Indiumabscheidung sind klar und stabil, im Gegensatz zu den alkalischen Elektrolyten, die instabil sind und einen aufwändigen Herstellungsprozess erfordern [6-8]. Diese Schwierigkeiten sind auf die Bildung eines indiumhaltigen Niederschlags im alkalischen Medium zurückzuführen. In vielen Fällen ist jedoch die Verwendung von alkalischen Lösungen wünschenswert, wie z. B. bei der Abscheidung von Indiumlegierungen mit vielen anderen Metallen, u. a. der Legierung Silber-Indium. Das praktische Interesse an dieser Legierung resultiert aus ihren guten tribologischen Eigenschaften, die bei der Herstellung von Gleitlagern Anwendung finden. Das wissenschaftliche Interesse an dieser Legierung besteht besonders aufgrund der beobachteten Selbstorganisationserscheinungen, die zur Ausbildung von dynamischen Spiralstrukturen aus verschiedenen Legierungsphasen auf der Kathodenoberfläche führen [9].

Mittels anodischer Oxidation unter Funkenentladung [1, 2] werden oxidkeramische Funktionsschichten auf Werkstoffen aus Ventilmetallen, dazu gehören Aluminium, Titan, Magnesium, Tantal, Zirkonium, Niob, Hafnium und ihre Legierungen, hergestellt. Die anodische Oxidation stellt eine plasmachemische Oberflächenumwandlung des Werkstückes, das als Anode geschaltet ist, dar. Die entstehende Oxidschicht wächst sowohl nach außen als auch nach innen. Die Schichtdicke bleibt dabei gleichmäßig über die gesamte Kontur des Bauteils. Handelsüblich werden z. Zt. hauptsächlich Schichten auf Magnesium-, Aluminium- und Titan-Werkstoffen hergestellt. Die Schichten weisen eine hohe Korrosions- und Verschleißfestigkeit sowie eine exzellente Dauerschwingfestigkeit auf. Schichten auf der Basis von Aluminium und Titan besitzen darüber hinaus noch spezielle funktionale Eigenschaften. In Abhängigkeit von der Elektrolytzusammensetzung können sowohl grau-weiße Oxidschichten erzeugt werden, die biokompatibel sind, als auch schwarze Schichten mit einem hohen Absorptionsgrad (> 95 % im sichtbaren Bereich). Sie sind dadurch für optische Teile bei denen z.B. Streulicht absorbiert werden soll oder als Wärmestrahler geeignet. Da die Ausgasrate gering ist, können solche Schichten auch im Vakuum eingesetzt werden [3].

Auch die größte deutsche Industriemesse hat sich aufgrund der allgemein mäßigen Wirtschaftslage in der westlichen Welt gewandelt. So hat die Zahl der Aussteller gegenüber 2002 – der letzten stattgefundenen Messe unter Beteiligung der Oberflächentechnik – deutlich abgenommen, u.a. allerdings auch durch eine Umgestaltung des Messeveranstalters. Mit insgesamt 5040 Ausstellern ging die Zahl der teilnehmenden Unternehmen um knapp 30 % zurück. Ebenso lag die Zahl der Besucher mit 180.000 in diesem Jahr um etwa 30 % unter der in 2002. Erfreulicherweise hat dieser Wandel aber keinen gravierend negativen Eindruck bei den ausstellenden Unternehmen hinterlassen. Im Bereich der Oberflächentechnik zeigten sich die Aussteller fast durchweg mit dem Messeverlauf sehr zufrieden – im Vergleich zu den vergangenen Jahren waren die Gespräche deutlich zielorientierter und auf fachlich höherem Niveau angesiedelt. Viele der Interessenten kamen mit konkreten Problemen aus der Praxis und suchten nach qualifiziertem Rat – und dazu sollte eine derartige Veranstaltung auch dienen. Der Zentralverband Oberflächentechnik hatte in diesem Jahr mit seinem neuen und offenen Messekonzept eine überwiegend positive Resonanz zu verzeichnen, auch wenn die Zahl der teilnehmenden Firmen um etwa 10 % geringer war als 2002. Zudem war man in Halle 5 wieder zentral auf dem Messegelände untergebracht.

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Beim Zink-Nickel-Verfahren handelt es sich um ein alkalisch cyanidfreies Verzinkungsverfahren, mit dem Zink-Nickel-Legierungsschichten mit einem Nickelgehalt von ca. 10 % in der Zinkschicht abgeschieden werden können. Die Zink-Nickel-Beschichtung zeigt im Vergleich zu der herkömmlichen Verzinkung erheblich bessere Korrosionseigenschaften. Die Zink-Nickel-Beschichtungen haben dagegen den zusätzlichen Vorteil, dass sie sehr thermostabil sind. Allerdings enthalten diese Elektrolyte, die sowohl für die Gestell-, als auch für die Trommelgalvanisierung erhältlich sind, stickstoffhaltige Komplexbildner (aliphatische und/oder heterocyclische Amine), die vor allem bei den Zink-Nickel-Elektrolyten erhebliche Probleme bei der Abwasserbehandlung verursachen. Einige der Komplexbildner haben Komplexstabilitätskonstanten ähnlich der Kupfer-EDTA-Komplexe.

Schifffahrt und Oberflächentechnik

Bericht von Peter Winkel über die Eröffnung des Neubaus des Deutschen Techniker Museums Berlin

Navigare necesse est – Seefahrt ist notwendig, diesen Satz hat mancher Lateiner noch aus seiner Schulzeit in Erinnerung. Die Schifffahrt ist das älteste Verkehrsmittel lange vor Erfindung des Rades und damit ein wesentlicher Faktor für die Besiedlung unseres Planeten und für die Entwicklung der verschiedenen Kulturen. Was hat Schifffahrt mit Oberflächentechnik und Umweltschutz zu tun? Moderne Schifffahrt ohne Oberflächentechnik ist kaum mehr vorstellbar. Was wäre die Schifffahrt ohne den Korrosionsschutz durch moderne Oberflächenbehandlungs- und -beschichtungsverfahren? Was wäre sie ohne die elektrischen und elektronischen Maschinen, Apparate und deren Steuerungen, wenn es keine Galvanotechnik gäbe? Wollte man nicht wieder mit Segelschiff oder Binsenfloß à la Thor Heyerdahl reisen, so benötigt man Geräte, die oberflächentechnisch bearbeitet werden müssen. Oberflächenbehandlungsverfahren sind jedoch in aller Regel umweltrelevant – nicht nur im Bereich des jeweiligen Herstellungsverfahrens sondern gelegentlich auch in direkter Auswirkung der Beschichtungen auf die Umwelt, wenn man an die Korrosion der Metalle und Einwirkung der Korrosionsprodukte auf die Umwelt denkt oder auch z. B. an die Auswirkungen von zinnorganischen Verbindungen aus früher verwendeten Antifoulingfarben. In Berlin wurde am 14. Dezember 2003 der Neubau des Deutschen Technik Museums Berlin (DTMB) mit der ständigen Ausstellung Lebenswelt Schiff eröffnet. Berlin als Metropole der technischen Kulturgeschichte hat damit auf 6600 m² eine der weltweit größten Ausstellungen zur über 10 000-jährigen Geschichte der Schifffahrt. Mit diesem Neubau wird der bereits bestehende Teil des Museums erheblich erweitert. Die Eröffnung eines letzten Teils, die Luftfahrt betreffend, ist für das Jahr 2005 geplant.

Starke Säuren können mit Hilfe mehrerer Verfahren durch Abtrennung ihrer Salze oder Metalle mit sehr hohem Wirkungsgrad regeneriert werden. Durch den Einsatz bekannter Verfahren wie Nanofiltration, Elektrodialyse, Elektrolyse, Membranelektrolyse, Verdampfung und Retardation, lassen sich die Standzeiten saurer metallhaltiger Prozesslösungen erheblich erhöhen, so dass ihre Entsorgung nur selten oder gar nicht mehr notwendig ist. Beispielsweise werden auf diese Weise bereits zahlreiche Anodiesierlösungen mit Retardationsanlagen regeneriert, welche ohne Chemikalieneinsatz und mit sehr geringem Engergieaufwand arbeiten. Sehr wichtig für die Auswahl und den Einsatz von Recyclinganlagen ist die stoffverlustminimierte Fertigungsprozessführung und optimale Spültechnik sowie die Auswahl der besten Recyclinganlage unter vielen bei Einbeziehung des Gesamtfertigungsablauf eines Betriebes.

In einer Zeit der Computeranimation und des Fernsehens wird die uns umgebende Technik mehr und mehr virtualisiert. Auf geradezu fantastische Weise werden Gegenstände und Vorgänge visualisiert und vom bequemen Schreibtischsessel aus erleb- und beschaubar. Die realen Empfindungen und Maßstäbe gehen dabei aber zunehmend verloren. Es ist für die meisten Menschen ein wesentlicher Unterschied, ob man einen Gegenstand manuell tastend erfassen kann oder ob man eine prächtige Darstellung desselben betrachtet. Der Eindruck eines Treibradsatzes von 2,30 m Durchmesser einer Lokomotive ist in Natura ein völlig anderer als die Abbildung auf dem Monitor oder als Foto.

Bericht über das Kolloquium im Forschungszentrum Karlsruhe am 10. und 11. Februar 2004

Am 10. und 11. Februar 2004 trafen sich rund 450 Teilnehmerinnen und Teilnehmer im Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt des Forschungszentrums Karlsruhe zum 5. Statuskolloquium des Programms Mikrosystemtechnik (MIKRO). Die 450 Teilnehmer teilten sich ziemlich genau auf in je eine Hälfte externer Besucher und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus dem Forschungszentrum. Bei den Besuchern von außerhalb kamen wiederum die Hälfte oder etwa 120 aus der Industrie, wie Dr. Peter Bley, der scheidende Programmleiter des Programms MIKRO, bei seiner Bestandsaufnahme zufrieden feststellte. Die offizielle Eröffnung der Veranstaltung oblag Dr. Peter Fritz, Vorstandsmitglied der Forschungszentrum Karlsruhe GmbH.

Eine Expertenbefragung des Verbands der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) zur Rolle der so genannten Schlüsseltechnologien 2010 aus dem Jahr 2002 erbrachte, dass im Vergleich aller Schlüsseltechnologien weltweit von der Mikrosystemtechnik und der Nanotechnologie die meisten Impulse für Innovationen ausgehen, so dass diese sogar schon als Schrittmacher des Fortschritts bezeichnet werden. Dabei wurden diese beiden Schlüsseltechnologien gemeinsam betrachtet und haben Konkurrenten wie die Biotechnologie, Medizintechnik und die Informationstechnologie oder die Fertigungstechnik aus dem Feld geschlagen. Weiterhin wurde insbesondere Deutschland – noch vor den USA und Japan – bescheinigt, im Feld der Mikro- und Nanotechnologie, einschließlich der kommerziellen Umsetzung entsprechender Ergebnisse, bis 2010 weltweit eine führende Rolle zu besetzen [1]. Die Ursache für das gute Abschneiden liegt wahrscheinlich darin begründet, dass Nanotechnologie und Mikrosystemtechnik einander ergänzende Disziplinen der Miniaturisierung sind und damit im Zusammenspiel nahezu naturgemäß zukunftsträchtige Innovationsfelder eröffnen.

Langzeit-EKGs werden in Zukunft beim Patienten zu Hause aufgenommen und das wird vielleicht so verlaufen: auf die Brust des Patienten wird eine Folie (15 mal 10 Zentimeter) mit hauchdünnen Sensoren, Speichern und Batterien geklebt. Winzige Sensoren in der Folie nehmen das EKG auf, ein Sensor am Handgelenk misst gleichzeitig den Puls. Die Daten werden per Handcomputer (PDA) oder Mobiltelefon sicher verschlüsselt an den behandelnden Arzt oder die Klinik übertragen. Die neue Technik kann ohne großen Aufwand beim Patienten zu Hause angewandt werden; die bisher notwendige aufwändige Verkabelung des Kranken wird überflüssig. Für die Datenübertragung vom Sensor zum Mobiltelefon oder PDA wird die schnurlose Bluetooth-Technologie eingesetzt, die mehr und mehr Verbreitung findet und heute schon in käuflichen Computerkomponenten und in Mobiltelefonen zu finden ist.

Bericht über die international ausgerichtete Veranstaltung vom 22. bis 26. September 2003

Bereits zum 11. Male wurde der Workshop Plasmatechnik am Fachgebiet Plasma- und Oberflächentechnik (POT) der TU Ilmenau durchgeführt. Er fand vom 22. bis 26. September 2003 als Sitzungsreihe 7 Plasma Processing of Materials im Rahmen des 48. Internationalen Wissenschaftlichen Kolloquiums (IWK) der TU Ilmenau statt. Das IWK wurde in diesem Jahr organisiert durch die Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik. Die Fachgebietsleiterin, Prof. Gabriele Nutsch, war Mitglied des Organisationskomitees. So stand das IWK in diesem Jahr auch unter dem Motto Werkstoffe, Bau- elemente, Systeme und Technologien für die Zukunft. Der Tagungsort, der Senats-Saal der TU Ilmenau im Campus Center, wurde eigens für diese Reihe des IWK vom Rektor und Leiter des Instituts für Werkstofftechnik, Prof. Kern, zur Verfügung gestellt.

In Maschinenbau, Elektrotechnik und Medizintechnik spielen Diamant- und diamantartige Schichten aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften (z. B. Härte, Verschleißbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit, Biokompatibilität) eine zunehmend wichtige Rolle. Infolge des verschärften Produkthaftungsgesetzes muss die Qualität der Schichten im Einsatz dauerhaft gewährleistet werden, um die Produktsicherheit des Schichtverbundsystems während des gesamten Produktlebenszyklus sicherzustellen und den Beschichter vor finanziellen Risiken aus Haftungsansprüchen zu schützen. Die Schichtdicke zählt zu den wichtigsten Parametern einer dünnen Schicht und beeinflusst in der Regel die wesentlichen Funktionseigenschaften und damit die Produktqualität. Es sind daher etliche Verfahren der Schichtdickenmessung, je nach technischer Anwendung, entwickelt und in Normen detailliert spezifiziert worden (Tab. 1).