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Galvanische Zinkschichten als Korrosionsschutz

Frage: Wir werden des öfteren mit Beschwerden unserer Kunden konfrontiert, wonach verzinkte Teile in unseren Produkten (hauptsächlich Haushaltsgeräte und Möbel) vorzeitig Rost ansetzen. Der galvanische Betrieb, der diese Teile verzinkt, meint, er würde dies durchführen, wie auf den technischen Zeichnungen angegeben und kann mit Versuchsprotokollen belegen, dass die vorgeschriebene Qualität eingehalten wurde. Unsere Konstrukteure sagen, sie hätten bei der Wahl der Überzüge die gültigen Nor- men benützt. Können Sie uns Hinweise geben oder Literatur nennen, die uns helfen kann, dieses offensichtliche Dilemma zukünftig zu vermeiden?

Bericht zum Jubiläum des Fachbereichs und über die IWO-Tagung 2007

Methoden der Galvanotechnik Der zweite Tag der Veranstaltung begann mit dem Vortrag Moderne Methoden der Galvanotechnik. Prof. Dr. Nasser Kanani, Berlin, versuchte zu Beginn seines Beitrags, die Aussage des Nobelpreisträgers Wolfgang Ernst Pauli, Gott schuf die Materie, aber die Oberfläche ist ein Werk des Teufels, zu relativieren. Zwar sind Oberflächen in keiner Weise ideal, doch sie sind beherrschbar durch den kombinierten Einsatz von Wissenschaft und Praxis. Moderne Methoden zur Charakterisierung von Oberflächen machen es heute zum Beispiel möglich, schon die Entstehung erster Keime als Vorstufe der Schichtbildung in-situ zu beobachten. Die Keimbildung startet an atomaren Stufen, das heißt an Imperfektionen (!) und die Haftung der entstehenden Schicht wird durch Diffusionsvorgänge über Leerstellenmechanismen bewirkt. Durch Stufenversetzungen sind auch haftfeste Verbunde zwischen kristallographisch völlig unterschiedlichen Metallen wie Eisen (kubisch raumzentriert) und Zink (hexagonal) möglich. Entscheidend für die Schichtbildung und viele Schichteigenschaften ist auch die Phasengrenze zwischen Bauteil und Elektrolyt.

Fachtagung des OTTI e.V. am 18. und 19. Juni in Würzburg –Fortsetzung aus Heft 10/2007–

Vor allem die Miniaturisierung von technischen Systemen hat dazu geführt, dass die Reinigung von Bauteilen stärker in den Vordergrund rückt. Aber auch Bemühungen zur stetigen Verringerung der Ausschussraten beim Beschichten von Metallen und Kunststoffen hängen stark vom Reinigungsergebnis vor einer Beschichtung ab. Vor diesem Hintergrund hat das Ostbayerische Technologie-Transfer-Institut e.V. OTTI mit Sitz in Regensburg zur Fachtagung Reinigung und Vorbehandlung von Kunststoffen und Metallen nach Würzburg eingeladen. Gefolgt waren der Einladung mehr als 60 Interessenten aus unterschiedlichen Industriebereichen. Nachdem am ersten Tag Grundsätzliches zu Oberflächen, Verschmutzungen und zu möglichen Reinigungsverfahren gesagt worden war, standen am zweiten Tag der Tagung einige spezielle Reinigungsverfahren auf dem Programm.

This column discusses why parts drying is a problem with aqueous cleaning agents used as replacements for cleaning solvents. Aqueous materials are preferred because the evaporated water is not a pollution problem. But aqueous materials leave surface defects from the material not evaporated. Non-evaporative methods are simple and commercially available. A decision table for selection and some examples are given.

Introduction

Organic cleaning solvents provide both cleaning and drying functions. The drying function is attained by evaporation of the cleaning agent. Dry parts can be obtained in just a few minutes without surface defect (residue) or effort on the part of the user. That capability essentially is gone – forever. Manufacture of CFC solvents has been banned, a decade ago. There are other quick-drying cleaning solvents such as n-propyl bromide, fluoroethers or silicon-based solvents, but their use substitutes problems and costs not faced by users of the banned materials. // 

Der vorliegende Beitrag erläutert, weshalb das Trocknen von Teilen bei Verwendung wässriger Reinigungsmitteln an Stelle von Lösemitteln schwierig ist. Wässrige Lösungen werden heute bevorzugt eingesetzt, da Wasserdampf nicht umweltschädlich ist. Allerdings führt verbleibendes Wasser zu Fehlern in der Oberfläche. Verdunstungsfreie Verfahren sind einfach und kommerziell erhältlich. Eine Entscheidungshilfe und Beispiele werden vorgestellt.

Einführung

Organische Reinigungslösemittel besitzen eine Reinigungs- und Trocknungsfunktion. Das Trocknen erfolgt durch Abdampfen des Reinigungsmittels. Teile sind innerhalb weniger Minuten trocken und frei von Oberflächendefekten (Rückständen) ohne besondere Aufwendungen von Seiten des Nutzers. Diese Leistungsfähigkeit gehört aber nun der Vergangenheit an. Die Herstellung von CFK-Lösungen wurde vor ca. 10 Jahren verboten. Es gibt zwar andere schnelltrocknende Reinigungslösungen wie n-Propyl-Bromid, Fluorether oder Lösemittel auf Siliziumbasis, aber deren Verwendung bringt für die Nutzer der bisherigen Methoden andere Probleme und Kosten.

Zehnjähriges Jubiläum der Firma Pac Tech in Nauen

Am 14. September fand eine Feier anlässlich des zehnjährigen Jubiläums der Firma Pac Tech in der Betriebsstätte Nauen statt. Pac Tech ist ein weltweit führendes Unternehmen der Elektronikindustrie, das sich auf die stromlose Produktion von Bumps (Kontakten) auf Wafern (Scheiben auf denen integrierte Schaltkreise hergestellt werden) – das sogenannte Wafer Bumping – spezialisiert hat. Mit seinen Produktionsstätten in Deutschland, den USA sowie Japan und Malaysia verarbeitet Pac Tech ca. 760 000 Wafer pro Jahr. Das Dienstleistungsunternehmen übernimmt für seine Kunden alle Prozesse, die zur Herstellung von Flip-Chips auf den gewünschten Trägersubstanzen nötig sind, vom Bumpen der Trägersubstanz über das Sägen und Vereinzeln der bis 150 µm dünnen Waferscheiben bis hin zu elektrischen und mechanischen Tests zur Qualitätskontrolle. Das Unternehmen bietet seinen Kunden aber auch die zur Lotkugelplatzierung notwendigen Maschinen und nasschemischen Anlagen, die zur Produktion dieser Chips nötig sind, zum Kauf an.

Einstufiges Beschichtungsverfahren für Gold-Preußisch Blau (Au-PB)-Nanokomposite

Preußisch Blau (PB) ist in Form von elektrolytisch erzeugten, dünnen, polykristallinen Filmen intensiv untersucht worden. Es ist bekannt, dass die Anwendung von PB in elektroanalytischen Untersuchungen durch die Einführung von bestimmten Nano- partikeln erweitert werden kann. Die Erzeugung von PB-Nanopartikeln ist von verschiedenen Arbeitsgruppen untersucht worden, unter anderem mit Gold als Substrat.

ASV Stübbe-Pumpen im Einsatz in einer Nassprozessanlage von MacDermid Equipment GmbH zur Leiterplattenherstellung

Rottenburg am Neckar – eine idyllische Domstadt im Herzen von Baden-Württemberg. Hier wird ge- schwäbelt und nach bester Schwaben-Art geschafft, wie bei der MacDermid Equipment GmbH. Der Anlagenbauer hat sich auf die Fertigung von horizontalen Nassprozessanlagen für die Leiterplatten- industrie spezialisiert. Komplexe Prozesslinien, modular aufgebaut, die vor allem eins garantieren: verlässliche Sicherheit.

Nach der Börsenkrise

Die Börsenkrise scheint zu Ende zu sein. Was bleibt davon zurück? Wie und warum konnte das alles geschehen? Man kommt nicht umhin anzunehmen, dass das Dilemma aufgrund eines maroden amerikanischen Finanzsystems zustande kam. Die ganze Geschichte begann mit den sogenannten zweitrangigen Hypotheken, über die ich schon vor Beginn der Krise an dieser Stelle berichtet habe. Arme Leute wurden dazu überredet, zum Kauf eines Hauses Geld zu leihen. Fadenscheinige Tricks veranlassten diese armen, oft ungebildeten Menschen, solche Verträge zu unterzeichnen. Es gab hart- näckige Banken, die die Anleihe zu einem Zinssatz von einem Prozent anboten, aber nur in den ersten Monaten und danach auf sechs, manchmal auf acht Prozent erhöhten. Es gab Hypotheken, bei denen der Kreditnehmer fiktive Angaben über Lohn und Eingaben vorlegen konnte.

Als einer der ersten Gestellbauer in Deutschland bildet das in Solingen, Wuppertaler Straße, ansässige Unternehmen seinen eigenen Nachwuchs aus. Auszubildende im Bereich Gestellbau, bis jetzt für viele aus der Branche ein Fremdwort – nicht so bei Artimax.

Bericht über die ZVO-Oberflächentage vom 19. bis 21. September 2007 in Garmisch-Partenkirchen -Fortsetzung aus Heft 10/2007-

Plenarvortrag Der Plenarvortrag zur Eröffnung des Tagungsprogramms wurde von Dr. Nina Dambrowsky gehalten. Sie stellte darin ihre Arbeiten zur Herstellung von Elektroden aus Gold auf dreidimensionalen Zellkulturträgern aus hochverstreckten Polycarbonat- folien vor. Solche Zellkulturträger erfahren derzeit ein enormes Interesse seitens der Bioforschung, Medizin oder Diagnostik, beispielweise zur Verminderung der Zahl an notwendigen Tierversuchen. Derartige Zellkulturträger bestehen aus einem Feld – einem sogenannten Array – aus kavernenartigen Vertiefungen mit einem Durchmesser von ca. 400 µm und 400 µm Tiefe. Sie lassen sich durch starkes Strecken von Polycarbonatfolien unter Einwirkung von Temperatur herstellen. Zudem werden in der Oberfläche der Folien durch Bestrahlung Poren mit einem Durchmesser von ca. 10 µm erzeugt, die als Haftgrund für biologische Funktionen dienen.

Im Januar 2007 wurde bei der südkoreanischen Firma Posco – mit 32 Millionen Tonnen Stahlprodukte pro Jahr der drittgrößte Stahlproduzent der Welt – im Werk in Gwangyang (Abb. 1) eine Topocrom®-Anlage der Topocrom Systems AG in Betrieb genommen. Die Anlage wurde im Dezember 2006 entsprechend den koreanischen Gepflogenheiten feierlich eingeweiht (Abb. 2). In der neuen Anlage werden Arbeitswalzen zur Feinblechherstellung bis zu einer Gesamtlänge von 5,3 Metern und Durchmessern bis zu 610 mm galvanisch mit Topocrom® beschichtet. Die Anlage hat zwei Beschichtungsreaktoren und ist für eine Kapazität von 18 Walzen pro Tag (Abb. 3) ausgelegt. Die Abscheidung der Schicht erfolgt direkt auf die fein geschliffene Oberfläche des Walzenballens der Arbeitswalzen.

Die Schichtdickenmessung spielt in der Qualitätskontrolle von Beschichtungen aller Art eine eminent wichtige Rolle. Die verschiedensten Messverfahren und Geräteausführungen kommen dabei zum Einsatz, je nach Messaufgabe und Messbedingungen. Als Messmittel weltweit am verbreitesten sind dabei sicherlich Handgeräte, welche nach dem magnetinduktiven bzw. Wirbelstrom-Verfahren die Dicke von nichtmagnetischen Schichten – z.B. aus Zink, Lack, Gummi – auf Stahl bzw. von elektrisch nichtleitenden Schichten – z.B. aus Lack, Eloxal, Keramik – auf Nichteisenmetallen, hauptsächlich Aluminium, Kupfer oder Edelstahl, messen. Die Vielzahl dieser auf dem Markt erhältlichen Geräte sind einfachster Bauart: Häufig wird nur ein Messwert angezeigt, ohne Möglichkeit einer statistischen Auswertung, Messwertspeicherung oder Dokumentation. Und um dem Anwender die Einfachheit der Anwendung zu suggerieren, wird behauptet, dass die Geräte bereits eine Werkskalibrierung besitzen, die deren spezielle Adaption durch den Anwender auf seine gegebene Messaufgabe überflüssig machen würde.

Bericht über ein Seminar des Z.O.G., zusammen mit Umicore Galvanotechnik und der Allgemeine am 5. Juli in Pforzheim

Norbert Hunke konnte zur Veranstaltung des Z.O.G. etwa 30 Teilnehmer in Pforzheim begrüßen, einer Stadt, die über mehrere Scheideanstalten verfügt – passend zum Seminar, das sich bevorzugt mit den Aktivitäten derartiger Unternehmen befasste. Einleitend stellte er den Veranstalter Z.O.G. vor, eine Vereinigung von Schulen, Einrichtungen und Unternehmen, die sich mit der Weiterbildung und Initiierung von Forschung und Entwicklung be- fasst. Unterstützt wurde das Seminar über Edelmetallrückgewinnung von der Firma Umicore, einem der größten Hersteller von Verfahren zur Edelmetallabscheidung für funktionelle und dekorative Anwendungen. Norbert Hunke stellte hierzu einige Anwendungsbeispiele vor – von Airbagzündern über Leiterplatten bis hin zu Badezimmerarmaturen.

Korrosionsschutz-Symposium der Technischen Akademie Wuppertal in Grainau

Unter der Leitung von Prof. Dr. Renate Lobnig (FH Esslingen) sowie H. Bernhard Stark (TA Wuppertal) wurde nun zum zweiten Mal ein Symposium zum Thema Vorbehandlung und Korrosionsschutz von Beschichtungen in Grainau bei Garmisch ausgerichtet. Es konnten insgesamt mehr als 90 Teilnehmer begrüßt werden, die 17 Vorträge auf wissenschaftlich hohem Niveau geboten bekamen. Eine Bergfahrt auf die Zugspitze sowie ein Ausflug zur Partnachklamm rundeten die gelungene dreitägige Tagung ab. Das wissenschaftliche Komitee war mit Dr. Peter Schubach (Chemetall), Dr. Andreas Schütz (Institut für Korrosionsschutz Dresden) sowie Prof. Dr. Martin Stratmann (Max-Planck-Institut für Eisenforschung) und Dr. Jörg Vogelsang (Sika Technology) besetzt.

Verschleiß- und korrosionsbeständige Nickel-Phosphor-Beschichtungen haben seit der verstärkten industriellen Nutzung in den 1980er Jahren große Bedeutung und zahlreiche Anwen­dungen gefunden. Außenstromlos können typischerweise Legierungen zwischen 1 und 14 Prozent Phos­phor praktisch unabhängig von der Bauteilgeometrie gleichmäßig abgeschieden werden. Da anstelle des Abscheidungsstroms bei elektrolytischen Verfahren ein chemisches Reduktionsmittel und anstelle von Metall- anoden Nickel als Salz eingesetzt wird, bauen sich Abbauprodukte und Salzfracht mit zu­nehmendem Alter des Elektrolyten auf. Werden keine besonderen Maßnahmen ergriffen, ist die Standzeit von chemisch Nickellösungen auf 4 bis 10 Metal Turn Over (MTO) begrenzt.

In der Galvanotechnik sind die Spannungsverhält- nisse in abgeschiedenen Schichten von großer Wichtigkeit, da sie die Eigenschaften der Metallüberzüge maßgeblich mit beeinflussen. Für die Untersuchung der Eigenspannungen, die sich in Druckspannungen (Dilatation) und Zugspannungen (Kontraktion) unterteilen lassen, sind eine Reihe von Messmethoden entwickelt worden, die speziell für die Untersuchungen dünner Schichten Anwendung finden [1]. Für die galvanische Abscheidung von Nickel wird in den Elektrolyten eine Reihe von Zusatzstoffen eingesetzt, um den Schichten gezielte Eigenschaften zu verleihen. So kommen zum Beispiel Glanzbildner, Einebner sowie Netzmittel zur Anwendung. Um die auftretenden Spannungen in den Nickelschichten zu steuern, wird hier verfahrensabhängig oftmals Saccharin in unterschiedlichen Konzentrationen als Elektrolytzusatz verwendet. Dies gilt sowohl für dünne Schichten im dekorativen Bereich, wie auch für dickere Schichten bei technischen Anwendungen [2, 3].

Schon seit Jahrtausenden faszinieren Edelmetalle die Menschheit. Bereits bei den alten Ägyptern diente Gold als Grundlage für Zahlungsmittel und als Prestigeobjekt der Pharaonen. Gold war aber auch schon zu dieser Zeit ein wichtiger Grundwerkstoff für handwerkliche Kunst. Bis zum Beginn der Neuzeit hat man unter dem Begriff Edelmetall nur Gold und Silber verstanden. Ab dem 16. Jahrhundert kam Platin hinzu und im 19. Jahrhundert die weiteren Metalle der Platin­gruppe Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium und Osmium. Immer noch findet der überwiegende Teil des Goldes Verwendung in der Schmuckindustrie. Diese hat sich inzwischen von Mitteleuropa (Italien/Deutschland/Schweiz) in Richtung Mittlerer und Ferner Osten verlagert. Die größte Menge Gold wird derzeit in Indien verarbeitet. Innerhalb Europas nimmt immer noch Italien eine Spitzenposition ein.