Artikelarchiv

Vorbemerkung

Wenn man die Prognosen zur Entwicklung des Leiterplattenmarktes zugrunde legt, so wird der Bedarf an Multilayern in den nächsten Jahren über- proportional steigen. Der Trend zur Digitaltechnik, zum Einsatz höherer Frequenzen, mit den sich dar- aus ergebenden Abschirmungsproblemen sowie die Zunahme der SMD-Technik sind Anzeichen für die Bestätigung dieser Voraussage. Es wird sich deshalb in Zukunft der eine oder andere Leiterplattenhersteller die Frage stellen, ob es nicht zweckmäßig wäre, mit der Produktion von Multilayern zu beginnen. Dabei sollten aber die speziellen Probleme, die mit dieser Technologie verknüpft sind, im Auge behalten werden.
Ein wichtiger Parameter bei der Fertigung von Multilayern ist der Verzug der Einzellagen zueinander. Würde beispielsweise das Stabilitätsverhalten des verwendeten Basismaterials der Innenlagen gering sein, so könnte dies zur Folge haben, daß beim Bohren des Bohrbildes die Bohrung nicht mehr im Lötauge sitzt. Im Extremfall, wenn sie zu nahe an den nächsten Leiterzug rückt, kann es zum Kurzschluß und somit zum Ausfall des Multilayers kommen.

Chlorierte Kohlenwasserstoffe - CKW - werden in der Leiterplattenfertigung vorwiegend zum Entwickeln und Strippen lösungsmittellöslicher Fotoresiste benötigt. Sie stehen im Wettbewerb mit den wäßrig-alkalisch verarbeitbaren Filmtypen. Welcher Resist Anwendung findet ist abhängig vom Anforderungsprofil und den jeweilig vorhandenen Verarbeitungsmöglichkeiten.

Elektrolytisch entfetten


Frage: Wir sollen ein Angebot über das Vernickeln von Gestellteilen aus Stahl ausarbeiten und müssen gleichzeitig Musterteile abliefern. Bei den zu vernickelnden Werkstücken geht es um Teile, die im Gebrauch auf Vibration beansprucht sind. Die Haftfestigkeit des Nickelniederschlags muß daher besonders gut sein. Wir sind uns nicht sicher, ob wir kathodisch, anodisch oder kombiniert kathodisch und anodisch entfetten sollen, um die beste Haftfestigkeit zu erhalten. Können Sie uns mit Hinweisen weiterhelfen?

Bericht über ein Seminar an der Technischen Akademie Esslingen am 3. und 4. November 1986

Praktische Erfahrungen und wirtschaftliche Aspekte bei der Planung, dem Bau und Betrieb sowie die Überwachung von Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser, einschl. Transport des Reinstwassers zu den Verbrauchsstellen, notwendige Analysengeräte und Analysenmethoden und der Aufbau der Monitoringstation wurden dem 130köpfigen Auditorium, besetzt mit Verfahrenstechnikern, Betriebsleitern, Ingenieuren und Bedienungs- personal aus der Energie-, Labor-, und Klimatechnik, der pharmazeutischen, elektronischen und Kraftwerksindustrie sowie Vertretern von Wasseraufsichtsbehörden und den Technischen Überwachungsvereinen, in neun Vorträgen erläutert und in anschließenden Diskussionen vertieft.

Das hohe Abscheidungsäquivalent der Silberabscheidung von 4 g/Ah bietet die ideale Voraussetzung für eine elektrolytische Silberrückgewinnung aus Sparspülungen und verbrauchten Lösungen; allerdings sollte man es nicht als geringwertigen Schlamm bei hoher Stromdichte abscheiden, sondern in der festen Form von Platten oder Folien, um das Silber wieder als Anodenmaterial einsetzen zu können.
In der RECON-EMR-Zelle bei TRW Messmer in Radolfzell wird das Silber auf einfachen, feststehenden Kathoden aus Edelstahl, die mit starker Elektrolytbewegung ausgeströmt werden, abgeschieden und bei Erreichen einer Schichtdicke von 4- 6 mm abgezogen. Die Zelle wird über eine Pumpe mit der Sparspülung zu einem Kreislauf verbunden, somit kann die Lösung durch die kontinuierliche Abscheidung auf niedriger Konzentration gehalten und eine gute Spülfunktion gewährleistet werden.

Eine breite Palette an Maschinen und Anlagen für die Metallbearbeitung, ausgerichet vor allem auf mittelständische Investoren, bot die 10. Fameta, Internationale Messe für Metallbearbeitung, (14.- 18. Oktober 1986 in Nürnberg). Dabei wurde deutlich, daß die Notwendigkeit zur Automatisierung der Fertigung auch für den Klein- und Mittelbetrieb gegeben ist, und daß die „moderne“ Elektronik selbst als auch in der Anwendung inzwischen auch für diese Betriebe an Bedeutung gewonnen hat. Einige der in Nürnberg gezeigten Maschinen und Anlagen die für den Bereich der Oberflächentechnik und sein Umfeld interessant sind, erläutert der folgende Bericht.

Interessante Vorträge auf der Tagung Aluminium Finishing '87, 28. bis 30. Oktober 1986 in Cincinnati, OH/USA

Die amerikanische Fachzeitschrift Products Finishing veranstaltet regelmäßig Tagungen zu interessanten und aktuellen Themen der Oberflächenbehandlung. Bel der Fachtagung über die Oberflächenbehandlung von Aluminium wurde das ganze Spektrum von der chemischen Behandlung bis zur Qualitätskontrolle in 31 Vortragen abgehandelt. Die Vorträge wurden gleichzeitig mit der Tagung in einem Tagungsberichtsband [1] veröffentlicht und den Teilnehmern zur Verfügung gestellt. Über einige besonders interessante Vorträge berichten wir nachstehend, zumal sie auch einen Einblick in die Lösung dieser Fragen in den USA geben.

Zum neunten Male fand in Essen die Fachmesse Blech statt (4. bis 8. November 1986), an der sich über 500 Aussteller beteiligten. Einer der Schwerpunkte dieser Messe, die gleichzeitig mit einer Fachtagung der VDI-Gesellschaft Produktionstechnik (ADB) stattfand, war die kostenorientierte Fertigung: Das Verketten von Einzelmaschinen zu Maschinengruppen. Aber auch wirtschaftliche Fertigung- unter Berücksichtigung der Notwendigkeiten, die Werkstoffeigenschaften und Materialqualitäten erfordern - wurde auf dieser Fachmesse behandelt. Einige der Neu- und Weiterentwicklungen aus dem Bereich der Oberflächentechnik erläutert unser Bericht.

Grund für die Anwendung galvanischer Nickelüberzüge für funktionelle, d.h. ingenieurtechnische Zwecke sind ihre vorteilhaften physikalischen und mechanischen Eigenschaften. Inder Hauptsache werden Nickelüberzüge zur Modifizierung oder Verbesserung der Eigenschaften technischer Oberflächen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit, Härte, Abriebfestigkeit und magnetischen Eigenschaften eingesetzt.
Die Eigenschaften galvanischer Nickelüberzüge lassen sich durch die Wahl der Elektrolytzusammensetzung bzw. der Art des angewandten Elektrolyten ebenso variieren, wie durch die Abscheidungsbedingungen. Der Galvaniseur hat es daher in der Hand, sie jedem Anwendungsfall weitgehend optimal anzupassen.

Neues Verfahren zur Metallrückgewinnung

Ein Beispiel für die Bedeutung interdisziplinärer Zusammenarbeit auf verschiedenen Wissenschaftsgebieten ist ein interessantes Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus Lösungen, das an der McGHi-University in Montreal als Ergebnis eines medizinischen Forschungsprogrammes über die Fähigkeit lebender Zellen, Eisen umzusetzen, entstand. Die Wissenschaftler fanden, daß bestimmte zelleneigene Komplexbildner in der Lage sind, Metalle zu binden und deshalb auch für die Abwasserbehandlung von Interesse sein könnten. Sie entwickelten eine Methode, um diese komplexierenden Bestandteile der Verbindung zu isolieren und sie synthetisch herzustellen und an eine andere geeignete Trägersubstanz zu binden. Das Ergebnis
dieser Arbeiten bildet die Grundlage des sogenannten DeVoe-Holbein-Verfahrens zur Abwasserbehandlung, das die Bezeichnung „Vitrokeie“ erhielt. Nachdem es gelungen Ist, eine ganze Reihe spezifischer Chelatbildner für die einzelnen Metalle herzustellen, wird das ganze Verfahren jetzt als computergesteuertes modulares System zur Abwasserbehandlung von einer Firma vertrieben, die eigens zu diesem Zweck gegründet wurde.

Anwendung und Möglichkeiten der Herstellung

Einleitung

Viele Formwerkzeuge werden durch Fräsen, Drehen, Erodieren usw. hergestellt. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß dabei Metall „weggearbeitet“ wird. Der Arbeitsbereich muß für die Werkzeuge gut zugänglich sein. Beim Galvano- oder Elektroformen von Formeinsätzen wird hin- gegen Metall aufgebaut, Atom um Atom des Metalls wird aus dem flüssigen Elektrolyten abgeschieden. Dieser entgegengesetzte Prozeß bringt natürlich Eigenschaften mit sich, die nur dem Galvano- oder Elektroformen eigen sind, d.h.

- höchste Wiedergabegenauigkeit auch an schwer zugänglichen Stellen, z.B. Ledernarbung, Oberflächennormale, Schall- und Bildplattenmatrizen
- Herstellung mehrerer identischer Formeinsätze
- Formeinsätze aus korrosionsbeständigem Nickel
- wärmeleitende Kupferummantelung der Formschale.

Fortsetzung aus Heft Nr. 2/87

Teil II: Emissionsvermeidung und-minderung

7 Emissionsminderung an den Anlagen

7.1 In der metallverarbeitenden Industrie überwiegende Verfahren Metallentfettung und -reinigung
- Kaltentfettung
- Heißenttettung
- Heißtauchenttettung 
mit und ohne Ultraschallunterstützung
- Dampfentfettung
- Dampfentfettungkombiniert 
mit Spritzentfettung

- Kombinationen der genannten Verfahren
- CKW-Wasser-Emulsionsreinigung

- Abfolgenauswäßriger 
und anschließender CKW-Reinigung


Die Kaltentfettung wird meist in Lösemittelbehältern oder gesicherten Waschgefäßen vorgenommen, wobei man die Werkstücke taucht, abbürstet oder abspritzt. Bei der Heißtauch- oder Dampfentfettung bzw. den Kombinationen beider wird das Lösemittel auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und bei dieser gehalten oder zum Sieden gebracht. Spezielle Kühleinrichtungen sorgen 
für die Kondensation, während Absaugemechanismen die Emission verringern oder verhindern.

Eine bleibende Gefahr für das Grundwasser?

Einige leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) haben als Lösemittel eine breite Anwendung gefunden und sind dabei nicht immer mit der notwendigen Sorgfalt gehandhabt worden. So finden sie sich heute vielerorts im Grundwasser, wo sie ohne Frage nicht hingehören.
Das Gefährdungspotential für das Grundwasser aus der breiten Anwendung der CKW wurde in der Vergangenheit allgemein unterschätzt, auch von der Chemischen Industrie. Hieraus aber eine Haftung der CKW-Produzenten für Grundwasserschäden beim Anwender konstruieren zu wollen, ist weder juristisch zu begründen noch moralisch gerecht- fertigt.
Was ist nun zu tun, wenn Grundwasserverunreinigungen mit chlorierten Lösemitteln festgestellt werden, und was, um weitere solche Verunreinigungen zu verhindern?

Der vorliegende Beitrag soll auf die drei Gebiete der Anwendung der Galvanoformung beschränkt werden. Es handelt sich hierbei um Folien, Rohre und Hologramme.

1. Galvanogeformte Folien

Eine interessante Entwicklung in der Nickelfolientechnologie ist die Produktion von spektralselektiven Folien in Birmingham. Nickel wird dabei kontinuierlich auf einer rotierenden Titantrommel ab- geschieden. Nach Abtrennung erhält man Folien von bis zu 500 mm Breite. Die Anode besteht aus einem der Form der Trommel angepaßten Titanstreckmetall-Korb, der mit S- Nickel-Pellets gefüllt ist. Die angewandte Stromdichte beträgt 45 A/dm^2, was zu einer hohen Abscheidungsrate führt.

Das Beschichten und Trocknen von Kleinteilen, insbesondere von wasserschöpfenden Teilen, wie Innensechskantschrauben oder anderen Werkstücken mit Sackbohrungen, die verhältnismäßig dicht beieinanderliegen, bereitet Schwierigkeiten, wenn diese Teile während der Behandlungsprozesse innerhalb des Behandlungskorbes zum Zwecke der Lageveränderung nicht genügend umgewälzt werden.
Als Lösung für diese Aufgabenstellung bei der Erstellung einer Trommelverzinkungsanlage [1] wurde ein Konzept erstellt, bei dem als Basis für den Transport und die Behandlung perforierte, zylindrische Körbe verwendet werden, die mittels eines Transportwagens eingesetzt werden können.

1 Allgemeines


Mit dem plötzlichen horrenden Anstieg der Edelmetallpreise Ende der siebziger Jahre setzte eine intensive Entwicklung von Maßnahmen zur Verbrauchssenkung ein. Da die teuersten Metalle wie Gold, Rhodium und Palladium vor allem für die Herstellung kleiner Bauteile in der Elektronik und Bauelementefertigung benötigt wurden, erfolgte besonders hier ein entsprechender Innovationsschub: Bandbeschichtungsanlagen zur partiellen Beschichtung im Jet-Plating-Verfahren bei Kleinteilen vor ihrer Vereinzelung; Substitution teurer Materialien wie Gold durch kostengünstigere, z. B. Palladium; Recyclingsysteme wurden entwickelt, die sich aufgrund der hohen Preise der rückgewonnenen Materialien schnell amortisierten.

1 Einleitung


Es ist bekannt, daß Hartverchromen von Maschinenteilen die Abnutzung an reibenden Oberflächen vermindert. Nach Literaturangaben [4] wird die Abnutzungsgeschwindigkeit etwa zehnfach, nach eigenen Untersuchungen um das 6-8fache vermindert. Ebenso wirkt sich die Hartverchromung verschleiß- mindernd auf die Reibpartner der verchromten Flächen aus. In Abb. 1 [5] sind die Verschleißraten von verchromten Flächen mit verschiedenen Reibpartnern zusammengestellt. Extreme Reibverluste gegenüber Chrom zeigt manganhaltiges Messing. Am schlechtesten verhält sich Chrom, wenn sein Reibpartner eine Aluminiumlegierung ist. Die Verchromung von Kurbelwellen ist schon seit längerer Zeit bekannt und wird zum Regenerieren abgenutzter Kurbelzapfen eingesetzt. Bei der Herstellung neuer Kurbelwellen selbst wird dies aber zu diesem Zweck nur selten angewandt.

Soll eine Zinkschicht zum Schutz gegen atmosphärische Korrosion aufgebracht werden, so steilt sich besonders bei größeren Konstruktionsteilen und hohen Anforderungen an Langzeitschutz oft die Frage, ob die Verzinkung vorteilhafter galvanisch oder durch Feuerverzinken erfolgen soll. Vor diesem Problem stehen besonders oft Konstrukteure, die die Art des Korrosionsschutzes vorschreiben müssen, die Vor- und Nachteile der beiden Verfahren aber nicht genau kennen und- wie sich im weiteren Text zeigt - meist nur auf ungenügende Normen oder andere Unterlagen zurückgreifen können. Es ist daher von großem Vorteil, wenn der Hersteller des gewünschten Korrosionsschutzes in der Lage ist, eine objektive Beratung anzubieten.
Die Verzinkerei Rentrop GmbH in Plettenberg betreibt sowohl die Feuerverzinkung als auch galvanisches Verzinken im Gestell- und Trommelbad, die mechanische Verzinkung sowie verschiedene Arten der Nachbehandlung dieser Schichten. Kari-Dieter Schröder-Rentrop ist als gelernter Ingenieur der Fachrichtungen Maschinenbau und Schweißtechnik sowie aufgrund seiner langjährigen praktischen Erfahrungen mit den erwähnten Arten der Verzinkung und verschiedenen Nachbehandlungstechniken in der Lage, nicht nur Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren zu kennen, sondern diese auch aus der Sicht der jeweiligen Anwendungsfälle zu beurteilen, d. h. den Konstrukteur und Techniker objektiv zu beraten.

Umweltschutz

Während physikalische Verfahren zur Oberflächenbehandlung die besonders in den letzten Jahren immer aktueller werdenden Probleme der Umweltverunreinigung verhältnismäßig leicht überwunden haben, sah sich die Galvanotechnik, die ohne das „Medium Wasser“ nicht auskommt, nicht selten wegen der Verunreinigung der Gewässer durch Prozeßlösungen und Spülwässer in einer kritischen Situation.
Das Ergebnis war, daß alle galvanischen Anlagen, auch die Automaten, mit Abwasseranlagen ergänzt und so projektiert werden mußten, daß es möglich wurde, die Abwässer einwandfrei zu reinigen und möglichst viel an Metallen und chemischen Produkten zurück- zugewinnen.

Ziel jeder galvanischen Beschichtung ist es, einen Überzug in der erforderlichen hohen Qualität mit möglichst geringen Kosten, d. h. bei hoher Produktivität zu erzeugen. Hohe Qualität schließt u. a. die Eigenschaften der Überzüge und ihre Reproduzierbarkeit ein. Hohe Produktivität bedeutet im galvanischen Betrieb im wesentlichen das Erzielen der gewünschten Eigenschaften bei minimal möglichem Verbrauch an Material und an Energie. Das letztere ist übrigens eine Aufgabe, die mit den Forderungen des Umweltschutzes weitgehend identisch ist. Voraussetzung für die Realisierung dieser Aufgabe ist die Optimierung von Verfahrensablauf, Verfahrensparameter, Anlagentechnik und Verfahrensausführung. Besonders bei den Verfahrensparametern wie Badzusammensetzung, Stromdichte, Temperatur u.a. müssen die Zusammenhänge und Einflüsse nicht nur erkannt, sondern auch optimal genutzt werden.