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Grundlagen, Methodik und Anwendungen in der Galvanotechnik

1 Einleitung

Ihren Anfang hatte die Polarographie im Jahre 1922 durch Heyrovsky [1], der 1959 für seine Arbeiten auf diesem Gebiet den Nobelpreis für Chemie erhalten hat. Heute stellt die Polarographie einen wichtigen Spezialfall der Voltammetrie dar. Als Voltammetrie, eigentlich Voltam(pero)metrie (abgekürzt; VA), bezeichnet man allgemein die Aufnahme von Strom-Spannungs-Kurven an Elektroden. Verwendet man die tropfende Quecksilberelektrode, so spricht man von der Polarographie. Wird vor der Aufnahme des Voltammogramms die zu analysierende Substanz an der Elektrode angereichert, so bezeichnet man diese Vorgehensweise als Inversvoltammetrie.

Teil 9: Graphische Auswertung von Versuchsergebnissen

Ein Beitrag für die Praxis der Galvanotechnik von Dipl.-Ing. Hans Zwach

Fortsetzung aus den Heften 5,11/83; 5,6,11,12/84 und 3/85

Das Zeichnen von Diagrammen nach Versuchsergebnissen zählt zu den häufigsten Arbeiten in jedem Labor. Bevor man zu einem Blatt Millimeterpapier greift, ist es sinnvoll, den Verlauf der zu erwartenden Kurven an einen schnell gezeichneten Graph zu betrachten. Ein Taschencomputer, der zeichnen kann, ist dazu wie geschaffen.
Das vorgestellte Programm „DIAG“, geschrieben für den Sharp PC-1500 (mit Plotter CE-150), eignet sich gut zum Zeichnen von Kurven in verschiedenen Farben. Es ist ein Rahmenprogramm, das sich für jeden Spezialbedarf abwandeln läßt. Das Programmschema ist in Abb. 1 dargestellt.
Das Programm wechselt zwischen Betriebsart „TEXT“ und „GRAPH”. Nach der Abfrage „MASSFAKTOR“ leitet das Programm „GRAPH“-Modus ein und dirigiert den Cursor zum Ursprung der Koordinaten.

In der Galvanotechnik ist das Vercadmen eine der wichtigsten Methoden zur Oberflächenveredlung von Eisenmetallen. Die Optimierung der Vercadmungsverfahren sowie anderer Prozesse, in denen Cadmium u.U. als störende Begleitkomponente auftritt, setzt systematische Messungen der Cadmium-Konzentrationen in den galvanischen Bädern voraus. Entsprechende Anforderungen werden auch an die Beurteilung der Qua- lität galvanischer Abwässer gestellt. Deren höchstzulässige Cadmium-Belastung ist in den einschlägigen Gesetzen und Vorschriften eindeutig festgelegt.
Die Cadmium-Konzentrationen in galvanischen Abwässern werden durch die zuständigen Behörden ausschließlich mittels der Atom-Absorptions-Spektroskopie (AAS) überwacht [1]. Die Befunde dieser amtlich durchgeführten Analysen sind die einzigen juristisch relevanten Grundlagen z. B. zur Festlegung der Abwasserabgaben.

Wasserbehörden, Verbände, Fachgruppen und Institutionen der deutschen Wirtschaft

Die Zuständigkeiten für die Wasserwirtschaft und Wasserbehandlung sind in der Bundesrepublik Deutschland im Prinzip zwischen den Behörden und den Benutzern, d.h. im konkreten Fall von gewerblichen und industriellen Wässern den Stellen der deutschen Industrie, verteilt. Auf beiden Seiten besteht eine Reihe von Institutionen, die mit der Realisierung der Maßnahmen betraut sind, welche aus diesen Zuständigkeiten resultieren. Bei der Behörde ist die Grundlage der Verteilung durch die Beziehungen zwischen Bund, Ländern bzw. weiteren kleineren administrativen Einheiten gegeben. Auf der Benutzerseite sind es vor allem die Wasserverbände, bei denen die Verantwortung für die Wasserver- und entsorgung (nicht nur der Industrie) liegt. Weiter gibt es verschiedene Einrichtungen der Industrie sowie von öffentlichen Verbänden und Vereinigungen, die sich mit einschlägigen Problemen befassen. Schließlich existiert eine Reihe von Ausbildungsstätten, die sich entweder ganz oder zum Teil den Fragen der Wasserwirtschaft widmen.

Die neue Generation von Ultrafiitrationsanlagen

Es gilt heute als unbestritten, daß die Ultrafiltrationstechnik seit Jahren ein fester Bestandteil der Abwasseraufbereitungstechnologie ist. Stellvertretend für die zahlreichen Anwendungsgebiete sei an dieser Stelle die Entsorgung von ölhaltigen Awässern und das Recycling von wäßrigen Entfettungselektrolyten erwähnt.
Die Anwendung der Ultrafiltration ist nicht auf das Gebiet der reinen Abwassertechnik beschränkt; sie wird überall dort eingesetzt, wo es gilt, Stoffgemische schonend auf rein physikalischem Wege wirtschaftlich zu trennen.

Immissionsschutzrecht

Abfallbeseitigung

„Galvanische Anlagen“ erfüllen als Betriebsstätten und sonstige ortfeste Einrichtungen den Anlagen-Begriff des §3Abs.5 Nr. 1 BImSchG [1], sind aber nach geltendem Recht [2] und den dazu bestehenden Auslegungserlassen der Länder [3] nicht genehmigungsbedürftig. Das soll sich auch zukünftig nicht ändern. Dann sollen nur noch Anlagen zur Oberflächenbehandlung von Metallen unter Verwendung von Fluß- oder Salpetersäure, ausgenommen Chromatieranlagen, dem vereinfachten Genehmigungsverfahren unterliegen [4]. Dazu führt die Begründung aus: „Der Genehmigungsvorbehalt wird auf die Verwendung von Fluß- oder Salpetersäure beschränkt, da die Oberflächenbehandlung von Metallen unter Verwendung anderer Säuren nicht in besonderem Maße geeignet ist, schädliche Umwelteinwirkungen herbeizuführen. Die unter Verwendung von Salpetersäure betriebenen Chromatieranlagen, bei denen zur Bildung von Schutzschichten teilweise Bestandteile den Metalloberflächen entnommen werden, werden von dem Genehmigungserfordernis ausgenommen.“

Die neuen Abwasservorschriften und -forderungen, die in diesem Heft zum Teil besprochen werden, bedeuten für die galvanischen Betriebe weitere und nicht unerhebliche Aufwendungen. Man wird sie, so die allgemeine Meinung, nur mit großer Mühe verkraften und in einigen Fällen könnten sie sogar, wie einige meinen, existenzbedrohend sein.

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1 Einführung


Schon seit geraumer Zeit ist immer wieder auf die Notwendigkeit hingewiesen worden, die Haftung der Kupferschicht in der Bohrung einer gedruckten Schaltung zu verbessern. Das Qualitätsbewußtsein der Abnehmer und die technischen Anforderungen haben sich dermaßen erhöht, daß im Rahmen der Herstellung von hochwertigen Leiterplatten Fehler und Mängel nicht mehr hingenommen werden, die noch vor kurzem entweder gar nicht registriert oder als unbedeutend eingestuft wurden.
In den Mittelpunkt der Betrachtung sind Separationen, also Trennungen der Metallhülse von der Bohrlochinnenwand, getreten, die auf sehr verschiedenartige Ursachen zurückgeführt werden können. Sie entstehen gelegentlich schon bei der Verkupferung, meistens aber nach thermischer Belastung, die entweder durch einen Wärmeschock oder im Fertigungsablauf durch den Lötvorgang ausgehalten werden muß.

Bericht über die auf der Nepcon ’85 (26. bis 28. gehaltenen Vorträge, Teil 1

Der Markt verlangt hochwertige Leiterplatten, die den technischen Anforderungen der Elektronik entsprechen müssen. Diese Schaltungen, die oftmals äußerst kompliziert aufgebaut sind und zudem ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit vorweisen müssen, sind wirtschaftlich nur herzustellen, wenn in den Leiterplattenfertigungen das nötige Know how sowie die erforderlichen technischen und personellen Voraussetzungen gegeben sind. Eine weitere Forderung moderner Betriebswirtschaft verlangt, daß dem Markt möglichst kurzfristig neuentwickelte Produkte angeboten werden, was wiederum in den Fertigungsbetrieben die mittlerweile oft zitierte Flexibilität und kurze Durchlaufzeit bedingt.


Aktuelle Probleme der Abwasserschlammbeseitigung


Bericht von Ing. W. Alberth*) über einen Lehrgang der Technischen Akademie Esslingen

Bei der Reinigung von Abwasser durch physikalische, biologische oder chemische Methoden zum Entzug der Schmutzstoffe entstehen Schlämme, Dabei hängt der Schlammanfall von der Art und Menge der Inhaltsstoffe des Abwassers, vom angewandten Behandlungsverfahren und seinem Wirkungsgrad ab. Abwasserschlamm muß entwässert und danach eventuell verwertet oder deponiert werden. Diese Probleme wurden in den Vorträgen des Lehrgangs eingehend erörtert.

Technischer stand und Entwicklungstendenzen

Bericht über das 7. Ulmer Gespräch der Deutschen Gesellschaft für Galvanotechnik e. V. (DG) am 21. und 22. Mai 1985 in Neu-Ulm

Die schon zur Tradition gewordenen, alljährlich vom Fachausschuß Forschung der DG veranstalteten Ulmer Gespräche, befassen sich mit Themen, die jeweils den Stand der Entwicklung, die daraus resultierenden Möglichkeiten und die zukünftigen Tendenzen auf einem konkreten Gebiet der Galvanotechnik aufzeigen. Das diesjährige Thema war zusätzlich besonders aktuell, da der ständig wach- sende Anteil der funktionellen Schichten Immer höhere Anforderungen an die Kontrolle und Steuerung der galvanischen Verfahren stellt. Aus diesem Grunde lag die Vorbereitung in diesem Jahr auch zum großen Teil in den Händen des Fachausschusses für Prozeßlenkung und Automatisierung (FA- PLA), In dessen Kompetenz diese Probleme fallen. An der Tagung beteiligten sich 179 Fachleute, die Gelegenheit hatten, 24 Fachvorträge anzuhören und zu diskutieren. Die Voraussetzungen für einen harmonischen Ablauf schufen In bewährter Welse die Geschäftsführung der DG, in deren Händen die Organisation lag.

Bericht über ein Fachgespräch bei den Firmen Herbert Schmidt und Imasa in Solingen*)

Verbraucherverhalten, Umweltbedingungen und Kostendruck stellen in einer Zeit rasanten technischen und wirtschaftlichen Fortschritts auch an die galvanischen Betriebe immer neue Anforderungen. Sie benötigen deshalb ständig neue Verfahren und Problemlösungen, die es ihnen im Verein mit ihren eigenen Fachkenntnissen und Erfahrungen ermöglichen, mit der Entwicklung Schritt zu halten. Zulieferer der neuen Verfahren sind in der Regel die galvanotechnischen Fachfirmen. Diese müssen daher den Markt besonders intensiv verfolgen, um immer die aktuellsten Lösungen anbieten zu können. Um unsere Leser zu informieren, haben wir die führenden Mitarbeiter der galvanotechnischen Fach- firmen Herbert Schmidt und Imasa gebeten, ihren Standpunkt zu diesen Problemen darzulegen. Unsere Fragen beantworteten nach einer vorangegangenen Betriebsbesichtigung die Herren Dr. Waldemar Immel, Prokurist und technischer Leiter, Bernd Bisplinghoff, Prokurist und Verkaufsleiter, sowie K. L Klingenberg, Einkaufsleiter.

Änderungen von Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und Abwasserabgabengesetz (AbwAG)

Bericht über ein Kolloquium des Institus für gewerbliche Wasserwirtschaft und Luftreinhaltung e. V. (IWL) am 8. Mai 1985 in Köln

Novellierung des WHG und AbwAG
Die „Vorschläge zur Novellierung des WHG und AbwAG aus der Sicht des Bundesministeriums des Innern“ stellte der zuständige Referent dieses Ministeriums, Regierungsdirektor Udo Bosenius, vor.

Der Gesetzentwurf der Bundesregierung eines Fünften Gesetzes zur Änderung des Wasserhaushaltsgesetzes ist dem Bundesrat in dessen Drucksache 187/85 vom 3. Mai 1985 zugeleitet worden. Der Entwurf sieht insbesondere folgende Lösungsansätze unter der Behauptung vor, Verbesserungen des Gewässerschutzes seien notwendig: Eine Reduzierung gefährlicher Stoffe bei der Einleitung von Abwasser in Gewässer durch Anwendung von Verfahren, die dem Stand der Technik entsprechen. Als gefährliche Stoffe sind dabei unter anderem solche anzusehen, bei denen Giftigkeit, Langlebigkeit und Anreicherungsfähigkeit anzunehmen sind.

Bericht über die Festveranstaltung am 29. März 1985

Aufgabe und Entwicklung


Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz, Direktor und wissenschaftlicher Leiter der Technischen Akademie Esslingen (TAE) führte in seiner Einführungsrede u. a. folgendes aus:
Die TAE in ihrer heutigen Struktur und Größe ist ein gutes Beispiel dafür, wie sich eine Institution der beruflichen Weiterbildung aus kleinsten Anfängen heraus durch Initiative und Persönlichkeit aller Beteiligten und unter Erkennung und Beachtung des Bedarfs an Weiterbildung zu einer Einrichtung entwickeln konnte, deren Bedeutung längst über die Grenzen des geographischen Standorts hinausgewachsen und welche aus der bildungspolitischen Landschaft nicht mehr wegzudenken ist. Die Entwicklung der Lehrgangsaktivitäten, d.h. des Weiterbildungsvolumens an der TAE läßt sich in fünf Phasen unterteilen, welche die wachsende Bedeutung für die berufliche Weiterbildung charakterisieren.

Bericht über eine Veranstaltung vom 16. bis 19. April 1985 in Budapest

Das Galvanotechnische Symposium, das in Zweijahresabständen veranstaltet wird, fand diesmal gemeinsam mit der Korrosionsausstellung Hungaro-Corr '85 vom 16. bis 19. April 1985 in Budapest statt. Anwesend waren 275 Teilnehmer aus elf Ländern. Die Ausstellung belegten 60 Aussteller, dar- unter international bekannte galvanotechnische Fachfirmen wie OMI, Schering, LPW und M&T. Den Anwesenden wurden 60 technische Vorträge angeboten, davon etwa zwei Drittel im Rahmen von Poster-Referaten, die täglich in den Nachmittags- stunden stattfanden, 19 Vorträge stammten von ungarischen Autoren, der Rest kam aus England, Deutschland, Polen und anderen - meist osteuropäischen-Ländern.

Crossflow-Mikrofiltration mit periodischer Rückspülung

Bericht über ein Seminar an der Technischen Akademie Wuppertal am 6./7. Mai 1985

An dem 1 ½-tägigen Seminar nahmen ca. 40 Personen aus der Industrie teil. Die Teilnehmer waren sowohl Anwender als auch Interessenten des Crossflow-Mikrofiltrationsverfahrens, darüber hinaus Mitarbeiter von Fachfirmen, und kamen aus dem in- und Ausland.
Die Referate führten in die junge Technologie der Mikrofiltration ein, erläuterten die Grundlagen, die Anwendungstechnik sowie praktische Beispiele aus dem Betrieb von Anlagen.
Zunächst gab Dr. Saier (Enka AG, Wuppertal) als Seminarleiter einen geschichtlichen Überblick über die Entwicklung der Membrantechnik und führte aus, daß allgemein in dieser Technik Japan und USA führend sind. Die Mikrofiltration, die seit vier Jahren im Einsatz ist, hat ihre Schwerpunkte in Europa.

Bericht von Harold Silman‘) über eine Veranstaltung vom 17. bis 19. April 1985 in Bournemouth

Das Institute of Metal Finishing wurde im Jahre 1925 als technische Vereinigung der Elektroabscheider und Galvaniseure gegründet. Die technische Konferenz, die es zur Feier seines diamantenen Jubiläums vom 17. bis 19. April 1985 in Bournemouth veranstaltete, war eine der erfolgreichsten der letzten Jahre. Es wurden 300 Teilnehmer gezählt, die an der ganzen Veranstaltung oder - wahlweise - nur an bestimmten Vorträgen, an Vortragsreihen oder während eines begrenzten Zeitraumes von einem oder zwei Tagen teilnahmen.
Die 51 angebotenen Vorträge stammten außer von englischen Autoren auch von solchen aus der USA, aus der Bundesrepublik Deutschland, aus Holland und der Schweiz. Insgesamt beteiligten sich an der Veranstaltung 30 Teilnehmer aus dem Ausland.