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Teil 2: Praktischer Einsatz am Beispiel der Nickellegierungsabscheidung von Ni-Co und Ni-Fe

Mit Beendigung der wirtschaftlichen Krise, in der die wichtigsten Themen der Galvanotechnik und Oberflächenbehandlung schwerpunktmäßig auf der Wettbewerbsfähigkeit und damit auf der Kostenreduktion lagen, orientieren sich diese Wirtschaftszweige jetzt offensichtlich erneut auf ihre Aufgaben innerhalb solcher Forschung- und Entwicklungsschwerpunkte, die aus gesellschaftspolitischen Gründen besonders gefördert werden.

In diesem Artikel wird der Gesamtprozess zur Beschichtung von LDS- und Zweikomponenten-Spritzguss- Schaltungsträgern (MID, Molded Interconnect Devices) vorgestellt. Die Untersuchungen konnten zum Teil in einem modernen TechCenter Atotechs in Shanghai in einer MID Pilotanlage unter Produktionsbedingungen durchgeführt werden. Ein Ziel der Untersuchungen war es, Unterschiede in den Vorbehandlungen und Aktivierungen für verschiedene Kunststoffmaterialien in den LDS- und Zweikomponenten- Verfahren sowie deren Einfluss auf das Anspringverhalten bei der stromlosen Kupferabscheidung herauszufinden. Durch den Einsatz speziell entwickelter Vorbehandlungen und Aktivatoren kann die Anspringzeit des stromlosen Kupferbades stark reduziert werden. Darüber hinaus werden Methoden zur Minimierung des Wildwuchses, d.h. Erhöhung der Selektivität, auf LDS-Materialien vorgestellt, sowie schließlich neben der eingehenden Darstellung der Kupferabscheidung auch die Nickelprozesse für unterschiedliche Phosphorgehalte und die hieran angepassten Goldbäder. Abschließend wird eine wässrige Nachtauchlösung zum effektiven Schutz gegen nachfolgende Korrosion vorgestellt.

Neben einigen Elektrolytneuentwicklungen stehen in diesem Jahr nanostrukturierte Materialien und Oberflächen im Fokus, mit einer Vielzahl von katalytischen Anwendungen, naturgemäß insbesondere für die Platinmetalle. Unerwartet viele Elektroden- und Katalysatorsysteme greifen für die Oberflächenpräparation auf elektrochemische Methoden zurück. Weiterhin profitieren medizintechnische Anwendungen von neueren Entwicklungen der Überzugssysteme.

Teil IV: Theoretische Ansätze zur Entwicklung eines funktionsfähigen Chrom(III)elektrolyts zur technischen Verchromung

In Zeiten steigender und volatiler Edelmetallpreise werden im zunehmenden Maße neue Technologien entwickelt, um Kosteneinsparungen in Industrien – wie beispielsweise der Steckverbinderindustrie – zu erzielen. Im Bereich der galvanischen Goldbeschichtung zählen hierzu das Elektropolieren, die Verwendung des Nickel-Phosphors und der Einsatz effektiver Nachtauchlösungen. Ein weiteres Phänomen, das den Goldverbrauch in der Produktion unnötig erhöht, ist die stromlose Sudabscheidung des Goldes. Sie tritt sowohl während des Beschichtungsprozesses an nicht kontaktierten Flächen sowie während Standzeiten der Produktionslinien auf. In diesem Artikel wird ein neuer Zusatz für Goldbäder vorgestellt, der effektiv die Sudabscheidung zu unterdrücken hilft. Neben seiner Wirkung auf die Sudabscheidung, wurden umfangreiche Untersuchungen zu seinem potenziellen Einfluss auf die Morphologie der Goldschicht, seiner Härte, die Abscheidungsgeschwindigkeit des Elektrolyten, die Lötbarkeit der Goldschichten sowie deren Duktilität durchgeführt, deren Ergebnisse im Folgenden präsentiert werden. // Due to the volatile and increasing price trend of precious metals there is a need for new technical developments to support cost saving efforts in our industries. For gold plating processes like those used for the plating of connectors, new technologies have been introduced such as electropolishing, the use of nickel- phosphorous and post-treatments – such as pore blockers – to achieve the highest corrosion resistance but at a minimum gold layer thickness. Besides these improvements, other gold consuming phenomena such as immersion plating occurring on non-conductive areas during plating as well as during the idle time of electroplating machines have become issues to be resolved. In this paper, an anti-immersion gold additive will be introduced that efficiently minimizes the gold losses due to the immersion process. It will show the investigation results proving that the additive has no negative impact on the morphology, the hardness, the deposition rate, the solderability or the ductility of the gold deposit.

Die seit Anfang der 1990er Jahre vorgeschlagenen Zink-Nickel-Beschichtungsverfahren mit alkalischen Elektrolyten als Ersatz für Kadmium und Zink, die anfänglich mit Nickeleinbauraten von 6 bis 9 % arbeiteten, sind inzwischen zu Verfahren mit Einbauraten von 12 bis 15 % Nickel weiterentwickelt worden. Die hohen Anforderungen der Automobilindustrie bezüglich erhöhter Korrosionsbeständigkeit konnten durch die Erhöhung der Nickeleinbaurate erfüllt werden. Bei entsprechender Ausstattung der Anlagenanalysen- und Abwassertechnik ist das Zink-Nickel- Verfahren aus alkalischen Elektrolyten für Zink- Nickel-Schichten mit erhöhten Nickelanteilen zwar aufwendiger, aber mit hoher Prozesssicherheit durchfu?hrbar.

Zu hohe Einleitewerte im Abwasser durch Schwebeteilchen 

Frage: Die Behandlung der Mischabwässer aus unserem galvanischen Betrieb erfolgt in einer konventionellen Aufbereitungsanlage. Nach Entgiften und Fällungsneutralisation trennen wir den Schlamm in einem Schrägklärer, dem ein Pufferbehälter vorangesetzt ist und pressen ihn auf einer Kammerfilterpresse ab. Die Anlage läuft seit mehreren Jahren einwandfrei. Erst seit einigen Monaten finden wir von Zeit zu Zeit überhöhte Werte für Chrom und Aluminium. Unsere Untersuchungen zeigen, dass Chromatreduktion und Neutralisationsfällung einwandfrei funktionieren. Deshalb nehmen wir an, dass es um Schwebeteilchen gehen könnte, die in das schon aufbereitete Abwasser gelangen, bevor es endgültig eingeleitet wird. Im Schrägklärer sind – allerdings ebenfalls nur von Zeit zu Zeit – aufsteigende Gasblasen zu sehen. Kann das zusammenhängen und was ist zu tun?

Der technische Harteloxalprozess beruht auf komplexen, chemisch-physikalischen Zusammenhängen mit vielen ineinandergreifen- den Parametern. Beschreibungen des Prozesses mit Aufbau der Eloxalschicht, Bildung der Sperrschicht und Zellformation sowie der Richtung des Schichtwachstums stammen u.a. von A. W. Brace [1, 2], Hiernach ist die Schicht vorwiegend durch ein hexagonales, also sechseckiges, Kristallgitter mit jeweils einer zentralen Pore gekennzeichnet. Die Schicht aus Aluminiumoxid (AI2O3) ist mehr oder weniger hart, je nach physikalisch-chemischen Bedingungen. Ein zweites wichtiges Charakteristikum ist die Sperrschicht auf dem Grundmaterial, die für die elektrische Durchschlagfestigkeit verantwortlich ist.

1 Verfahren zur Abscheidung von Zink-Nickel

Heute stehen für den Einsatz in der Praxis folgende Verfahren zur Abscheidung von Zink-Nickel zur Verfügung:
- schwach saure Zink-Nickel-Elektrolyte 

- stark alkalische Zink-Nickel-Elektrolyte
Die ungefähre chemische Zusammensetzung beider Elektrolyttypen geht aus Tabelle 1 hervor.
Schwach saure Zink-Nickel-Bäder sind auf der Basis von Chlorid aufgebaut und enthalten demgemäß Zink- und Nickelchlorid. Als Leitsalz hat sich Ammoniumchlorid bestens bewährt, da es in Kombination mit den organischen Feinkornzusätzen zu günstigen Elektrolyt- und Überzugseigenschaften wie guter Metallverteilung

1 Einleitung

Aluminium mit seiner geringen Dichte und seiner im Verhältnis zur Dichte großen Festigkeit, ist ein wichtiges und vielseitig einsatzfähiges Metall. Viele der hergestellten Aluminiumlegierungen sind für Gusszwecke und als Strangpressprofile nutzbar. Dagegen sind die Oberflächeneigenschaften von Aluminium nicht für jeden Einsatz geeignet, da das Metall leicht oxidiert und einen hohen Kontaktwider- stand besitzt. Die Oberflächenbeschichtung ist also besonders wichtig. Als gebräuchlichste Beschichtungsarten gelten Chromatieren (vor der Lackierung), Anodisieren und Galvanisieren.
Für das Galvanisieren stellt Aluminium wegen der schnellen Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche ein schwieriges Substrat dar. Überzüge, die auf die unbehandelte Oxidschicht aufgebracht werden, zeigen schlechte Haftung. Um dieses Problem zu umgehen, wurden verschiedene Prozesse entwickelt. Diese basieren auf dem Prinzip einer chemischen Auflösung der Oxidschicht mit ihrem gleichzeitigen Ersatz durch eine außenstrom- lose Tauch- oder galvanische Schicht eines anderen Metalles. Eine Übersicht dieser Methoden gab Golby 1981 [1]. Von allen verfügbaren Prozessen wird der mit Fremdmetallzusätzen modifizierte Zinkatprozess inzwischen am meisten angewandt.

Die aktive Porendichte von galvanisch abgeschiedenen mikroporigen Nickel-Chrom-Überzügen dient der Abschätzung des Korrosionsverhaltens eines dekorativen Bauteils. Sie lässt sich z.B. anhand des CASS-Tests bestimmen. Als erster Teil einer dreiteiligen Serie vermittelt dieser Artikel ein tiefergehendes Verständnis des Wachstumsverhaltens von Aktivstellen. Untersuchungen an zahlreichen Prüfteilen belegen eine Nickelauflösung durch die aktiven Poren im Chrom. Das Aktivstellenwachstum startet im mikro- porigen Nickel isotrop bis schwach vertikal beschleunigt und es bilden sich halbkugelförmige bis leicht gestreckte Rotationsellipsoide. Besitzt das darunter- liegende Glanznickel ein negativeres Potential, so wirkt dieses als Anode und die Korrosion geht direkt auf die Glanznickelschicht über. Es verbleiben Korrosionsstellen im mikroporigen Nickel, deren mittlere Durchmesser ca. der doppelten Schichtdicke des mikroporigen Nickels entsprechen. Der zweite Teil der Serie wird Empfehlungen zur Bildaufnahme und Detektion von Aktivstellen geben und im dritten Teil wird ein neues, von Atotech entwickeltes Verfahren zur schnellen Bestimmung von aktiven Poren vorgestellt. //
The active pore density of galvanically deposited micro-pore nickel-chromium coatings serves as an estimation of the corrosive behavior of a decorative element. It can be determined by means of the CASS test. As the first part of a three-part series this article attains a deeper understanding of the growth behavior of active sites. Investigations on numerous test components have proved a nickel dissolution developing caused by active chromium pores. The growth of active binding sites starts in the isotropic micropore nickel, showing a week vertical acceleration and forming half-spheres to slightly elongated rotational ellipsoids. If the bright nickel situated underneath has a more negative potential, it will act as an anode and the corrosion will migrate directly onto the bright nickel layer. There remain corrosion spots in the micro-pore nickel, whose average diameters amount to about double the layer thickness of the mi- cro-poric nickel. The second part of the article series will present recommendations for image capture and detection of active sites. The third part will introduce a novel method, developed by Atotech, for the quick determination of active pores.

Eine Auswertung der internationalen Fachliteratur 2016/2017

Die Galvanotechnik hat ihren festen Stellenwert in der Industrie, wobei wir vor allen von den Branchen Automobilbau, Energie, Maschinenbau und Elektronik reden. Doch all diese Branchen werden sich in den kommenden Jahren grundlegend ändern. Stichworte dazu sind die sich wandelnde Mobilität, die Energiewende und auch das was man sehr unscharf mit „Industrie 4.0“ umreißt. Umso wichtiger ist es für die Oberflächentechnik, Forschung und Entwicklung mit aktuellen Anforderungen zu koordinieren. //
Galvanotechnics has its firmly established place in industry, primarily In the automotive, energy, mechanical engineering and electronics sectors. Yet all these sectors in the years ahead will undergo fundamental changes. The keywords in this regard are: the changin mobility, the energy sving turnaround and, what is still called rather vagurely outlined as „Industrie 4.0.” All the more important therefore is the purpose of surface technology to properly align research and development with current demands.

Berichte zu den Vortragsblöcken „Ergänzende Technologien“, „Kathodischer Korrosionsschutz“ und „Prozessüberwachung und Produktqualität“, Fortsetzung aus „Galvanotechnik“ 11/2018

Fortsetzung aus „Galvanotechnik“ 1/2019

In der Fertigungstechnik werden meist nur die klassischen Verfahren wie Drehen, Fräsen oder Bohren ausführlich untersucht und die ebenfalls in der Praxis wichtigen Verfahren der Endbearbeitung wie Entgraten oder Finishen werden als nebensächlich abgehandelt. Eines dieser Verfahren, das Gleitschleifen oder Gleitspanen, dient der Bearbeitung von Werkstückoberflächen und zum Entgraten durch den Kontakt zwischen Werkstücken und Schleifkörpern in Anlagen, die durch Drehung oder Vibration eine Relativbewegung herstellen. Grundlegende Zusammenhänge wurden bereits früher untersucht und auf dieser Grundlage wurden neue Versuche mit vier verschiedenen Werkstoffen unternommen, wobei ein linearer Zusammenhang zwischen der Bearbeitungszeit und dem Massenabtrag gefunden wurde. Hinsichtlich der Oberflächenrauheit konnte keine Verbesserung erzielt werden, weil die gefrästen Flächen sehr glatt waren. Die ausführliche Beschreibung des Charakters der Oberflächen erfolgte mit einem digitalen Lichtmikroskop, einem Weißlichtinterferometer, einem Tastschnittgerät und einem Rasterelektronenmikroskop. //

In the field of manufacturing engineering the best known techniques like turning, milling or drilling are almost completely investigated but not the procedures for finishing or deburring, which are in practical manufacturing also very important. One of these techniques is slide finishing or vibratory finishing, which works with workpieces and so called chips (small abrasive “stones”). The removal of material runs by relative movement between the parts from turning or vibration of the container of the finishing-machine. In earlier times basic relations with this manufacturing method were found and coming from this new investigations with four materials were done. It could be found that there is a linear relationship between the machining time and the mass removal. The surface roughness could not be improved because the surfaces from milling in this case were very smooth. The detailed description of the structure of the surfaces was done with a digital optical microscope, with a white light interferometer, with a stylus instrument for roughness measuring and with a scanning electron microscope.

Bericht zur Vortragsreihe „Beschichtungen auf Chromtrioxid-Basis“, Fortsetzung aus „Galvanotechnik 1/2019

Seit durch die REACh-Verordnung Anwendungen auf Chrom(VI)-Basis nur noch mit einer Zulassung möglich sind – und langfristig sogar deren Aus droht, sucht die Beschichtungsbranche nach einem Ersatz. Die Fortschritte dieser Bemühungen werden alljährlich in einem eigenen Vortragsstrang auf den ZVO-Oberflächentagen vorgestellt.

Härte und Duktilität von Nickelschichten – Einfluss von Badverunreinigungen

Frage: Wir vernickeln Teile, bei denen der Kunde Wert auf Härte und Duktilität der Schichten legt und diese Eigenschaften auch überprüft. Es gibt Perioden, in denen die vorgeschriebenen Werte einwandfrei erreicht werden, aber auch solche, in denen dies überhaupt nicht der Fall ist. Wir haben öfters beobachtet, dass das Letztere immer dann eintritt, wenn eine bestimmte Zeit seit der – bei uns immer periodisch durchgeführten – selektiven Reinigung des Nickelbades vergangen ist, d. h. die Badverunreinigungen einen bestimmten Wert erreicht haben und in die Schicht in zu hoher Menge eingebaut werden. Vollständigkeitshalber ist dazu zu sagen, dass die Verunreinigungen aus zwei Quellen kommen. Einmal werden sie durch Elektrolyten eingeschleppt, zum anderen entstehen sie durch Auflösen der Anoden, Gestelle und herunter gefallener Teile, sind aber auch in den zugesetzten Salzen enthalten. Da wir als Lohnbetrieb in der Kupfer/NickelChrom-Straße verschiedene und auch stark schöpfende Teile beschichten, lässt sich dies offensichtlich nicht vermeiden. Wir überlegen deshalb, unsere galvanische Straße umzurüsten und mit Kaskadenspülen, Badabdeckungen, Spülregistern u.ä. auszustatten, um zumindest die Verschleppungen zu verringern. Alternativ könnten wir eine zweite Nickelwanne anschaffen, in der ein Elektrolytvolumen laufend selektiv gereinigt würde, so dass immer ein gereinigter Elektrolyt zur Verfügung stünde. Beides wären nicht unerhebliche Investitionen, im zweiten Falle kämen noch die Kosten für die dann wahrscheinlich dauernd laufende selektive Reinigung dazu. Bevor wir uns für diese, in beiden Fällen nicht unerheblichen Aufwendungen entscheiden, versuchen wir, möglichst viele Meinungen zu hören.

Auf der Grundlage der ELITEX®-Garne sind am TITV Greiz in den vergangenen Jahren verschiedene Entwicklungen auf dem Gebiet der gestickten Elektronik durchgeführt worden. Dazu zählen Themen zur Entwicklung einer Technologie zur galvanischen und elektrochemischen Modifizierung von vorstrukturierten partiell leitfähigen textilen Flächen, zur Anpassung des Stickgrundes an die Besonderheiten zur Kontaktierung von elektronischen Bauteilen, aber auch die gestickten elektronischen Schaltungen. ELITEX® ist ein leitfähiger, textil verarbeitbarer Polyamidfaden mit einer Ummantelung aus reinem Silber, die durch stromlose und galvanische Prozesse erzeugt wurde. Hinsichtlich gestickter, elektronischer Schaltungen können mit verfügbaren leitfähigen Stickfäden Leiterbahnabstände von 1,27 mm hergestellt werden. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel einer gestickten Schaltung, welche im TITV Greiz gemeinsam mit der UdK Berlin entwickelt wurde.//

On the basis of ELITEX® yarns, various developments in the field of embroidered electronics have been carried out at TITV Greiz in recent years. These include topics for the development of a technology for the galvanic and electrochemical modification of prestructured partially conductive textile surfaces, for the adaptation of the embroidery base to the special features for contacting electronic components, but also for embroidered electronic circuits. ELITEX® is a conductive, textile-processable polyamide thread with a coating of pure silver, which was produced by electroless and galvanic processes. With regard to embroidered electronic circuits, available conductive embroidery threads can be used to produce conductor spacings of 1.27 mm. Figure 1 shows an example of an embroidered circuit which was developed at the TITV Greiz together with the UdK Berlin.

Auch im 26. Jahr konnte das Leipziger Fachseminar (LFS), das am 7.2.2019 in Synergie mit den Messen Z und Intec stattfand, seine Konstanz unter Beweis stellen: Das Organisationsteam freute sich über die Teilnahme von 52 Ausstellern und fast 240 Teilnehmern.

Nach dem 25. LFS sind aus dem Organisationsteam einige Mitwirkende ausgeschieden. So u. a. die beiden bisherigen Moderatoren der Veranstaltung, so dass zwei neue Gesprächsleiter gesucht werden mussten. Als Moderator für das Vortragsprogramm bis zur Mittagspause konnte Professor Thomas Lampke, TU Chemnitz, Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik, und für den Teil nach der Mittagspause Dr. Olaf Boehnke, Sachverständiger für Umweltschutz, gewonnen werden. Beide waren die Wunschkandidaten des Organisationsteams und haben sehr souverän und locker durch das Vortragsprogramm geführt. Und, was sehr wesentlich ist, sie haben das Auditorium mitgenommen.

Korrosion befällt tagtäglich Bauteile in und an Autos, Windkraftanlagen oder Agrarmaschinen. Um diese Belastungen vorab zu simulieren, gibt es verschiedene Korrosionstests, die die Bauteile und deren Schutzschichten auf Herz und Nieren testen.//

Corrosion affects components in and on cars, wind turbines and agricultural machinery on a daily basis. In order to simulate these stresses in advance, there are various corrosion tests that put the components and their protective layers through their paces.

Galvaniken brennen häufiger, schneller und heftiger als es früher allgemein bekannt war und lange für möglich gehalten wurde. Der Zentralverband Oberflächentechnik (ZVO) veranstaltete daher in den letzten Jahren gut besuchte Informationsveranstaltungen und Brandschutzforen für die Galvanikbranche. In diesen Veranstaltungen wurden viele wertvolle und praxisnahe Informationen vermittelt. Seither wurde der vorbeugende Brandschutz in etlichen Galvaniken verbessert und insbesondere in den Betrieben, für die die Regelungen der Störfall- Verordnung gelten, wurden vielfach die Möglichkeiten Löschwasser zurückzuhalten deutlich verbessert.

Die in diesem Beitrag vorgestellte neue Silberlegierung mit einer außergewöhnlich hohen Anlaufbeständigkeit wurde von Johnson Matthey in der Schweiz entwickelt, während die Lizenzproduktion bei Wieland Edelmetalle in Pforzheim erfolgt. Die neue Legierung verzichtet dabei vollständig auf Kupfer als Inhaltsstoff und weist neben dem verbesserten Anlaufschutz auch eine weißere Farbe und verbesserte Verarbeitungseigenschaften im Vergleich zu herkömmlichem, kupferhaltigem Sterlingsilber Ag925/Cu auf.//

The new silver alloy with an exceptionally high tarnish resistance presented in this article was developed by Johnson Matthey in Switzerland, while Wieland Edelmetalle in Pforzheim produces the precious metals under license. The new alloy completely does without copper as an ingredient and, in addition to improved tarnish protection, also has a whiter colour and improved processing properties compared to conventional copper-containing sterling silver Ag925/ Cu.

Phosphor ist ein lebenswichtiger Rohstoff. Die welt- weit vorkommenden Lagerstätten sollen nach neuesten Erkenntnissen noch 320 Jahre ausreichen [1]. Zumeist liegt dieses Element in der Form von Apatit (Ca5(PO4)3 (OH, F, Cl)) vor. Die Lagerstätten befinden sich in China und den USA sowie in Nordafrika. Deutschland ist vollständig vom Import abhängig. Der Hauptanteil des Phosphors geht in die Düngemittelproduktion. Aber auch andere industrielle Anwendungen von Phosphorverbindungen schreiten immer weiter voran. So wird Phosphorsäure für die Metallbehandlung eingesetzt; Flammenschutzmittel enthalten Phosphorverbindungen, das Phosphatieren ist aus der Drahtindustrie bekannt [2].//

Phosphorus is a vital raw material. According to the latest findings, the deposits occurring worldwide will last another 320 years [1]. Mostly this element is present in the form of apatite (Ca5(PO4)3 (OH, F, Cl)). The deposits are located in China and the USA as well as in North Africa. Germany is completely dependent on imports. The majority of phosphorus is used in fertilizer production. However, other industrial applications of phosphorus compounds are also progressing more and more. Phosphoric acid is used for metal treatment; flame retardants contain phosphorus compounds, phosphating is known from the wire industry [2]

Galvanisches Abscheiden von Edelmetallen und neuere Entwicklungen

Galvanotechnisch interessante Metalle sind Palladium, Platin, Ruthenium, Rhodium sowie Silber und Gold, wobei die ersten vier Metalle unter dem Obergriff Platinmetalle zusammengefaßt werden können.
Die Platinmetalle sollen zunächst abgehandelt werden, da es neue Entwicklungen gegeben hat, um die begrenzten Anwendungsmögiichkeiten der entsprechenden Elektrolyte zu erweitern und auch gezielte Anforderungen der elektronischen Industrie besser erfüllen zu können.

Identische Farbwerte und höchste Qualität bei vergleichbaren Prozesskosten: Galvanisch verchromte Elemente stellen in vielen Bereichen ein hochwertiges Designelement dar. Die in der Galvanotechnik üblicherweise immer noch verwendeten Chrom(VI)-Elektrolyte werden jedoch gemäß REACh-Verordnung als ‚zulassungspflichtige Stoffe’ klassifiziert, sie gelten als umweltbelastend und karzinogen. Dem Spezialisten für Oberflächentechnik SurTec ist die Entwicklung eines Chrom(III)-basierten Verfahrens gelungen, das nicht nur in Farbe und Qualität überzeugt, sondern auch mit annähernd vergleichbaren Prozesskosten verbunden ist und mit geringem Aufwand in bestehende Anlagen integriert werden kann.

Die Fluoroboratbäder sind für die galvanische Metallabscheidung seit langer Zeit bekannt, deren Elektrolyte sauer sind. Folgende Elektrolyte werden behandelt und in Tabellenübersichten aufgezeigt; Blei/Zinn-Legierungen. Eisen, Indium, Kadmium, Kobalt, Kupfer, Nickel, Zink und Zinn.

Fluoborate solutions have since long established their definite place among acid solutions for electroplating. In this paper the author deals with the following electrolytes, summarizing their characteristics in respective tables: lead, lead/tin alloys, iron, indium, cadmium, cobalt, copper, nickel, zinc, and tin solutions.

Die Digitalisierung bietet auch in der Galvanotechnik große Potentiale. Besonders die Verwendung von anfallenden Daten zur Verbesserung der Elektrolytführung, der vorausschauenden Anlagenwartung oder Steigerung der Qualität stellen spannende Anwendungsgebiete dar. Der Artikel bietet eine Übersicht zu Chancen und Hemmnissen bei der Einführung der Industrie 4.0, erläutert häufig verwendete Begriffe und führt in das Themengebiet rund um die Datenerfassung, Datenanalyse und die Simulation ein. Abschließend werden anhand von Praxisbeispielen aus Projekten des Fraunhofer IPA, des IFF der Universität Stuttgart und des IWF der TU Braunschweig erste KMU-taugliche Lösungen für die digitale Transformation in der Galvanotechnik vorgestellt.

Die Anodisierung von Aluminiumlegierungen mit einem hohen Kupfer- oder Siliziumgehalt ist mit herkömmlichen Eloxalverfahren oft sehr schwierig. Insbesondere die Aluminium Materialgruppe der 2000er Legierungen weist einen hohen Kupfergehalt auf. Speziell diese Legierungen weisen die Tendenz auf, dass das Material während des Eloxalprozesses „verbrennt“. Das sogenannte „Verbrennen“ beschreibt einen sehr starken Rücklösungseffekt am Bauteil. Unterstützt wird dieser Effekt durch eine partielle Überhitzung und Spannungsspitzen an Bauteilkanten. Das Bauteil wird partiell angegriffen und aufgelöst. Im schlimmsten Fall kann das zu einer kompletten Zerstörung eines Bauteils führen.

-Teil 2- Die Metallisierung von Kunststoffen durch die Galvanik hat ein breites Anwendungsfeld. Dekor- und Zierelemente sowie Bedienkonzepte werden im Bereich des Automobilbaus, der Haushaltselektronik und Möbelindustrie gerne mit dieser Technologie umgesetzt. UV-Peroxid-Behandlung Abschließend ist die UV-H2O2-Oxidation als Vorbehandlungsmethode für das Chrom(III)-haltige Abwasser getestet worden. Hierfür ist eine Testanlage (s. Abb. 3) mit 15 L-Vorlagetank verwendet worden und nach verschiedenen Zeitabständen wurden Proben entnommen, welche anschließend durch Fällungsreaktion behandelt worden sind. Der Mechanismus bei der UV-Peroxid-Oxidation beruht auf einer komplexen Radikalkettenreaktion. Durch das UV-Licht wird Wasserstoffperoxid homolytisch gespalten und dadurch Hydroxylradikale gebildet (s. Reaktionsgl. 1). Diese starken Oxidationsmittel reagieren mit den Chrom(III)-Komplexen sowie den freien Komplexbildnern. Eisensalze katalysieren die Reaktion.

Untersuchungen und Ergebnisse zur Online-Konzentrationsüberwachung und Regelung von HNO3-HF-Edelstahl-Beizanlagen
Charakterisierung der Arbeitsbereiche von Mischsäure-Edelstahl-Beizanlagen und Festlegung der Anforderung an die Messtechnik
Charakterisierung der ausgewählten Edelstahl-Beizlinien
Zur Charakterisierung der typischen Arbeitsbereiche von HNO3-HF-Mischsäure-Edelstahlbeizanlagen (Beizbecken, Säurekreissysteme, Regenerat-Stapeltanks) wurden sowohl Analysen betrieblicher Proben im BFI-Labor durchgeführt als auch von den Beizanlagenbetreibern bereitgestellte Prozessdaten (typische Konzentrations- und Temperaturdaten, Sollwertbereiche) ausgewertet. Am BFI erfolgte die Bestimmung der Konzentrationen an freier HF, freier HNO3 und Gesamtmetallen mittels nasschemischer Titration an einem Metrohm-Analysesystem.

Pandemiebedingt fanden die ZVO-Oberflächentage diesmal mit reduziertem Zuhörerkreis und ohne Rahmenprogramme statt. Klimaneutralität: Klimaneutralität – das Thema kam auch auf den ZVO-Oberflächentagen gleich im ersten Block auf die Tagesordnung. Jan Mehlberg, MVV Enamic GmbH, stellte den Aufbruch in eine dekarbonisierte Zukunft vor. Durch den Klimawandel hat in den letzten Jahren ein gesellschaftliches Umdenken stattgefunden, damit der Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur gestoppt wird. Über die Erfassung der individuellen Verbrauchsstrukturen im Unternehmen, die Erstellung einer Klimabilanz, die Definition eigener Klimaschutzziele, aus denen die Maßnahmen festgelegt und letztendlich umgesetzt werden, gelangen Unternehmen Schritt für Schritt zur Klimaneutralität. In die Bilanzierung der Klimaziele gehören auch die vorgelagerten und nachgelagerten Aktivitäten des Unternehmens, eine besondere Rolle kommt der Logistik zu. Der Redner schlug vor, die Klimabilanz produktbezogen zu erstellen.

An die Nickelanoden werden die verschiedenartigsten Ansprüche gestellt, die eine gewisse Auswahl der Anoden in Bezug auf die gewünschten Eigenschaften notwendig machen. So sollen die Anoden möglichst rein sein. Nach deutschen Normen sollen Nickelanoden folgenden Reinheitsforderungen entsprechen:
Nickel u. Kobalt mindestens 99,0 %
Nickel allein mindestens 98,5 %
Eisen höchstens 0,055 %
Kupfer höchstens 0,25 %
Silicium höchstens 0,1 %
Mangan höchstens 0,01 %
Magnesium höchstens 0,05 %
Kohlenstoff höchstens 0,3 %
Zink höchstens 0,01 %

Die Bedeutung der Kontrolle des Stromflusses: Wenn Strom von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird, fließt der Strom in Wellenform. Genauso wie ein Licht, das mit einem solchen Strom betrieben wird, flackern würde, werden auch elektrochemische Prozesse beeinträchtigt, indem sie entweder verlangsamt oder gestoppt werden, wenn auch nur für Millisekunden – und für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. Dieser Artikel zeigt, wie die Schwankungsbreite dieser Wellen – hoch oder niedrig – einen erheblichen Einfluss auf die Homogenität und Streufähigkeit, die Beschichtungsqualität und die für die Metall-veredelung erforderlichen Ressourcen hat.
Numerische Messwerte zeigen Durchschnittsspannung an: Die Spannungsanzeige auf einer Gleichrichtertafel ist nur ein Durchschnittswert. Was wirklich zählt, ist der Prozentsatz der Nennspannung, der tatsächlich genutzt wird. Zum Beispiel entsprechen 7,3 V eines 18-V-Gleichrichters 40,4 %. Das Schaubild in Abbildung 1 zeigt, wie die Realität hinter diesem Durchschnitt aussieht und was tatsächlich passiert.

Bedeutete in der Vergangenheit Wirtschaftswachstum Mehrverbrauch von Energie und Rohstoffen, sind angesichts knapper werdender Ressourcen und explodierender Energiepreise neue Lösungen nötig. Der Ukraine-Krieg, das Russland-Embargo mit ausbleibenden Gaslieferungen und gestörte Lieferketten, Klimawandel, REACh, internationaler Wettbewerb, Fachkräftemangel – nie war es wichtiger, mit den Ressourcen hauszuhalten und Kosten und Emissionen zu senken. Schlüssel zum Erfolg ist die Digitalisierung, mit der durch Datenerfassung und -auswertung eine zeitnahe Prozesskorrektur möglich wird.

Haftfestigkeitsprobleme und Rauheiten von Zink-Nickel Schichten:
Wir lassen Stahlteile extern am Gestell Zink-Nickel beschichten. Der Grundwerkstoff ist 1.0503 nach EN 10277-2. Die Beschichtung soll nach DBL 8451.76 erfolgen. Die von uns beauftragte Galvanik beschichtet die Teile in einem alkalischen Bad und liefert immer wieder fehlerhafte Teile, wobei die Fehlerbilder recht unterschiedlich sind. Am häufigsten treten Abplatzer der Schicht auf. Diese zeigen sich an Kanten, Rändern und bevorzugt an mechanisch bearbeiteten Stellen. Blasen sind nicht zu erkennen. An denselben Flächen gibt es oft Rauheiten, diese Stellen weisen meist eine mattere, leicht dunklere Oberfläche auf.
Einige Teile weisen eine unschöne oder nicht einheitliche Optik auf. Dies zeigt sich in schwarzen Flecken und „Punktewolken“, wobei letztere rund ein Viertel der Oberfläche betreffen.

Nickel/Chromium electroplating is widely used in engineering applications, especially for decorative thin film plating, abrasion resistance, and corrosion protection. Depositions of metallic chromium from trivalent chromium electrolytes show a lower corrosion resistance than those from hexavalent baths. Therefore, this research work investigated the effect of anodic post-treatment on the corrosion behavior of conventional and micro-cracked chromium (III) based coatings with a series of evaluation methods for corrosion resistance. While the corrosion tests indicated reduced corrosion rates for conventional chromium (III) based coatings, no improvement was observed for micro-cracked chromium coatings.

The outstanding properties of titanium and titanium alloys make them an ideal manufacturing material for the production of components for aerospace, automotive and surgical implants, among others. However, bare titanium cannot meet all functional requirements. To further improve chemical, mechanical and biological properties, the surface of titanium is modified. This article reviews recent advances in titanium alloy electrolytic surface modification methods in 6 parts.
Owing to their high tensile strength to density ratio, high fatigue resistance, anti-magnetic properties, and ability to withstand moderately high temperatures without creeping, titanium alloys are ideally suited for manufacturing of structural components of aerospace systems. In addition, titanium alloys have superior resistance to many corrosive environments and excellent composite compatibility. Titanium has found a niche in many other industrial applications where light weight and good tribological and corrosion resistance properties are required, e.g., automobile, submarine vessels, and chemical plants.

Thoma Metallveredelung aus Heimertingen hat das EHLAVerfahren eingeführt, um das Beschichtungsspektrum auf XXLBauteile zu erweitern. Der Hartverchromer schlägt damit einen alternativen Wachstumspfad ein. Eingespannt in die Anlage rotiert die Teststange aus S235-Stahl, während das Pulver für das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweißen (EHLA) in einem Nebenraum der Fertigungszelle vorbereitet wird. Kurz darauf dringt ein gleißender Lichtstrahl aus dem Laserkopf, schmilzt einen kleinen Bereich an die Substratoberfläche funkensprühend auf und spritzt anschließend eine Schicht geschmolzenen Metallpulvers auf die Fläche – je nach gewünschter Oberflächeneigenschaft mit Eisen, Nickel, Carbid oder einer Mischung daraus.

Plasma electrolytic oxidation (PEO) is also known as micro arc oxidation (MAO), electrolytic plasma oxidation (EPO), micro plasma oxidation (MPO), micro arc discharge oxidation (MDO), anodic spark deposition (ASD) or spark anodization (SA). This technique has emerged as one of the most effective, a rather inexpensive and environmentally benign process to fabricate well-adherent ceramic oxide layers on valve metals.
Plasma electrolytic oxidation imparts improved microhardness, corrosion and wear resistance; tribological and heat radiation characteristics in many aggressive environments, and favourable topography for cellular proliferation. The process is carried out in mild aqueous alkaline electrolytes and as the coating also grows inwards, an extremely adhesive oxide coating on the substrate is formed. The process provides uniform coverage on complex shapes with well-controlled, predictable growth and superior edge protection.

Umweltbewusste Politiker wollen den Einsatz von PFAS-Chemikalien auf das notwendigste beschränken, Hersteller warnen zugleich vor einem umfassenden Verbot. Das in der EU diskutierte Verbot von Per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) wäre für Hightech-Industrien wie die Medizin- oder Halbleitertechnik eine enorme Bedrohung, mahnten mehrere Verbände. Fakt ist: PFAS sind Stoffe, die sich bereits auf dem gesamten Globus bis zur Antarktis in bedrohlichem Maße angereichert haben. Ein genauer Blick auf die Ewigkeitschemikalien ist daher angezeigt.
Bei PFAS handelt es sich um aliphatische organische Stoffe, bei denen an mindestens einem Kohlenstoffatom alle Wasserstoff-Atome vollständig durch Fluoratome ersetzt sind. Da sie und ihre Abbauprodukte in der Umwelt sehr persistent sind, heißen sie auch „Ewigkeits-Chemikalien“. Zu der Chemikaliengruppe der PFAS zählen geschätzt über 10.000 einzelne Substanzen, die in Alltagsprodukten wie Anoraks, Pfannen oder Kosmetik verarbeitet sind.

In Deutschland kommen Brandereignisse in Betrieben der Oberflächenbehandlungsbranche, vor allem Galvaniken, Eloxal- und Leiterplattenbetrieben, häufig vor. Zur Vermeidung großer Brandschäden und Umweltbelastungen kommen dem vorbeugenden Brandschutz und der Brandfrüherkennung eine Schlüsselrolle zu. Große Bedeutung hat das Thema auch mit Blick auf die Risikoabsicherung, denn Versicherungen sind inzwischen dazu übergegangen, sehr hohe Brandschutzanforderungen zu stellen, ungewöhnlich hohe Prämien zu fordern oder Betriebe der Oberflächenbranche gar nicht mehr zu versichern.
Für Betriebe der Oberflächentechnik in Deutschland handelt es sich oft um eine existentielle Frage. Dass sich diese Entwicklung auch in Frankreich, sogar mit stark steigender Tendenz, in den letzten Jahren so abzeichnet, wird durch eine Studie des französischen Umweltministeriums vom Juni 2022 bestätigt. Oberstes Augenmerk beim Brandschutz sollte darauf liegen, dass ein Brand erst gar nicht entsteht.

Die Erdwärme ist eine Energiequelle, mit der fossile Brennstoffe ersetzt und CO₂-Emissionen gesenkt werden können. Es gibt Technologien zur Nutzung geothermischer Energie, jedoch sind die Betriebsbedingungen in geothermischen Anlagen aufgrund der chemischen Zusammensetzung der hydrothermalen Flüssigkeiten und der hohen Temperaturen in vielen Fällen extrem korrosiv. Daher ist die Werkstoffauswahl auf der Grundlage einer vorausgehenden Werkstoffqualifizierung mittels Korrosionsuntersuchungen unerlässlich. Einführung: Geothermalwässer haben sehr unterschiedliche Zusammensetzungen, so dass die Auswahl der geeigneten Werkstoffe von Fall zu Fall neu vorgenommen werden muss. Zur Vereinfachung des Auswahlprozesses wurde das Korrosionsverhalten verschiedener hochlegierter Werkstoffe in unterschiedlichen synthetischen Geothermalwässern untersucht. Die synthetischen Geothermalwässer spiegeln die Bedingungen einiger Standorte mit geothermischem Potenzial in Deutschland wider. Werte von zwei Messstellen in Indonesien wurden ebenso hinzugezogen, da eine ähnliche Zusammensetzung auch für Geothermalwässer an Standorten in Deutschland zu erwarten ist.

Schutzschicht für elektrische Komponenten verbessert technische Eigenschaften

Bei Endoberflächen in der Elektronik, wie etwa von Steckverbindern, sind zunehmend Edelmetalleinsparungen gefordert. Die Schichten, die zu einem hohen Anteil aus Gold, Silber, Palladium und deren Legierungen bestehen, müssen weiterhin strenge technische Anforderungen erfüllen, selbst bei reduzierten Schichtdicken. // 

For final finishes in electronics, such as connectors, precious metal savings are increasingly required. The layers, which consist to a high proportion of gold, silver, palladium and their alloys, must continue to meet strictly technical requirements, even at reduced layer thicknesses.

Teil II: Weiterführung und Abschluss der Literatur- und Industrierecherche

Für großtechnische Anwendungen im Bereich der Oberflächentechnik bzw. der Galvanoformung wer- den heutzutage neben den klassischen Materialien Nickel, Kupfer, Chrom und den Edelmetallen auch vermehrt Legierungen eingesetzt, um entsprechende Anforderungen an die Beschichtungen besser erreichen bzw. gezielt beeinflussen zu können. Im Bereich der galvanischen Legierungsabscheidung nimmt die Erzeugung von Schichten aus Nickel-Phosphor (NiP) wohl den größten Umfang ein. Die Abscheidung von Nickel-Phosphor wird in der industriellen Galvanotechnik heute größtenteils mittels einem (außen)stromlosen Verfahren (chemisch Nickel-Phosphor, cNiP) auf chemisch-reduktiven Weg realisiert [1, 2]. Elektrolyte für die Abscheidung von chemisch Nickel-Phosphor wer- den in sehr großer Anzahl mit sehr unterschiedlicher Zusammensetzung und Arbeitsparametern angeboten. Die chemisch Nickel-Phosphor-Schichten kommen auf Grund ihrer Vorteile gegenüber anderen Schichtmaterialien in den vielfältigsten Bereichen der Elektronik, des Automobilbaus und der Telekommunikation allein oder im Verbund mit anderen Schichten zum Einsatz.

Verschleiß und Korrosion zählen zu den größten Ausfallrisiken stark beanspruchter Bauteile in zahlreichen industriellen Schlüsselanwendungen. Um dadurch ausgelösten Stillständen, Reparaturen oder Neuanschaffungen vorzubeugen, erhalten kritische Komponenten vor ihrem ersten Einsatz eine technische Beschichtung, die sie widerstandsfähiger gegen Abrasion und Korrosion macht. Als etablierte, funktionelle Beschichtung gegen Verschleiß und Korrosion ist Chemisch Nickel allen anderen galvanischen Verfahren deutlich überlegen. Die außenstromlos abgeschiedene Schicht erlaubt es, sogar sehr komplexe Geometrien, Innengewinde oder Passungen konturgetreu und mikrometergenau zu beschichten. Einsatz findet das Verfahren bei Bauteilen aus Stahl, Edelstahl, Buntmetall oder Aluminium.

Goldschichten stehen in diesem Jahr im Mittelpunkt der Fachliteratur über die galvanische und außenstromlose Edelmetallabscheidung. Schichteigenschaften wie Härte und Struktur sollen besser an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden, insbesondere in der Elektronik und Halbleitertechnologie. Unter anderem über neue Kompositmaterialien mit leitfähigen Polymeren und neue Elektrolytzusammensetzungen, wie zum Beispiel auf Basis ionischer Flüssigkeiten, wird berichtet. Immer häufiger werden Simulationen und Modellierungen eingesetzt, um das Verhalten bei der Abscheidung von Silber, Gold und den Platinmetallen zu beschreiben.

Diese Folge der Berichterstattungsreihe über die 55. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik 2016, 21. bis 23. September in Garmisch-Partenkirchen, fasst die Vorträge zum Kathodischen Korrosionsschutz, zur Bandgalvanisierung, Anwendungstechnik sowie Material- und Energieeffizienz zusammen.

Die Einführung bleifreier Elektronik wird durch die Verordnungen [1, 2] und den ständig wachsenden Anteil an umweltfreundlicheren Produkten vorangetrieben. Verschiedenste Alternativen zu Zinn-Blei als Schichtwerkstoff wurden auf ihre Tauglichkeit hin geprüft. Beispiele hierzu sind Zinn-Kupfer, Zinn-Silber und Zinn-Wismut. Keine dieser Legierungsschichten konnte sich als Ersatz zu Zinn-Blei behaupten, und in den meisten Bereichen der Elektronikindustrie wird heute Reinzinn als bevorzugte Alternative angesehen. Das Problem des Whiskerwachstums aus Reinzinnschichten ist bestens bekannt [3-5] und es wurden Anstrengungen unternommen, diesen Effekt durch praktische Gegenmaßnahmen zu vermeiden und die Whiskerbildung an kritischen Bauteilen wirkungsvoll zu unterdrücken [4, 6]. Der Fokus galt vor allem der Lead Frame-Beschichtung für Halbleiterapplikationen mit Mattzinn und niederem Kohlenstoffgehalt. Zunehmend stellt man aber auch Bedarf an Glanzzinn für Steckverbinder fest. Diese Schichten sollten geringste Neigung zur Whiskerbildung haben, gut lötbar und resistent gegen Verfärbung bei höheren Temperaturen sein sowie gute Reflow-Eigenschaften haben. Diese Merkmale werden durch den neuen Hochgeschwindigkeitselektroyt zur Abscheidung glänzender Zinnschichten erfüllt, der Prozess ist gesetzlich geschützt [7]. // 

The requirement for lead-free electronics has been driven by legislation [1, 2] and also by the incentive of increased market share for products with minimum adverse effect on the environment. Various alternatives to tin-lead as a component finish have been considered, for example other tin alloys such as tin-copper, tin-silver and tin-bismuth. None of these alloy deposits are ideal replacements for tin-lead and most sectors of the electronics industry now consider pure tin to be the preferred alternative to tin-lead. The problem of whisker growth from pure tin deposits is well known [3-5] and efforts have been made to understand the effect and to provide practical countermeasures to ensure freedom from whiskering in critical devices [4, 6]. The main focus has been on semiconductor lead frame applications which traditionally use matte finishes with very low carbon content, but there is now increasing demand for bright tin finishes for connector applications which also provide low whiskering behaviour combined with good solderability, resistance to discoloration at high temperatures and good reflow performance. These requirements are met by a new proprietary high-speed bright tin plating process [7]. The operating characteristics of this process and the properties of the deposits obtained are described here in some detail.