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Regulieren der Spülwassermenge durch Leitfähigkeitsmessen

Frage: Beim Vernickeln und Verchromen unserer speziellen Gestellteile haben wir immer wieder die Erfahrung gemacht, daß ungenügendes Spülen sehr schnell Fehler hervorruft (Flecken). Nun müssen wir Wasser sparen, und so wollen wir den Wasserzulauf In die Spülwannen mittels eines Leitfähigkeitsmeßgerätes regulieren. Bisher ist der Zulauf kontinuierlich. Was müssen wir beachten, um den Spüleffekt nicht zu gefährden?

1. Allgemeines

Wenn Substrate in korrosiven Umgebungen aktiver (weniger anodisch) als die sie bedeckenden diskontinuierlichen metallischen Schutzüberzüge sind, ist ausreichen- der Schutz vor Korrosion nicht sichergestellt. In Gegenwart eines Elektrolyten bildet sich an der Diskontinuität ein Element, das zur raschen Korrosion des Substrates führen kann.
Im Gegensatz zu kathodisch schützenden Schichten versucht das metallische Substraten der Porenbasis eines weniger aktiven Überzugs, diesen durch Selbstaufopferung vor Korrosion zu bewahren. Der hohe Verhältniswert Kathodenfläche/Anodenfläche bewirkt raschen Schadenseintritt.

1. Einführung

Die Goldverbraucher sind mit dem raschen Anstieg des Goldpreises in den letzten Jahren vertraut. Deshalb dürften einige Gesichtspunkte zu Goldeinsparungsmöglichkeiten ihr Interesse finden.
In diesem Vortrag sollen daher Ideen über verschiedene praktische Wege zur Optimierung des Goldverbrauches unter Berücksichtigung einer möglichen Schichtdickenreduzierung entwickelt werden. Dabei ist jedoch nicht beabsichtigt, eine komplette Studie über alle Kosteneinsparungsmöglichkeiten zu geben; es sollen nur die Bereiche angesprochen werden, die der Anwender unmittelbar beeinflussen kann.

Bevor zum heutigen Stand der Technik bei den chemischen und elektrolytischen Verfahren Stellung genommen wird, erfolgt ein kurzer Abriß über die geschichtliche Entwicklung der Entmetallisierungstechnik.

1. Die chemisch arbeitenden cyanidfreien Tauchverfahren

Bereits seit Jahrzehnten war bekannt, daß fehlerhaft galvanisierte Teile durch Tauchen in eine Säurelösung, in den meisten Fällen wurde Schwefelsäure genommen, wieder entmetallisiert werden konnten. Hierbei war jedoch ein mehr oder minder starker Angriff auf das Grundmaterial gegeben.
Des weiteren war bereits seit längerer Zeit bekannt, daß Cyanidlösungen in Gegenwart von Luft gewisse Metalle aufzulösen in der Lage waren. Durch Zugabe bestimmter Oxidationsmittel, die ein hohes Oxidationspotential besaßen, zu diesen Cyanidlösungen, wurde eine höhere Entmetallisierungsgeschwindigkeit erzielt. Nachteil dieser Oxidationsmittel war die dadurch bedingte Instabilität der Entmetallisierungslösung, die sich in vielen Fällen nach Zugabe dieser Reagenzien sogar spontan zersetzen konnte.

6. Einfluß des physikalischen Zustandes auf die Anodenlöslichkeit

In verschiedenen Arbeiten wird der Einfluß des physikalischen Zustands auf die Löslichkeit von Silberanoden beschrieben. So wird darüber berichtet [9], wie mit steigendem Verunreinigungsgehalt die Anzahl der Subkörner zunimmt. A. E. Thurber [18] stellt fest, daß sich eine Anode mit feinerem Korn regelmäßiger löst als eine Anode mit Grobkorn. R. R. Benham [8] kommt in seiner Arbeit zu der Erkenntnis, daß eine angelassene Anode zu einem besseren Ergebnis führt als eine durch Kaltbearbeiten verfestigte Anode. Durch Polieren und Hämmern wird das Potential von Silber unedler [19], der gleiche Effekt wird auch durch Schmirgeln erreicht [20]. Ferner wird darauf hingewiesen [21], daß der Verformungsgrad der Anode die Löslichkeit beeinflußt.

7. Einfluß der Elektrolytzusammensetzung und der Elektrolysebedingungen auf die Löslichkeit von Feinsilberanoden

Einfluß der Elektrolytzusammensetzung Für eine gute Anodenlöslichkeit ist ein bestimmter Gehalt an freiem Cyanid im Elektrolyten Voraussetzung. Mit zunehmendem Cyanidgehalt nimmt jedoch auch die chemische Löslichkeit der Silberelektroden zu [22]. Dadurch erhöht sich der Metallgehalt des Elektrolyten. Um den Metallgehalt zu senken, werden gelegentlich Elektroden aus unlöslichem Material eingesetzt.

Bericht über eine Veranstaltung

Im Rahmen dieser ganztägigen Vortragsveranstaltung sprachen acht Fachleute, deren Vorträge mit den sich anschließenden Diskussionen nachstehend referiert werden. Die Auswertung für die Berichterstattung konnte durch widrige Umstände erst jetzt erfolgen: die Veranstaltung fand bereits am 31. 5. 79 in der Stadthalle Langenfeld statt und wurde von der Bezirksgruppe Düsseldorf-Solingen der DG durchgeführt.

Die Tampon-Galvanisierung, auch Bürsten- oder Pinsel-Galvanisierung genannt, ist ein Verfahren, das die örtliche Galvanisierung von Teilen erlaubt, ohne daß diese in das Galvanisierbad eingetaucht werden müssen. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß beim Galvanisieren keine Metallgegen- stände abmontiert werden müssen, so daß es auch für Reparaturen verwendet wird.
Es gibt auch spezielle Anwendungsgebiete für die Tampon-Galvanisierung, wie z. B, bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen und elektronischen Bauelementen, wo Leiterbahnen unterbrochen sind, und die herkömmliche Galvanisierung folglich schwierig ist. Dieses Verfahren der Tampon-Galvanisierung kann bei den meisten herkömmlichen Substraten angewendet werden, aber aktive Metalle wie Aluminium, Magnesium, Beryllium und Titan erfordern komplizierte Techniken und sind deshalb für die Tampon-Galvanisierung nicht als geeignet zu empfehlen. Wenn die Tampon-Galvanisierung richtig ausgeführt wird, entsprechen so erzeugte Metallüberzüge durchaus den nach dem üblichen galvanischen Verfahren hergestellten metallischen Niederschlägen.

1. Einführung

Seit Einführung der elektrochemisch aktivierten schwefeldepolarisierten Anodennickelsorte INCO **) S-Nickel können die Galvaniseure zwischen aktivierten und nicht aktivierten Nickelstücken wählen. Diese beiden Nickelsorten haben bekanntlich sehr unterschiedliche Auflösungseigenschaften [1, 2], die die Galvanisierleistung [3] und Kosten beeinflussen. Die Wahl zwischen beiden beruht deshalb weitgehend auf technischen Erwägungen [4].

8. Deckschichtbildung

Für eine gute Anodenlöslichkeit ist ein bestimmter Gehalt an freiem Cyanid im Elektrolyten Voraussetzung (bezogen auf das Komplex-Ion [Ag(CN)2]“). Ein hoher Cyanidgehalt fördert die Löslichkeit, ein niedriger Cyanidgehalt führt bei höheren Stromdichten zur Bildung von festen Deckschichten auf der Anodenoberfläche. Mit zunehmendem Cyanidgehalt des Elektrolyten nimmt auch in belüfteten Elektrolyten die chemische Löslichkeit des Silbers zu [30]:
4Ag +8KCN+O2+ZHjO=4K[Ag(CN)2] +4KOH (1)
Demzufolge steigt auch die Konzentration an komplex gebundenem Silber, Es müssen dann aus galvanotechnischen und wirtschaftlichen Gründen besondere Maßnahmen getroffen werden, um den Silbergehalt des Elektrolyten wieder zu senken.

Der Anstieg des Goldpreises auf ca. DM 40,— pro Gramm bringt in der Leiterplattenfertigung einen erheblichen Kostenschub mit sich. Diese Kostenentwicklung sollte zum Anlaß genommen werden, nach Alternativen zu suchen. Aus den Erfahrungen der vergangenen Jahre heraus ist zu erwarten, daß der Goldpreis sich wieder stabilisiert, ein Absinken auf ein wesentlich niedrigeres Preisniveau ist jedoch kaum zu erwarten.
Aufgrund dieser Situation ist es sinnvoll, alle potentiellen Anwendungsfälle auf die Notwendigkeit einer Vergoldung hin sorgfältig zu überprüfen. Man kann allerdings nicht generell auf die spezifischen Goldeigenschaften verzichten, aber es gibt gerade in der Leiterplattenfertigung eine Reihe von Anforderungen, die den Einsatz anderer Metalle oder zumindest eine Schichtdickenverminderung zulassen.

1. Einführung

Galvanoformung ist ein Verfahren zur Reproduktion von Teilen durch galvanische Metallabscheidung auf einem Modell. Nach der Trennung stellt der elektrolytische Niederschlag eine in sich selbsttragende Einheit dar. Die bei der Galvanoformung verwendeten Verfahrensschritte sind ähnlich denen des dekorativen Galvanisierens, doch gibt es zwei grundlegende Unterschiede. Einmal wird beim Galvanisieren normalerweise nur ein ca. 25 ym dünner Überzug abgeschieden, der das darunter liegende Metall vor Korrosion schützen soll. Bei der Galvanoformung jedoch ist der Niederschlag gewöhnlich viel dicker, damit er, nach Trennung vom Modell, als selbständige Form verwendet werden kann.

Ein Verfahrensvergleich

Steckerleisten an Leiterplatten werden häufig aus elektrischen Gründen vergoldet. Sofern nicht sowieso für die ganze Leiterplatte eine Goldauflage vorgesehen ist, muß die Steckerleiste partiell vergoldet werden. Diese Vergoldung kann nach mehreren Methoden erfolgen.

Rückblick

Im Jahre 1950 treffen wir in Schleiferei und Galvanik gelegentlich Schleifer mit mittlerer Reife, Galvaniseure mit ein paar Semestern Chemie, Heimkehrer, ganz selten Facharbeiter – der Friede ist fünf Jahre jung.
Das Bandschleifen ist eben so jung, kaum in der Einführungsphase; es werden in großer Zahl Schleifscheiben aus Woll- oder Haarfilz aufgeleimt und für die unterschiedlichsten Schleifarbeiten eingesetzt. Die Metallindustrie sammelt einen Stamm von Schleifern und Galvaniseuren zur Bewältigung steigender Produktionsziffern für Werkstücke, welche durch Schleifen, Polieren, Verkupfern, Vernickeln und Verchromen oberflächenveredelt werden sollen.

1. Einleitung

Das spontane Auftreten von Whiskern auf Leiterplatten und anderen gedruckten Schaltungen, aber auch bei Kontaktelementen, Gehäuseteilen und in Bauelementen, kann die Gefahr von Kurzschlüssen hervorrufen, die zum Ausfall elektronischer Geräte und zu Störungen ganzer Anlagen führen. Der Vermeidung von Whiskerbildung muß deshalb durch Verwendung geeigneter Werkstoffe und Verfahrenstechniken sowie durch Beachtung gewisser Qualitätskriterien besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Es ist daher das Ziel vorliegender Literaturstudie, die Kenntnisse zur Whiskerbildung zusammenzustellen und die Möglichkeiten zur Whiskervermeidung kritisch zu sichten, wobei auch eigene Arbeiten und Erfahrungen berücksichtigt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den zur Oberflächenvergütung elektronischer Bauteile besonders wichtigen Metallen Zinn, Zinn-Blei-Legierung, Silber und Gold.

Eine kooperative Forschung zwischen Elektrochemikern und Anlagenkonstrukteuren ist absolut notwendig und wichtig, um die Herausforderung der Hochleistungsgalvanisierung erfüllen zu können.
Elektrochemische Kathodenreaktionen sind von großer Bedeutung für die Qualität des Niederschlages: Anodenreaktionen sind ähnlich wichtig. Die Forderungen nach besonders effektvollen Elektrodenreaktionen sind in Folge der hohen Stromdichte wesentlich härter bei schnellabscheidenden Systemen als bei konventionellen Galvanisiersystemen.

1. Einführung

Die Wasserstoffschädigung ist das Resultat der sehr komplexen Wechselwirkungen zwischen dem im Metall gelösten Wasserstoff und dem Metallgitter. Das Aufnahmevermögen der einzelnen Metalle für Wasserstoff kann recht unterschiedlich sein; es ist jedoch kein alleiniges Maß für die zu erwartende Schädigung, denn eine solche wird häufig bei Wasserstoffkonzentrationen beobachtet, die weit unter der Löslichkeitsgrenze liegen.
Wasserstoff kann zur Bildung von Blasen
oder Rissen im Innern des Metalles führen,
er kann die Duktilität des Werkstoffes herabsetzen, die Rißfortpflanzungsgeschwindigkeit erhöhen und zu einem ausgesprochenen Sprödbruch führen, wobei der
Bruchmodus verändert werden kann oder
nicht.

In der schweizerischen Uhrenindustrie wurde von einer kleinen Zahl von Praktikern der Edelmetallgalvanotechnik, die bereits seit den 80er Jahren mit Feingold vergoldeten, im Jahre 1912 mit der Abscheidung von Goldlegierungen begonnen im Bestreben, Schichten von anderer Farbe als die des Feingoldes zu erhalten. Später kam zur Möglichkeit, Farben von Rotgold bis Grüngold zu erzeugen, auch der Wunsch, verschleißbeständigere Schichten zu erreichen nach dem Vorbild der schmelzmetallurgisch erzeugten Goldlegierungen für Münzen, Schmuck und die Dentaltechnik.

Elektronenoptische Untersuchungsmethoden spielen bei der Untersuchung von Festkörperoberflächen und deren Veränderungen eine wesentliche Rolle.
Nach einer kurzen Einführung in die Prinzipien der Durchstrahlungs- und Rasterelektronenmikroskopie werden Einzelbeispiele aus dem Gebiet der chemisch vorbehandelten Metalloberflächen dargestellt.

„Faszination Oberflächentechnik“ – so heißt die gemeinsame Initiative, die die Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V. (GTS) und der DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. kürzlich gegründet haben. Sie hat das Ziel, das thermische Spritzen und das Auftragschweißen als smarte Lösungen für die Oberflächenbeschichtung bekannter zu machen.

Doch was kann das thermische Spritzen eigentlich? Und warum ist es oftmals vielfältiger einsetzbar als andere Beschichtungslösungen?