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1 Zur Situation

1.1 Zum Bereich der Oberflächentechnik

Der zunehmend erkennbarere aufkommende Abfallnotstand nicht nur in der Bundesrepublik Deutschland zwingt den Gesetzgeber zu ungewohnten und auch unpopulären Maßnahmen. Rücknahmeverordnungen für Altöl, Halogenkohlenwasserstoffe, Verpackungen, weitere sind geplant, werden zu einer neuen Betrachtungsweise führen, der das Verursacherprinzip zugrunde liegt. Nun ist der Hausmüll und der hausmüllähnliche Gewerbeabfall hinsichtlich des Gesamtaufkommens der wesentliche Anteil. Aus den Industrieabfällen wird bereits aus wirtschaftlichen Gründen der Rohstoffanteil rückgewonnen, der kostengünstig wiederverwertbar ist. Dennoch verbleibt ein erheblicher Anteil beim späteren Abnehmer und fällt dort als Sondermüll an. Hierzu zählen z. B. auch die Phosphatier-, Lack- und Galvanikschlämme, die aus den eingesetzten Betriebsmitteln resultieren und teilweise erhebliche Probleme bei der Entsorgung bereiten.

Die galvanische Metallabscheidung war in der Vergangenheit ein relativ umweltbelastendes Produktionsverfahren, da aus diesem Bereich erhebliche Schwermetallfrachten in die Gewässer gelangten. Zusätzlich fallen bei den Galvaniken erhebliche Mengen produktionsspezifischer Rückstände, sogenannte Galvanikschlämme, an, und zwar in einer Größenordnung von rund 100 000 t/a.
Dieser Galvanikschlamm ist zu einem großen Teil ein vermeidbarer branchenspezifischer Abfall. Der Sonderabfall fällt in Verbindung mit der Reinigung von Abwasser an, das beim Galvanisieren entsteht. Wenn heute Sparsamkeit beim Umgang mit Wasser geboten ist und Abfall vermieden werden soll, vollzieht sich ein technologischer Wandel, der in die richtige Richtung führt, weil er dazu beiträgt, die Probleme in den Umweltbereichen Wasser und Abfall schneller und wirksamer zu lösen.

Zusammenfassung relevanter Bestimmungen

Die 2. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (2. BImSchV) wurde novelliert und tritt voraussichtlich am 1. 3. 91 in Kraft.
Da in zahlreichen Betrieben der Oberflächentechnik weiterhin halogenierte Kohlenwasserstoffe für die Entfettung eingesetzt wer- den, ist die Novelle dieser Verordnung von großer Bedeutung. Zahlreiche Bestimmun- gen wurden überarbeitet und verschärft. Durch diese Veränderungen sind mit Sicherheit alle bestehenden Anlagen betroffen und müssen durch technische Änderung inner- halb von zwei Jahren an die Bestimmungen der neuen Verordnung angepaßt werden.
Die Bestimmungen, die den Einsatz von Textilreinigungsmaschinen betreffen, sind in den nachfolgenden Betrachtungen nicht berücksichtigt.

Interessantes aus dem Angebot der Fa. LAR Analytik & Umwelt Meßtechnik GmbH

Umweltschutz wird in unserer Zeit vorrangig durch die Meß- und Analysentechnik bestimmt. Gelingt es einem öffentlichen Institut, z. B. einer Hochschule, mit Hüte eines neuentwickelten Meßverfahrens einen neuen Parameter bzw. einen bereits bekannten mit höherer Sensibilität zu messen, so dauert es erfahrungsgemäß nicht lange, und wir finden ihn in einer Vorschrift als einzuhaltenden Grenzwert wieder. Es folgt die Notwendigkeit, nun auch im Fertigungsbereich von Industrie und Gewerbe, diesen Parameter kontrollieren zu müssen, um sicherstellen zu können, daß die Grenzwerte eingehalten werden.

Bericht von Cornelia Petermann über ein Seminar
der Technischen Akademie Esslingen am 24./25. Oktober 1990 in Berlin

Fortsetzung aus Heft 2/90

Ultrafiltration, Reversosmose, Extraktion

Dr. Klockner, Frankfurt, beschrieb in seinem Vortrag Theorie und Anwendung von Ultrafiitration und Reversosmose einerseits und Extraktionsverfahren andererseits. Ultrafiitration und Reversosmose stellen Verfahren dar, mit denen verdünnte Lösungen bei minimalem Energieeinsatz aufkonzentriert werden können. Durch Aufbringung eines Druckes, der über dem osmotischen Druck der konzentrierten Lösung liegt, wird das Wasser der Lösung durch eine semipermeable Membran gepreßt; die größeren ionen, Moleküle, Kolloide oder emulgierte Teichen werden an dieser weitgehend zurückgehalten.

Am 1. Januar 1990 trat in Erfüllung des § 7a WHG die allgemeine Rahmenverwaltungsvorschrift über Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer in Kraft. Der zugehörige Anhang 40 - Metallbearbeitung, Metallverarbeitung - enthält allgemeine und auch spezielle Anforderungen nach dem Stand der Technik.
Danach darf Abwasser nur eingeleitet werden, wenn seine Schadstofffracht durch folgende Maßnahmen gering gehalten wird:
- Behandlung von Prozeßbädern mittels geeigneter Verfahren wie Membranfiltration, Ionenaustauscher, Elektrolyse, thermische Verfahren, um eine möglichst lange Standzeit zu erreichen 

- Rückhalten von Badinhaltsstoffen mittels geeigneter Verfahren wie verschleppungsarmer Warentransport, Spritzschutz, optimierte Badzusammensetzung 

- Mehrfachnutzung von Spülwasser mittels geeigneter Verfahren wie Kaskadenspülung, Kreislaufspültechnik mittels Ionenaustauscher 

- Rückgewinnen oder Rückführen von dafür geeigneten Badinhaltsstoffen aus Spülbädern in die Prozeßbäder 

- Rückgewinnen von EDTA aus Chemisch-Kupferbädern und deren Spülbädern 


In der Praxis kann es verkommen, daß im Absetzbecken oder auch erst im Vorfluter eine unzulässige Cr(VI)-Menge festgestellt wird, obwohl die analytische Kontrolle bei der Abwasserbehandlung unmittelbar nach der Reduktion negativ war. Dabei ist kein einziger Fall bekannt, bei dem unter den Bedingungen eines Wasserlaufs eine Cr(lll)-Oxidation ein- getreten wäre.
Bekannterweise erfordert ein genügend schneller und vollständiger Verlauf der Reduktion einen relativ niedrigen pH-Wert, der im übrigen für die Abwasserbehandlung auch genau vorgeschrieben wird. Bisher ist jedoch kein pH-Wert bekannt, bei dem die Reduktion überhaupt nicht erfolgt, bzw. so langsam verläuft, daß sie im technischen Sinne ohne Bedeutung ist.

Probleme bei der Entsorgung

Sonderabfälle fallen heute in fast allen Bereichen der Industrie- und Gewerbebetriebe an. Auch im Bereich der Haushalte entstehen durch unverbrauchte Farben, Reste von Haushaltreinigern und Pflanzenschutzmitteln etc. Sonderabfälle.
Unter den Sonderabfällen versteht man alle jene Abfälle, die nicht zusammen mit Hausmüll entsorgt werden können. Das heißt, für deren Entsorgung sind besondere Einrichtungen notwendig. Wie solche Behandlungs- anlagen ausgerüstet, wie sie betrieben werden müssen, ist geregelt und bekannt. Das Hauptproblem ist heute, Standorte zu finden, um solche Anlagen errichten zu können.

1 AOX, ein neuer Parameter


Mit der Begrenzung der AOX-Konzentration im Rahmen der aktuellen Wassergesetzgebung wurde ein gegenüber bisherigen für den Oberflächentechniker neuartiger Grenzwert fixiert. Es handelt sich um einen Summenparameter, d.h. um die Summe einer ganzen Stoffreihe unterschiedlicher Struktur. Ihre einzigen gemeinsamen Charakteristika sind ihre Adsorbierbarkeit und ihr Gehalt an organisch gebundenem Halogen. Dem Oberflächentechniker sind zu dieser Gruppe gehörende Stoffe aus der Reinigung und Entfettung mittels Tri, Per usw. bekannt. Über die Kondensate gelangen aufgrund der Löslichkeit merkliche AOX-Mengen in die Abwässer, wenn bei der Kondensatableitung nicht entsprechende Maßnahmen wie Kondensatkreislaufführung oder Strippeinrichtungen vorgesehen werden.

Dioxin ist Gift – Dioxingehalt in Fischen höher als im Fleisch – Dioxin auf Spielplätzen – PVC führt zu Dioxin-Emission-Dioxin-Gefahr bei der Sondermüllverbrennung – Dioxin - Dioxin - Dioxin! Dioxin ist zu einem Schlagwort geworden, mit dem sich viele Aktivitäten spontan bremsen lassen. Grüne Politiker verwenden es als Argument gegen die Errichtung unerwünschter Produktionsanlagen. Journalisten wissen damit zugkräftige Überschriften zu gebären. Für den Bürger stellt es sich als unsichtbares Schreckgespenst dar, das unsere Gesundheit aufs höchste zu bedrohen scheint.

Chromatieren einer Mg-Li-Legierung

Frage: Bei der Herstellung von speziellen Teilen für ein Raumfahrtprogramm sollen wir auf Wunsch unseres Kunden jetzt von der handelsüblichen Magnesiumlegierung MgAI16Zn auf eine neue Magnesium-Lithium-Legierung mit 10-13 % Li umstellen. Das neue Material soll ein günstigeres Festigkeits-/Gewichtsverhältnis sowie eine Reihe weiterer vorteilhafter physikalischer Eigenschaften haben als das bisherige. Die fertigen Teile müssen chromatiert werden. Bisher haben wir zur Zufriedenheit unseres Abnehmers eine handelsübliche Chromatierung eingesetzt. Wenn wir das neue Material in dieser Chromatierung behandeln, wird die Oberfläche stark angegriffen und es bildet sich keine oder eine nur unzureichende Schicht, bei der vorgeschriebenen Prüfung in der Feuchtigkeitskammer erreichen wir die gewünschten Werte nicht. Unsere Versuche, ein anderes, für diese Legierung geeignetes Verfahren zu kaufen, sind fehlgeschlagen; offensichtlich wird diese so selten eingesetzt, daß kein kommerzielles Verfahren existiert. Können Sie uns einen Hinweis geben?

Bericht von einer Veranstaltung der Technischen Akademie Esslingen am 12./13. November 1990 in Ostfildern

Heute werden etwa 95 Prozent aller aus der wäßrigen Phase abgeschiedenen Metallüberzüge elektrolytisch erzeugt, nur fünf Prozent werden dagegen chemisch, d.h. strom- los abgeschieden. Im Jahre 1989 wurden in der Bundesrepublik Deutschland 115 Tonnen Nickel chemisch abgeschieden (weltweit 1700 Tonnen), 45 % davon auf Kunststoff, 55 % auf Stahl und Buntmetalle. Umgerechnet entspricht dies einem Umsatz von 30 Millionen DM. Vergleiche mit früheren Jahren erlauben den Schluß, daß in der Zukunft mit einer weiteren Vergrößerung des Anteils von Chemisch-Nickel zu rechnen ist.

Die Leistungsfähigkeit heutiger Präzisionswerkzeuge hängt zum größten Teil von der Qualität der Beschichtung ab. Vorschubgeschwindigkeiten und Standzeiten von Werk- zeugen werden - abhängig vom Beschichtungswerkstoff - um ein Vielfaches gegenüber dem unbeschichteten Werkzeug erhöht.
Mindestens 50 % der Gesamtqualität eines Präzisionswerkzeugs werden durch den Fertigungsschritt PVD-Beschichtung erreicht. Die keramikähnlichen PVD- (Physical Vapour Deposition) Beschichtungen wie TiN, TiCN oderTiAIN werden im Hochvakuum mit Plasmaunterstützung aufgedampft (Abb. 1-2). Um eine gleichmäßige und hochwertige Qualität zu gewährleisten mußten die bisher handgesteuerten PVD-Anlagen vollkommen modernisiert werden.

Aller Fortschritt in der Technik ist eng mit der Korrosionsforschung verbunden. Modifizierte Werkstoffe, neue Einsatzgebiete mit höheren Anforderungen sowie ein steigendes Sicherheits- und Qualitätsbewußtsein stellen auch weitaus höhere Ansprüche an die Kenntnis der Korrosionsvorgänge und an die Praxis des Korrosionsschutzes. Über Ergebnisse des Forschungs- und Entwicklungsprogrammes „Korrosion und Korrosionsschutz“ wurde auf einem Symposion der DECHEMA (8. bis 11. Oktober 1990 in Lahn- stein) referiert und diskutiert.

Hier irrte Prinz Charles


Prinz Charles, der als einer der führenden „Grünen“ Englands gilt, irritiert manchmal die Industrie mit seinen Äußerungen. So mißbilligte er z. B. kürzlich die Verkippung von Klärschlamm auf See und schlug statt dessen vor, er sollte auf landwirtschaftliche Nutzflächen verbracht werden. In einer neueren Studie der Rothampstead Agricultural Sation wurde jedoch festgestellt, daß der Boden - besonders durch Schwermetalle - auf Tausende von Jahren geschädigt werden kann. Auf eine Testfläche wurde 1942 bis 1961 Klärschlamm in regelmäßigen Abständen aufgebracht. Die Ergebnisse zeigen, daß 85 % der Schwermetalle in der oberen 30 cm dicken Bodenschicht zurückgehalten wurden.

Neben dem Einsatz von EDV zur Steuerung von Maschinen und Anlagen wird die Unterstützung des Produktionsprozesses durch kommerzielle EDV-Anwendungen immer wichtiger. Differenzierte und umfangreiche Informationen, die für die qualitative Bearbeitung von Kundenaufträgen benötigt werden, müssen „auf Knopfdruck“ oder auftragsbezogen jederzeit abrufbar sein. Die Betriebsleitung braucht Informationen über Auftrags- bestand, Liefertermine, Auslastung, Bearbeitungszeiten, Fertigungsergebnisse etc., um den Produktionsprozeß optimal überwachen und steuern zu können.

Metallische Objekte lassen sich dadurch vor Korrosion schützen, daß man sie in flüssigem Metall taucht. Solche Tauchbäder enthalten neben dem Überzugsmaterial noch einen Vermittler - das Stoffaustauschmittel, vorzugsweise Calcium. Es kommen aber auch Ca-Legierungen in Verbindung mit Silber, Kupfer, Zinn, Zink oder Blei zum Einsatz. Der Diffusionswerkstoff besitzt im Vermittlermedium nur eine begrenzte Löslichkeit, so sind z. B. Cobalt und Chrom Beispiele für Materialien begrenzter Löslichkeit. Nickel und Aluminium besitzen hingegen eine sehr hohe Löslichkeit in Calcium.
Die Länge der Tauchbehandlung hängt von der Löslichkeit des Diffusionsmaterials, das den Übergang zum metallischen Substrat bewirken soll, ab. Bel einer Löslichkeit von nur 0,1 % ist bereits eine schnelle Abscheidung des schmelzflüssigen Metalls möglich. Zu den veränderlichen Prozeßfaktoren gehören die Temperatur, die Zusammensetzung des Bades und der Luft über dem Schmelzbad, die Behandlungsdauer, das benutzte Abschreckmedium und die Partikelgröße eines jeden Stoffes, der im Austauschmittel löslich ist.

1 Einleitung


In den meisten Fällen der praktischen Anwendung galvanischer Prozesse wird angestrebt, solche Schichten abzuscheiden, deren Dicke an allen Stellen der Oberfläche gleich ist. Dies ist bekanntlich umso schwieriger, je komplizierter die geometrische Form des zu beschichtenden Teils ist. In Vertiefungen, Löchern und an anderen Steilen, die von der Anode weiter entfernt sind, wird weniger Metall abgeschieden; an zur Anode näheren Steilen, d. h. beispielsweise Spitzen oder Kanten, dagegen mehr.
Die geometrischen Gegebenheiten des Systems Kathode/Anode bestimmen die sogenannte primäre Stromlinienverteilung, d. h. den Hauptfaktor, der für die Gleichmäßigkeit des Überzugs verantwortlich ist. Diese primäre Unterteilung der Oberfläche kann durch eine-auch periodische-Änderung der Anodenanordnung, durch Hilfsanoden, Abschirmungen und ähnliche Maßnahmen beeinflußt werden.

Die spezifischen Technologien der galvanischen Beschichtung, die damit verbundenen Kosten und die erforderlichen Eigenschaften der galvanischen Überzüge stellen eine Reihe von Anforderungen an die Beschaffenheit der Ausgangsteile. Aus den zahlreichen Anforderungen sollen hier die drei wichtigsten besprochen werden: der Werkstoff, die geometrische Form und die Kantengestaltung am Werkstück.