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Bericht über eine Veranstaltung der EFDS

Der Workshop

Der 17. Wörlitzer Workshop fand vom 6. bis 7. Juni 2016, einer langjährigen Tradition folgend, wieder in Wörlitz statt. Schwerpunktthema war diesmal „Schichthaftung – Anwendungsbeispiele aus der Praxis“. Etwa vierzig Teilnehmer waren in das landschaftlich schöne und kulturträchtige Wörlitz an der Elbe gekommen, das an einer zum UNESCO-Welterbe Dessau-Wörlitzer Gartenreich zählenden Teichlandschaft liegt. Die Gartenanlage war von Fürst Leopold III. Friedrich Franz von Anhalt-Dessau (1740–1817) in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts angelegt worden, Sie bot auch einen schönen Rahmen für die im Rahmen der Veranstaltung abgehaltene Abendgondelfahrt, auf der wieder alte Kontakte gepflegt und neue geknüpft werden konnten.

Das Abtragen von Atomen oder Atomgruppen eines Festkörpers von seiner Oberfläche durch Beschuss mit hochenergetischen Ionen (z.B. Ar+) wird als Sputtern (Kathodenzerstäubung) be-zeichnet. Über diesen Effekt berichtete erstmalig 1852 der englische Physiker Sir William Robert Grove (1811 bis 1896), Jurist und Physikochemiker. Er gilt neben Christian Friedrich Schönbein auch als „Vater der Brennstoffzelle". Eine der ersten Anwendungen war damals das Beschichten von Spiegeln, die Zerstäubung wurde aber schon bald vom Verdampfen abgelöst. In den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts erfolgten umfangreiche physikalische Untersuchungen dieses Phänomens, das Sputterverfahren fand aber erst in den siebziger Jahren als eigenständige Technologie seinen Platz unter den Dünnschichtverfahren. Am Ende des zwanzigsten Jahrhunderts hat es dann, durch die gesteigerte Reproduzierbarkeit und den großen Bedarf an Metallschichten (z.B. in der Mikroelektronik), stark an Bedeutung gewonnen. Heute ist die Beschichtung mittels Sputtern sowie seiner Weiterentwicklung, dem HIPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering) ein fester Bestandteil vieler Produktionsprozesse mit zunehmender Anwendungsbreite.

Masseänderung der beschichteten und unbeschichteten X20-Proben nach der Korrosion

Abbildung 5 zeigt die Masseänderung der unbeschichteten und der 4fach beschichteten X20-Probe nach der Auslagerung in H2O-CO2-O2-SO2 bei 600°C für 1000h. Der Massegewinn der unbeschichteten X20-Probe ist viermal höher als der der beschichteten X20-Probe. Demnach schützt die mittels Tauchen aufgebrachte Aluminiumoxidschicht den Stahl X20 gegen Korrosion unter Oxyfuel-Bedingung.

Der geringe Massezuwachs der beschichteten X20- Probe lässt sich mit dem unbeschichteten Be-reich (Abb. 5) erklären, der durch das Fixieren der Probe am Dip-Coater entsteht. Während des Korrosionsexperiments oxidiert die unbeschichtete Fläche. Dieser Bereich umfasst ca. 20 % der gesamten Probe und entspricht demzufolge annähernd dem Massezuwachs der beschichteten Probe. Somit würde der Massezuwachs einer durch Tauchen vollständig beschichteten X20-Probe bei ~70% liegen.

Selten war ein Thema so präsent in der öffentlichen Wahrnehmung wie das Thema „Energie". In der derzeitigen Diskussion geht es um die Gewährleistung einer ökonomisch und langfristig sicheren Stromversorgung natürlich bei Beachtung ökologischer Ziele. Erneuerbare Energieträger sollen die Kernenergie ersetzen und die fossilen Energieträger entlasten. Nach der Fukushima Katastrophe im März 2011 beschloss die Bundesregierung, bis Ende 2022 alle Atomkraftwerke abzuschalten. Auch angesichts des zur Neige gehenden Erdöls und Erdgases muss nun ein neuer Weg zur Energieerzeugung, aber auch des -verbrauches beschritten werden.

Zwischenlagern vor dem Galvanisieren

Frage: Aus bestimmten Gründen lagern wir fertig be-arbeitete Bauteile aus Stahl, die erst nach dem Komplettieren mit anderen galvanisch beschichtet werden, zwischen. Obwohl wir ihre Oberfläche in einer nitrithaltigen Lösung passivieren, setzt sich doch manchmal Rost, vorwiegend in Sacklöchern und Spalten, an. Beizen ist wegen der Maßgenauigkeit der Teile unzulässig. Was können wir tun?

Industrie 4.0 – Auch für die Galvanotechnik?

Ein wichtiges Thema der Interfinish Konferenz in Peking, China (20. – 22. September 2016) war die Bedeutung der Industrie 4.0 Initiative. Dieses Thema wird insbesondere auch sehr stark von deutscher Seite betrieben und soll vor allem der Erhöhung der Produktionseffizienz und zur weiteren Sicherung der Produktqualität dienen.

Wasser an Grenzflächen

Aus sechs Ländern haben vierzehn Autoren einen Review-Artikel zum Thema Wasser an Grenzflächen veröffentlicht. Es ist bekannt, dass die Grenzfläche zwischen Wasser oder wässrigen Lösungen und Sub- strat eine kritische Rolle bei verschiedenen technologischen Verfahren und in der Umwelt spielt. Bei galvanotechnischen Verfahren spielt die flüssig/feste Grenzfläche eine kritische Rolle. Ultrahochdünne Wasserfilme bedecken hydrophile Oberflächen bei atmosphärisch relativer Luftfeuchtigkeit. Die Flüssigkeit/Dampf Grenzfläche bestimmt die Aufnahme und Freisetzung von seltenen Gasen durch den Ozean und Tröpfchen aus den Wolken. In den Review-Artikeln sind die jüngeren Ergebnisse der theoretischen und experimentellen Forschungen beschrieben worden. Auch offenstehende Fragen wurden diskutiert.

„Novel electrochemical technologies in material science for applications in information and energy technology (NEAT)"

Vom 24. bis 26. September 2016 fand im Jagd- und Berghotel Gabelbach bei Ilmenau der Deutsch-Koreanische Workshop „Novel electrochemical technologies in material science for applications in information and energy technology“ (NEAT) statt. Die Veranstaltung wurde vom Fachgebiet Elektrochemie und Galvanotechnik (FG ECG, Prof. Andreas Bund) der TU Ilmenau und vom Korea Institute of Materials Science (KIMS, Dr. Kyu-Hwan Lee) organisiert.

Alle Augen auf Amerika

In nur wenigen Wochen, am 8. November, werden die Amerikaner zu den Urnen gehen und ihren nächsten Präsidenten wählen. Die aufmerksamsten unter den Amerikanern sind sich einig, dass es seit Menschengedenken keine schlechtere Auswahl an Kandidaten gegeben hat. Donald Trump ist ein Monster. Er hat Frauen beleidigt, er hat Mexikaner beleidigt, indem er sie als Vergewaltiger und Drogensüchtige bezeichnete, er hat Moslems beleidigt, er hat Kriegshelden wie Senator John McCain beleidigt, der in Vietnam gefoltert wurde, und das Andenken an einen muslimischen Armeeoffizier, der im Kampf für die USA gefallen war. Er hat seine Widersacherin, Hillary Clinton, eine Kriminelle genannt. Er verspricht, eine Mauer zu bauen, die Amerika von Mexiko trennen und so illegale Einwanderung verhindern soll. Er sagt, Mexiko würde dafür bezahlen, und doch wurde bei dem Treffen mit dem Präsidenten von Mexiko keine Silbe davon erwähnt. Acht Stunden später sprach Trump in Arizona und widersprach allen Aussagen, die er beim mexikanischen Präsidenten gemacht hatte. Sein zentraler Slogan lautet „Amerika wieder stark machen“, aber er liefert keinerlei Hinweis darauf, was er damit meint und wie er plant, dies zu erreichen.

REACh hat einen einfachen Grundgedanken: Das Risiko soll reduziert werden und daher müssen alle potentiell gefährlichen Substanzen substituiert werden – und sollte es ggf. keine Alternativen geben, so muss die Industrie dies beweisen. Das verringert den Zeiteinsatz und die nötige Eigenleistung der Behörden enorm. Doch es lohnt sich immer, Vereinfachungen zu hinterfragen. Denn oft genug wird durch zu stark vereinfachende Grundannahmen das Endergebnis verfälscht.

Mit einem neuen Besucherrekord von 605 Teilnehmern starteten am 21. September 2016 im Kongresszentrum Garmisch-Partenkirchen die diesjährigen Oberflächentage des Zentralverbandes Oberflächentechnik. Auch das am folgenden 22. September beginnende Vortragsprogramm konnte sich sehen lassen: In teilweise 5 Vortragssträngen wurden mehr als 70 Fachvorträge angeboten.

Galvanische Edelmetallbeschichtung von Elektronikkontakten in der DDR – Ein Rückblick

Am 1.04.1960 wurde im Edelmetallverarbeitungsbetrieb Halsbrücke bei Freiberg die Abteilung Edelmetallchemie gegründet. Sie bestand aus den Bereichen Edelmetallgewinnung und -scheidung, Edelmetallsalze und einer Galvanik (Abb. 1). Die Galvanik war dabei völlig neu aufgebaut worden und begann mit einem Meister und zwei ungelernten Arbeitskräften. Es wurden Starkstromschaltstücke und Kontakte versilbert, Zahnstifte vergoldet und Kontaktniete aus Silber rhodiniert. Die apparative Technik bestand vorwiegend aus Galvanisier-Glocken und Galvanisier-Trommeln. Seit der Berlin-Krise 1958 propagierte die Partei- und Staatsführung der DDR eine Politik der „Störfreimachung“. Sie forderte industrienahe Forschung und den Nachbau dringend benötigter Ausrüstungen in Eigenleistung. Da die „Störfreimachung“ auch für die Wissenschaften galt, war auch der Import westdeutscher Literatur erschwert. Das führte dazu, dass die Freiberger Wissenschaftler sogar eigene Lehrmittel entwickelten und neue Lehrbücher schrieben.

Risikomanagement

Fortsetzung aus „Galvanotechnik" 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9/2016

Risikomanagement ist von der Sache her nichts Neues und wird in der Galvanik schon an vielen Stellen betrieben. Eine der größten Risikoanalysen auf dem Gebiet des UMS fand in vielen Galvaniken mit der Einführung der Störfallverordnung statt: wird planmäßig vorbeugende Instandhaltung betrieben, wird das Ausfallrisiko der Anlagen eingeschätzt und die entsprechenden Teile durch Ersatzteile erneuert, um das Ausfallrisiko zu senken? // 

Risk management, in principle, is nothing new. In galvanotechnics it is used already in numerous places. One of the largest risk analyses in the realm of UMS in many galvanic processes took place in connection with the introduction of the Hazardous Incident Directive. If a regularly scheduled proactive maintenance is carried out the failure risk of facilities can be estimated, and the pertaining components replaced by spare parts to lower the risk of failure.

Immer strenger werdende Regularien der Politik machen einen effizienten Umgang mit allen Ressourcen erforderlich. Eine der vielversprechendsten Möglichkeiten, um ressourcenschonend – also effizient – Produkte herzustellen, ist der Leichtbau. Dieser ist genauso hilfreich, um Produkte für die Nutzungs- phase des Produktlebenszyklus zu optimieren. In vielen Industriebereichen sind die Leichtbaukonzepte und -technologien nicht mehr zu umgehen. Neben der werkstoffgerechten Konstruktion fällt auch immer öfter die Entscheidung metallische Werkstoffe durch Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) zu ersetzen. FKV sind zumeist in Bauteilen im Einsatz, bei denen es darum geht, möglichst die strukturelle Integrität aufrecht zu erhalten. Solche Bauteile sind beispielsweise Monocoques, Rahmenstrukturen oder Verkleidungsteile. Gerade hier ist es notwendig Anschluss- und Fügestellen einzugliedern, um beispielsweise den Zusammenbau zu ermöglichen. Die Klebeverbindung hat sich in der Faserverbundbranche als technisch optimal herausgestellt, da nämlich auch der Werkstoff mikromechanisch eine Verklebung von Fasern und Fasersystemen darstellt. Die Klebetechnologie auch für weitere Schritte in der Prozesskette der Produktentstehung zu nutzen, ist deswegen technisch gewünscht.

We explored the combustion synthesis of multicomponent ceramics in the Cr-Al-Si-B system for PVD targets, with special emphasis on the effect of green composition and initial temperature (T0) on burning velocity (U) and combustion temperature (Tc). An increase in T0 led to a proportional growth in Tc and U. The measured effective activation energies of combustion (Eeff) afforded to assume that the combustion mechanism remained the same within the range of T0 = 293 to 753 K and to suggest some mechanistic details for combustion of individual green compositions. For green mixtures with low Al content, the combustion proceeds through solid-state and gas-transport reactions yielding chromium silicides and chromium borides, reactive diffusion being a limiting stage (Eeff  = 290 kJ/mol). In case of high Al content, the combustion is controlled by dissolution of Cr particles in melted Al (Eeff = 110 kJ/mol). The synthesized ceramic composites containing CrB, Cr5Si3, (Cr,Al)Si2, and Cr4?Al11 exhibited good physicomechanical properties and excellent resistance to high-temperature oxidation. / /

Wir haben die Verbrennungs-Synthese einer Mehrkomponentenkeramik im Cr-Al-Si-B-System für PVD-Targets untersucht, mit speziellem Fokus auf dem Effekt der grünen Komposition und der Anfangstemperatur (T0) auf die Abbrandgeschwindigkeit (U) und die Verbrennungstemperatur (Tc). Eine Erhöhung von T0 führte zu einem proportionalen Anstieg von Tc und U. Die Messung der effektiven Aktivierungsenergien der Verbrennung (Eeff) führte uns zu der Annahme, dass der Verbrennungsmechanismus im Bereich T0 = 293 bis 753 K gleich blieb, und zum Vorschlag einiger mechanistischer Details für die Verbrennung bestimmter grüner Kompositionen. Für grüne Mischungen mit geringem Al-Gehalt durchläuft der Verbrennungsprozess Feststoff- und Gastransport-Reaktionen und ergibt Chromsilizide und Chromboride, mit der reaktiven Diffusion als limitierendem Schritt (Eeff = 290 kJ/mol). Bei hohem Al-Gehalt wird die Verbrennung durch die Auflösung von Cr-Partikeln im geschmolzenen Al (Eeff = 110 kJ/mol) kontrolliert. Die synthetisierten Keramik-Verbundstoffe mit Anteilen von CrB, Cr5Si3, (Cr,Al)Si2 und Cr4 Al11 zeigten gute physikalisch-mechanische Eigenschaften und ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber der Oxidation bei hoher Temperatur.