Artikelarchiv

Um die Integrationsmöglichkeit von Mikroelektronik- und Mikrosystemtechnikbauteilen für die Integration in Textilien weiter zu erhöhen, gelangen zunehmend leitfähige textile Strukturen in den Fokus des Interesses. Neben schon eingesetzten Metalldrähten, -litzen, -fasergarnen oder Fadenkonstruktionen aus Polymerfäden und Drähten (zum Beispiel Umwindestrukturen) werden dafür auch metallisierte Fäden eingesetzt. Insbesondere metallisierte Fadenmaterialien zeichnen sich durch gute textile Eigenschaften aus.

Mit zu den ältesten Prüfmethoden in der Galvanotechnik gehört die Charakterisierung von Elektrolyten durch Abscheidungen in der Hullzelle. Diese in den 1930er Jahren vom Amerikaner R. O. Hull [1] entwickelte Methode ermöglicht es, mit relativ wenig Aufwand Aussagen beispielsweise über die Wirkung von Elektrolytbestandteilen in Bezug auf den Glanz oder die Zusammensetzung einer Schicht im Falle der Legierungsabscheidung zu treffen. Die einfache Handhabung gab auch den Ausschlag für die große Verbreitung der Hullzellen-Untersuchung in den galvanischen Fachbetrieben. Oft sind die Aussagen einer Hullzellen-Pru?fung aber nur begrenzt auf die Praxis der Beschichtung realer Bauteil zu übertragen. Zielsetzung der im Folgenden dargestellten Entwicklung war es deshalb, das Prinzip der Hullzelle zu erweitern und deutlich leistungsfähigere Werkzeuge zur Entwicklung oder Optimierung galvanischer Prozesse zu erarbeiten. Der vorliegende erste Teil dieser Artikelserie skizziert den Ausgangspunkt der Entwicklung und beschreibt den grundsätzlichen Aufbau dieses Elektrolytprüfstandes, in weiteren Folgen wird anhand von Beispieluntersuchungen auf die praktischen Möglichkeiten und Ergebnisse eingegangen.

Die galvanotechnische Entwicklung und Abscheidung funktioneller Schichten beruht trotz stark gewachsenem Verständnis der Zusammenhänge [1] zum großen Teil noch immer auf Erfahrungswissen. Wegen der komplexen Zusammenhänge und des häufig nichtlinearen Verhaltens der grundlegenden elektrochemischen Vorgänge ist eine rein mathematische Behandlung der Prozessfolge von der Keimbildung bis zur Schicht mit den gewünschten funktionellen Eigenschaften beim derzeitigen Kenntnisstand auszuschließen. Dennoch sind Teilaspekte, wie beispielsweise die homogene Schichtdickenverteilung auf geometrisch komplex geformten Substraten, mathematisch und prozesstechnisch zufriedenstellend zu lösen, wie etwa das Beispiel einer Maß-Hartverchromung von Bauteilen für die Common-Rail-Technik in der Automobilindustrie zeigt [2].

Die galvanische Verzinkung ist ein sehr wichtiger Korrosionsschutz, wobei die Schutzwirkung auf der Passivierung des Zinks und auf dem elektrochemischen Verhalten als Opferanode beruht. Obwohl es bereits zahlreiche Untersuchungen gibt, ist die Keimbildungskinetik der Verzinkung bisher nicht vollständig aufgeklärt.

Die ständige Weiterentwicklung von Elektrolyten innerhalb der Galvanotechnik wird durch unterschiedlichste Faktoren beeinflusst und vorangetrieben. Neue Anforderungen an Funktionalität oder Optik der Schichtsysteme können hier ebenso Auslöser für Veränderungen sein, wie der Wunsch nach wirtschaftlicheren und kostengünstigeren Verfahren. Das kann dazu führen, dass selbst jahrelang bewährte Elektrolytbestandteile auf den Prüfstand kommen. Wie zum Beispiel die Borsäure.

The continuous enhancement of electrolytes for galvanotechnics is impacted and driven by the most diverse factors. New requirements in functionality or appearance of coating systems can be the triggers of change, as well as the wish for more economical or cost-effective processes. This can even lead to renewed testing of long proven electrolyte components. An example is boric acid.

4. Versuche zur sorptiven Eliminierung von PFOS im Pilotmaßstab

Da eine Regenerierung beladener Sorbentien aus ökonomischer Sicht als nicht sinnvoll einzuschätzen ist, waren derartige Aspekte bei der Übertragung der Laborergebnisse in einen größeren Maßstab nicht zu berücksichtigen. Der Fokus bei der Entwicklung der optimalen Verfahrensvariante konnte daher gänzlich auf der Sorptionskinetik liegen. Dem sehr starken Einfluss der Partikelgröße auf die Geschwindigkeit der PFOS-Sorption Rechnung tragend, wurden dabei zwei Lösungsansätze verfolgt, welche im Folgenden dargestellt seien.

Das Zentrum für Oberflächentechnik Z.O.G., die Umicore Galvanotechnik GmbH, die Firma Moosbach & Kanne und die Gewerblichen Schulen Schwäbisch Gmünd luden zu einem Seminar über Edelmetalle nach Schwäbisch Gmünd ein

Das Interesse an Edelmetallen, ist ungebrochen, wie Modul 14 aus der Reihe der Z.O.G-Seminare zeigt. Bereits die Ankündigung fu?hrte zu einer Anmeldeflut. Um dem großen Interesse an dem Thema gerecht zu werden, wurde vom Z.O.G. ein Anschlusstermin angeboten, der in ebenso kurzer Zeit ausgebucht war. Und so trafen sich vom 8. bis 12. September fast 60 Interessenten und 6 Referenten in Schwäbisch Gmünd an der Fachhochschule für Gestaltung in den Räumen der Oberflächenbeschichter, um sich in die Welt der Edelmetalle entfu?hren zu lassen.

Es besteht großes Interesse an funktionellen Oberflächenbeschichtungen aus nanoskaligen Metallbeziehungsweise Metalloxidpartikeln in einer galvanisch abgeschiedenen Metallmatrix. Solche Kompositschichten ermöglichen eine Kombination der gewünschten positiven Eigenschaften von Matrix und zweiter Komponente, woraus sich Materialien mit deutlich verbesserten chemischen und physikalischen sowie mechanischen Eigenschaften ergeben.

Die aus einem neuen Galvanikprozess abgeschiedene Silber-Palladium-10-Legierung eignet sich sehr gut für Steckverbinderkontakte, die in hochpoligen oder in hochtemperaturbelasteten Applikationen eingesetzt werden. Der Galvanikprozess gestattet eine stabile Prozessführung bei gleichbleibenden Schichteigenschaften. Die Schichthärte, der Kontaktwiderstand und die tribologischen Eigenschaften der Legierung sind über längere Zeiträume bis zu 200 °C stabil. Die Vibrationsfestigkeit der Kontaktschicht ist auch mit einer Kontaktierung zu Standardsilber gegeben.

The deposited silver-palladium-10-alloy from a new electroplating process is well suited for connector contacts, which can be used in high pin count or in high temperature applications. The electroplating process ensures a stable deposition with constant plating layer properties. The hardness, the contact resistance and the tribological properties of the electro plated alloy are stable over longer periods at temperatures up to 200 °C. The vibration resistance of the contact layer is also given with connecting standard silver contacts.

1 Einleitung

Die galvanischen Dispersionsschichten haben heute Anwendung in vielen Industriezweigen gefunden. Materialkombinationsmöglichkeiten und Herstellungsbedingungen sowie das zu erzielende Eigenschaftsspektrum der Kompositschichten sind mannigfaltig. Bevorzugt dienen sie als Verschleißschutzschichten. Als dispergierte Phase wählt man häufig SiC, Diamant oder oxidkeramische Pulver, die in einer relativ zähen Matrix (z.B. Nickel) fixiert werden. Zur Herstellung von selbst schmierenden Beschichtungen werden geeignete Polymere, Graphit oder Molybdändisulfid in die metallische Schicht eingebaut. Beispielhaft dafür stehen autokatalytisch oder elektrolytisch erzeugte Ni-P/Ni-PTFE-Schichten, die besonders gute Gleiteigenschaften aufweisen. Dispersionsschichten werden außerdem zum Erzielen von dekorativen und funktionalen
Oberflächeneffekten, z.B. in der Schmuckindustrie, verwendet. Der Einbau von Mikro- kapseln wird für Zwecke der Schmierungstechnik und des Korrosionsschutzes untersucht. Auch flüssige und gasförmige Stoffe können über Mikrokapseln in metallische Schichten eingebaut werden.

1 Einleitung

Die Mikrostrukturtechnik durchdringt mittlerweile alle Bereiche der Technik und des öffentlichen Lebens. So sind mikrostrukturierte funktionelle Bauteile, z.B. in Computern, Festplattenlaufwerken, Druckern, CD-Playern oder Airbags, um nur einige Anwendungen zu nennen, allgegenwärtig, werden aber vom Benutzer häufig nicht bewusst wahrgenommen. Die rasche Entwicklung neuartiger Mikrofertigungsverfahren [1,2] und die Verwendung verschiedenster Materialien, wie z.B. Metalle, Legierungen, Kunststoffe, Keramiken oder Gläser, ermöglicht es, neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Dabei besteht ein großes Interesse an harten und verschleiß- festen Werkstoffen, die sich zu ihrer Formgebung in vorgefertigte, lithografisch erzeugte Resistmaster elektrolytisch abscheiden lassen (LIGA-Technik [3, 4]). Wünschenswert wären Chrom- oder Wolframlegierungen, die aber nur mit großen Schwierigkeiten in dicken Schichten, mit typischerweise mehr als 1 mm Dicke, galvanisch herstellbar sind.

Kostengünstige Herstellung von Großserien mit dem entsprechenden Oberflächenschutz durch Anodisation

1 Einleitung

Im heutigen Marktgeschehen bestimmt mehr denn je der Kunde das Ziel. Im Transport- und Verkehrswesen zählt unter anderem die Gewichtsreduktion zu den beharrlichsten Kundenforderungen. Das spezifische Gewicht von Aluminium beträgt nur ein Drittel von Stahl. Deshalb kommt in vielen Fahrzeugen eine große Zahl von Gußteilkomponenten aus Aluminium zum Einsatz. Die Hersteller registrieren einen stetig wachsenden Bedarf. Die Von Roll Druckguss AG beispielsweise verzeichnet bei Aluminium-Druckgußteilen einen jährlichen Zuwachs von fünf bis zehn Prozent. Außer im Fahrzeugbau kommen Aluminium- Druckgußerzeugnisse auch im Maschinen- bau, der Elektrotechnik und der Feinmechanik immer häufiger zum Einsatz. Die schnelle Fertigung, die Vielzahl der angewendeten Gußlegierungen sowie das sehr breite gestalterische Feld der Gußteile, ermöglichen ein breites Bauteilspektrum.
In vielen Bereichen benötigen Gußteile einen Oberflächenschutz gegen äußere Einflüsse. Eine kostengünstige und naheliegende Variante der Oberflächenbehandlung ist die Hartanodisation. Sie ist auch als Harteloxal- oder GSX-Verfahren bekannt. Dabei wird elektro- chemisch eine Aluminiumoxidschicht er- zeugt, die das Bauteil sowohl vor Korrosionen schützt, als auch gute Verschleiß- und Gleiteigenschaften mit sich bringt. Bei der BWB Altenrhein AG werden derzeit Teile in Längen bis zu vier Meter hartanodisiert.

Teil 3: Beschichtungstechniken, Prozeß- und Qualitätskontrolle, Goldrückgewinnung

Erarbeitet vom DGO-Fachausschuß Edelmetalle

Veröffentlichung im Rahmen der Galvaniseur-Fortbildung

Im letzten Teil werden nach der ausführlichen Beschreibung der Chemie zur Goldabscheidung in den ersten beiden Teilen abschließend die Anlagen und Prozeßtechnik für verschiedene Anwendungen aufgezeigt.

1 Einleitung

Nickel-Wolfram-Schichten mit einem Wolframanteil von etwa 40 Gewichtsprozent (entsprechend 17,5 At.-%) können mit relativ geringem technischen Aufwand und Raten von 12 bis 25 pm/h aus einem ammoniakalischen, sulfathaltigen Bad abgeschieden werden. Im Hinblick auf potentielle Einsatzmöglichkeiten dieser noch weitgehend unbekannten Schichten werden hier deren Mikrostruktur und Eigenschaften wie Härte, Verschleißbeständigkeit und tribologisches Verhalten untersucht und mit den Eigenschaften kommerzieller Hartchrom- und Nickel-Phosphor- Schichten verglichen. Darüber hinaus wird gezeigt, wieweit sich die Schichteigenschaften durch thermische Nachbehandlung noch verbessern lassen.

Teil VII: Konzentrationsanstieg im Gegenstromspülsystem

(Fortsetzung aus Heft 9/98)

Zusammenfassung


Es werden Beziehungen für die Berechnung des Konzentrationenanstiegs im n-stufigen durchflußlosen Spülsystem abgeleitet, bei dem die Bäder in einzelnen Spülstufen nach dem Erreichen der Grenzkonzentration in letzter Spülstufe oder in der Ausschleppung aus dieser Stufe ausgetauscht werden. Der simulierte Austausch wird nach der Beendigung des Arbeitstages auf die Weise realisiert, daß der überwiegende Teil der Lösung aus der ersten Spülstufe abgelassen und die Wanne auf das Nominalvolumen mit dem Bad aus der zweiten Stufe ergänzt wird. Analog werden die übrigen Bäder um eine Position in Gegenrichtung zu der Bewegung der gespülten Gegenstände verschoben. Die letzte Spüle wird mit Reinwasser ergänzt. Ein Programm für die Berechnung der Spülparameter wird zusammengestellt, welches die mit den Gegenständen übertragenen Flüssigkeitsvolumina, die Spüleffektivitäten und mögliche Verdunstungsverluste berücksichtigt. Die Berechnung wird für eine bestimmte Chargenanzahl bzw. Anzahl von Betriebstagen oder bestimmte Anzahl der Austauschvorgängen von Spülbädern realisiert.
Abschließend werden errechnete Ergebnisse des Spülens im durchflußlosen Spülsystem mit denen im Durchflußsystem verglichen. Das durchflußlose System ist vorteilhafter, da es bei gleicher Spülqualität wesentlich zur Herabsetzung des Wasserverbrauchs und zur Erhöhung der Konzentration der aus dem Spülprozeß austretenden Lösung kommt.

Neue Wege in der Rasterelektronenmikroskopie

Die vorliegende Aufsatzreihe ist Herrn Prof. Dr. H. Roßwag aus Anlaß seines 60. Geburtstages am 29. Juni 1999 gewidmet. Herr Prof. Roßwag ist seit vielen Jahren an der Fachhochschule Aalen im Fachbereich Oberflächentechnik und Werkstoffkunde vor allem auf dem Sektor der Elektrochemie und Galvanotechnik tätig. Im Rahmen seiner Ausbildung hat er zahlreichen Studierenden durch seine ausgezeichneten Vorlesungen, die hervorragende Betreuung bei Diplomarbeiten und die Unterstützung bei der Wahl eines Arbeitsplatzes unschätzbare Hilfe zukommen lassen und Anerkennung und Dank erworben.

Umwelt- und Arbeitsschutz, REACh

Frank Schüle (Qubus Planung und Beratung Oberflächentechnik GmbH, Schwäbisch Gmünd) gab einen Praxisbericht über die Auswirkungen der Umsetzung der neuen Störfallverordnung. Seit 14. Juli 2017 müssen das Störfallkonzept für Betriebe der unteren Klasse und der Störfallbericht für Betriebe der oberen Klasse sowie interne Alarm- und Gefahrenabwehrpläne für Betriebe der oberen Klasse aktualisiert werden.

Teil 1: Das Edelmetall Gold - Grundlagen, Elektrolyte

Erarbeitet vom DGO-Fachausschuß Edelmetalle

1 Das Edelmetall Gold

1.1 Definition [1, 2]

Bis zum Beginn der Neuzeit hat man unter dem Begriff Edelmetall nur Gold und Silber verstanden. Ab dem 16. Jahrhundert kam Platin hinzu, im 19. Jahrhundert die anderen Platinmetalle Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium und Osmium. Die Zusammenfassung unter den Begriff Edelmetall leitet sich aus der hohen Oxidationsbeständigkeit gegen Luftsauerstoff, Luftfeuchtigkeit, schwefelhaltige Gase (Ausnahme Silber) und der Beständigkeit bei allgemeiner Nutzung ab.