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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.

Fachzeitschriften aus aller Welt... für Sie gesichtet!

Bericht von Manfred Bechtold
über die 12. Internationale Fachmesse für Bauelemente und Baugruppen in der Elektronik vom 11. bis 15. November 1986 in München (Teil 2)

Während im Teil 1 unseres electronica-Berichts (siehe „Galvanotechnik" Nr. 1/1987) ein Gesamtüberblick über die Leiterplattenfertiger und ihre Produkte gegeben wurde, sollen im zweiten Teil einzelne Leiterplattenhersteller und ihre Produktpaletten etwas näher betrachtet werden

Durch die Automatisierung der Leiterplattenkontrolle können eine höhere Produktivität und damit höhere Gewinne erzielt werden. Automatische optische Kontrollsysteme werden bereits von zahlreichen Leiterplattenherstellern eingesetzt und stellen ein erhebliches Kostensenkungspotential dar. Aus den ersten Anwendererfahrungen heraus ergaben sich weitere Forderungen an die AOI-(Automatic Optical lnspectlon)Systeme, nämlich die Forderungen nach höherer Genauigkeit, höherer Kontrollgeschwindigkeit und nach einer höheren Flexibilität, die den Einsatz derartiger Systeme bei verschiedenen Prozeßschritten erlaubt.

Bleizinn-Überzüge werden auf Bauteilen, die im Bereich der Elektronik oder Leiterplatten-Herstellung anfallen, aufgebracht, um eine gute Lötbarkeit der Bauteile auch nach langer Lagerzeit zu gewährleisten. Zur elektrolytischen Abscheidung von Bleizinn-Legierungen stehen verschiedenartige Elektrolyt-Typen zur Verfügung. Es wird unterschieden zwischen:

a) mattabscheidenden Elektrolyten mit einem Bleigehalt von 5-40% (für Sonderfälle kommen auch höher bleihaltige Elektrolyte zum Einsatz)
b) glänzend abscheidenden Elektrolyten mit einem Bleigehalt von 5-40 %.

Vorteile der mattabscheidenden Bleizinn-Elektrolyte sind:

- geringer Einbau von organischen Verbindungen im Überzug, daher gute Lötbarkeit auch noch nach langer Lagerung

- Überzüge lassen sich sehr gut umschmelzen

- durch geringen Verbrauch an Zusätzen einfache Badführung

Nachteil:

- matte Bleizinn-Überzüge sind sehr empfindlich gegenüber Fingerabdrücken

Vorteile der glänzend abgeschiedenen Bleizinn-Überzüge sind:


- Unempfindlichkeit gegen Fingerabdrücke

- gutes Aussehen der Teile
- in vielen Fällen eine schnellere Benetzung durch flüssiges Lot

Im Jahre 1982 veranstaltete der Eugen G. Leuze Verlag ein Seminar mit dem Titel „Kaufteil Leiterplatte“. Im Rahmen dieser Tagung, die sich besonders an die Einkäufer von gedruckten Schaltungen wendete, wurde auch das Thema Eigenfertigung oder Fremdbezug eingehend behandelt. Damals Heß sich eine Tendenz hin zum „Selber- machen “feststellen, die sich in dem folgenden Zeitraum bewahrheitete.

Zu hohe Energiekosten
in der Galvanotechnik


Frage: Wir sind eine spezielle Arbeitsgruppe, deren Aufgabe es ist, die Kostensituation in unserem Werk zu untersuchen und da, wo es möglich ist, Rationalisierungsmaßnahmen vorzuschlagen. Die Energiekosten unserer Galvanik wurden in der Vergangenheit immer mit einem Prozentsatz der Gemeinkosten bewertet; ein System, das wir jetzt dadurch abgeschafft haben, daß überall Meßgeräte montiert wurden, die den konkreten Verbrauch messen. Wir glauben nun ungefähr zu wissen, wie viel Strom, Dampf, Wasser usw. die Galvanik verbraucht und sind sehr erstaunt über die unserer Meinung nach viel zu hohen Kosten. Wir sind keine Galvanotechniker und brauchen daher einen Rat, wie am besten vorzugehen wäre, um möglichst schnell zu einem Ergebnis zu kommen.

Die Werkzeugfabrik Gedore betreibt im Stammwerk Remscheid einen Galvanisierautomaten zur Vernicklung und Verchromung von Schraubenschlüsseln und anderen Werkzeugteilen aus ihrem Werkzeug-Programm. Der Prozeßablauf umfaßt Entfettung, Beizen, Vernickeln und Verchromen, wobei an die Galvanisierung hohe Anforderungen in bezug auf Haftung und Korrosionsschutz gestellt werden. Ein besonderer Effekt wird durch den Kontrast von glänzenden und mattierten verchromten Flächen an Schraubenschlüsseln und Steckschlüsseln erzielt. Der Galvanisierautomat arbeitet mit einer Taktzeit von ca. vier Minuten; das sind 15 Warenträger mit jeweils 2,5 m^2 pro Stunde. Die Verschleppung der Teile ist, bis auf spezielle Werkzeugteile wie Steckschlüssel und Ratschen, mit vier Liter pro Stunde von normaler Größenordnung.