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Auch bei sterilem Wasser können nach dem Trocknen von Teilen Probleme durch Bildung sichtbarer Fremdschichten (Wasserflecken) auftreten. Häufig lassen sich diese „Flecken“ durch anorganische Wasserinhaltsstoffe erklären, die durch geeignete Ionentauscher in der Wasser- bzw. Kreislaufwasseraufbereitung in der Regel so weit beherrscht werden, dass in gut gewarteten Anlagen keine nennenswerten Störungen durch anorganische Stoffe auftreten. Je nach Prozess kommen zu anorganischen Interferenzen jedoch auch organische und mikrobiologische Störeffekte dazu. Mikrobiologische Einflüsse sind in der Regel leicht zu erkennen (Schleimbildung, Kultivierungsschnelltest) und durch verschiedene Techniken (Bioziddosierung, UV-Desinfektion) gut zu beherrschen. Die Eingrenzung von organischen „Wasserflecken“ hingegen ist eine analytische Herausforderung. Mit Hilfe der UV-Oxidation kann Spu?lwasser im Kreislauf gefahren werden, welches zuvor als Abwasser anfiel.

Vor allem die stetig steigenden Energiekosten machen es sinnvoll, sich mit dem Spannungsabfall u?ber die Perforierung von Trommeln zum Massengalvanisieren zu befassen. Damit wird Anlagenbetreibern und Trommelherstellern ein Leitfaden an die Hand gegeben, wie sich die unterschiedlichen Perforationsvarianten auf den elektrischen Energieverbrauch auswirken. Um Aufwand und Übersicht zu behalten, wurden ausgefallene Perforationen, wie Schräglochund Grätschlochbohrung, in den Versuchsreihen weggelassen. Die in der Massengalvanisierung eingesetzten Trommeln erzeugen durch ihre Perforation einen elektrischen Widerstand. Dieser ist linear abhängig von der Plattendicke und potentiell abhängig vom Anteil der freien Fläche. Er ist nahezu unabhängig von der Art der freien Fläche (Loch oder Schlitz). Eine freie Fläche von mehr als 25 % ergibt keinen wesentlich geringeren Widerstand. Senkungen innerhalb der Perforation haben keinen merklichen Einfluss auf den Widerstand. Eine Verringerung des Abstandes Kathode/Anode hat die gleiche Auswirkung auf den Gesamtwiderstand wie die Perforation.

Ionische Flüssigkeiten und nichtwässrige Elektrolyte wurden auf ihre Eignung für das Elektropolieren von rostfreien Edelstählen und medizinischen Sonderwerkstoffen hin untersucht. Dafu?r wurde das Auflösungs- und Abscheidungsverhalten von Eisen, rostfreien Edelstählen, Cobalt, Cobalt-Chrom, Niob, Tantal und Platin-Iridium in unterschiedlichen ionischen Flüssigkeiten zyklovoltammetrisch charakterisiert und Werkstoff-/Elektrolytkombinationen mit potenziellen Elektropoliereigenschaften selektiert. Neben der bereits in der Literatur erwähnten Mischung aus Cholinchlorid und Ethylenglykol weisen u.a. 1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetat und 1-Ethyl- 3-methylimidazoliumchlorid Elektropoliereigenschaften fu?r die rostfreien Edelstähle 1.4301 und 1.4404 auf. Das 1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetat mit 1 % Wasser und 5 % Säurezusatz eignet sich besonders für das Elektropolieren der Cobalt-Chrom- Legierung 2.4964. Niob, Tantal und Platin-Iridium können im 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid bei 95 °C unter Anwendung von Spannungspulsen elektrolytisch aufgelöst werden. Am Beispiel der Elektropolitur von Cobalt-Chrom-Stentmustern und des Entgratens von Platin-Iridium-Herzschrittmacheranschlüssen wurde die technische Eignung von ionischen Flüssigkeiten zur Oberflächenbearbeitung von medizintechnischen Produkten aufgezeigt.

Der Kostendruck bei der Verwendung von Gold, Silber und Platinmetallen führt zu verstärkten Anstrengungen, die Edelmetalle sparsam und gezielt einzusetzen. Mechanistische Untersuchungen zu Morphologie und Textur erleichtern die galvanische Abscheidung in den gewünschten Strukturen. Einen interessanten Schwerpunkt der Veröffentlichungen bilden die Platinmetalle, insbesondere das Palladium, das sehr vielseitig allein oder als Legierung in verschiedensten Anwendungen in der Mikrosystemtechnik, Elektronik oder Katalyse zum Einsatz kommt.

Verdunstungsvorgänge spielen für die verfahrenstechnische Gestaltung von Prozessen der Galvanound nasschemischen Oberflächentechnik eine außerordentliche Rolle. Sie treten, erwünscht oder unerwünscht, sowohl an der Oberfläche aller Prozess- und Spüllösungen als auch auf benetzten Warenoberflächen als natürlicher Vorgang auf. Dabei geht aus den wässrigen Lösungen der Galvano- und Oberflächentechnik im wesentlichen Wasser von der flüssigen in die gasförmige Phase über. Um erwünschte Wirkungen dieses Wasserentzuges zu steigern, kann eine erhöhte Verdunstung in separaten Verdunstern erzwungen werden beziehungsweise ein Wasserentzug mittels Verdampfern erfolgen [1]. Die natürliche Verdunstung aus Prozess- und Spüllösungen kann aus verschiedenen Gründen erwünscht sein

Neue galvanotechnische Verfahren mit stärkeren Komplexbildnern bringen sehr stabile Metallkomplexverbindungen
in die Abwasseraufbereitung. Durch die Weiterentwicklung zu immer effizienteren Spültechniken steigen
die Konzentrationen an Metallen, Salzen und organischen Badbestandteilen in den Spülen und letztlich in der
Abwasserbehandlung stark an. Beide Entwicklungen haben, neben technischen Verbesserungen der Schichtqualität
sowie des Korrosionsschutzes, auch aus Sicht des Umweltschutzes zu einer Verbesserung beigetragen. So
wurden gefährliche Verbindungen ersetzt und der Wasserverbrauch minimiert.
Demgegenüber sind durch neuere Einsatzstoffe und
wesentlich höhere Konzentrationen im zu behandelnden
Abwasser neue Problem- und Aufgabenstellungen
auf die Betreiber von Abwasseranlagen in Galvanikbetrieben
zugekommen.
Der klassische Ablauf der Galvanikabwasserbehandlung,
wie unter anderem im „Hartinger" von 1992
beschrieben, ist an seine Grenzen gelangt. Mit einer
reinen Kalkmilch- oder Natronlaugenfällung, bei
beispielsweise vorgeschalteter Cyanoxidation und/
oder Chrom-VI Reduktion, können die Schwermetallgrenzwerte
mit wenigen Ausnahmen nicht mehr
eingehalten werden. Gewährte Ludwig Hartinger in
seinem ausführlichen Werk „Handbuch der Abwasser-
und Recyclingtechnik in der metallverarbeitenden
Industrie" der Fällung von Metallen mit sogenannten
Organosulfiden gerade mal eine halbe Seite,
sind die Sulfide und Organosulfide zur Fällung von
Schwermetallen heute nicht mehr weg zu denken.
Das am häufigsten eingesetzte Organosulfid ist das
Natriumdimethyldithiocarbamat (DMDTC).

Teil III: Wesentliche Einflussfaktoren für eine technisch umsetzbare Hartchromabscheidung aus Chrom(III)elektrolyten

In den letzten Jahren und Jahrzehnten wurde eine Vielzahl an Forschungsarbeiten und Untersuchungen zur Verchromung aus chrom(III)haltigen Elektrolyten durchgeführt. In einer mehrteiligen Serie möchten wir uns hier mit diesem Thema intensiv auseinandersetzen. Dazu wird im ersten Teil die Abscheidung von Chromschichten aus Chrom(III)elektrolyten und Chrom(VI)elektrolyten miteinander verglichen. Des Weiteren wurde eine Aufstellung der aktuell am Markt verfügbaren Chrom(III)elektrolyte und deren wichtigsten Kennwerte erstellt. Der zweite Teil der Abhandlung wird sich mit der galvanischen Verchromung aus chrom(III)haltigen Elektrolyten aus historischer Sicht beschäftigen. Die später folgenden Teile der Serie setzen sich dann mit theoretischen und praktischen Ansätzen der Chromabscheidung aus chrom(III)haltigen Elektrolyten auseinander.

Teil 1: Die abgeschirmte unlösliche Anode

An unlöslichen Anoden finden Oxidationsprozesse statt; es werden zum Beispiel Sauerstoff und Chlor entwickelt, Metallionen in eine höhere Wertigkeitsstufe gebracht und organische Elektrolytinhaltsstoffe oxidiert. Bei der galvanischen Abscheidung von Metallen ist die Oxidation organischer Bestandteile des Elektrolyten, die als Glanzbildner, Kornverfeinerer etc. die kathodische Schicht positiv beeinflussen sollen, unerwünscht.

In der Saxonia Galvanik GmbH, Halsbrücke, werden jährlich ca. 92 Millionen Kunststoffteile vorrangig für die Automobilindustrie beschichtet. Bei diesem Prozess wird stromlos Nickel durch ein geeignetes Reduktionsmittel auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche abgeschieden. Dabei entstehen phosphorhaltige Reduktionslösungen sowie entsprechende Spüllösungen, die neben Phosphinaten und Phosphonaten noch weitere Phosphorverbindungen enthalten können. Das alles muss über die Abwasserbehandlung entsorgt werden.

Teil X: Schlussbetrachtung

(Fortsetzung aus Heft 1/2001)

12 Schlussbeurteilung der Spülproblematik

Das Spülen ist eine wichtige, allerdings oft unterschätzte Operation bei allen Arbeitsvorgängen der Oberflächentechnik. Die Qualität der Durchführung dieses Schrittes entscheidet über die Lebensdauer der Bäder, über die Menge der produzierten Abfälle und schließlich auch über die Qualität des hergestellten Überzuges. Dies ist allgemein gültig für alle in Oberflächenbehandlungen vorkommenden Verfahren, wie es die galvanische oder strom- lose Metallabscheidung, die Herstellung von Konversionsüberzügen u.ä. einschließlich der Oberflächenvorbehandlung (Entfettung, Beizen) und der Zwischenbehandlung (Dekapieren), sind.