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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.

Plasma-elektrolytisches Polieren metallischer Werkstücke bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Dieses um- weltschonende Polierverfahren wird bisher vorwiegend für Chrom-Nickel-Stähle eingesetzt. Punktuell finden sich zudem Publikationen, in denen weitere Metalle, wie Magnesium, Titan oder Aluminium p liert werden. In jedem Fall werden die Oberflächeneigenschaften der behandelten Werkstoffe signifikant verbessert und das Anwendungsspektrum für bereits bewährte Materialien deutlich erweitert. In der vor- liegenden Arbeit wird das plasma-elektrolytische Polieren auf Kupfer und Kupferlegierungen übertragen, die sich mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder sehr aufwändig glänzen lassen. Die Ergebnisse der ersten Pionierarbeiten werden mit eigenen zu einer systematischen Untersuchung zusammengefasst. Dadurch ist es möglich, Parameterfenster für verschiedene Werkstoffgeometrien und -zusammensetzungen zu beschreiben, in denen eine deutliche Verringerung der Rauheit und Steigerung des Glanzes der Werkstoffe auftreten. Nach sorgfältiger Prüfung ist den Autoren gegenwärtig kein Verfahren bekannt, mit dem vergleichbare oder bessere Ergebnisse erzielt werden. //
Plasma-electrolytical polishing of metallic workpieces offers a multitude of advantages. This environmentally friendly polishing method has been used up to now primarily with chromium-nickel steels. There are some selected publications which deal with the polishing of additional metals, such as magnesium, titanium or aluminum. In any case the surface properties of the treated materials are significantly improved and the application spectrum of already proven materials is considerably broadened. In this work the method of plasma-electrolytical polishing is extended to copper and copper alloys, whose brightening is very difficult or very cumbersome. The results of the existing pioneer works are summarized and combined with our own work to form a systematic investigation. This makes it possible to describe parameter windows for various workpiece geometries and structures, to achieve a significant reduction of roughness and an increase in brightness of the workpieces. After care- ful examination the authors know of no other method which would yield comparable or better results.

Für extreme Korrosionsbedingungen sind die Refraktärmetalle (z. B. Niob und Tantal) oder Aluminium aussichtsreiche Kandidaten. Die Herausforderung, galvanische Überzüge aus unedlen Metallen zu erzeugen, liegt in der Tatsache, dass diese ein stark negatives Standardpotential aufweisen. Demnach ist die Abscheidung aus wässrigen Lösungen nicht oder nur bedingt möglich. Als neuartige Abscheidemedien bieten die ionischen Flüssigkeiten (ILs) nicht nur eine einzigartige Perspektive solch unedle Metalle abzuscheiden, sondern führen auch zu aktuellen Herausforderungen. //
Especially under strong corrosive environmental con- ditions, no optimal corrosion protection has been developed yet. A good alternative are base metals, such as refractory metals (e. g. Niobium and Tantalum), or Aluminum. The challenge of producing galvanic coatings from base metals is due to the fact that those metals have a strongly negative standard potential. Accordingly, the deposition from aqueous solutions is not possible or is only possible conditionally. As a novel deposition media, ionic liquids (ILs) offer not only a unique perspective to deposit such base metals, but it also lead to current challenges.

Elektrochemische Methode zur beschleunigten Bestimmung von korrosionsaktiven Poren und Rissen in dekorativen Nickel-Chrom-Überzügen

Fortsetzung aus „Galvanotechnik“ 10 und 11/2017

Der TPC Test (TriChrome® Pore Count Test) ist ein von Atotech entwickeltes Verfahren zur Bestimmung von korrosionsaktiven Poren und Rissen auf dekorativen Nickel-Chrom-Überzügen. Der Test wurde speziell für eine Anwendung auf dreiwertigen Chromschichten entwickelt und bietet dem Anwender die Möglichkeit einer direkten Korrelation mit der Aktivstellendichte nach 48-stündiger CASS-Exposition. Da die aktive Porendichte als ein wesentliches Maß für die Korrosionsneigung dekorativ beschichteter Bau- teile betrachtet wird, und sich zudem starke Analogien im Wachstumsverhalten gebildeter Korrosionsstellen beider Methoden nachweisen lassen, besteht die Möglichkeit einer Abschätzung der Korrosionsneigung bereits während des Produktionsprozesses.//
The TPC test (TriChrome® Pore Count Test) is a method developed by Atotech for the determination of corrosion-active pores and cracks on decorative nickel-chromium coatings. The test was specifically developed for application on trivalent chromium lay- ers and it offers the user a way of a direct correlation with the density of active sites after a 48-hour CASS exposition. Active pore density is regarded a significant measure of the corrosion tendency of compo- nents with a decorative coating. Also, there is proof of a strong analogy in the growth behavior of both methods. This enables an estimation of the corrosion tendency during the production process.

Die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) hat bereits im Jahr 2011 eine Empfehlung an die Europäische Kommission bezüglich der Verwendung von dreizehn besonders besorgniserregenden Stoffen gegeben [1]. Durch die Zulassungspflicht für diese dreizehn Substanzen sollte sichergestellt werden, dass die Gefahren und Risiken im Umgang mit diesen Verbindungen stärker in das Bewusstsein des Nutzers treten und ausreichend beherrscht werden. Zusätzlich soll die Forschung und Entwicklung an geeigneten Ersatzstoffen angestoßen werden.//
In 2011, the European Chemicals Agency (ECHA), has issued a recommendation to the European Com- mission regarding the usage of thirteen substances of very high concern [1]. By imposing an authorization requirement for these thirteen substances it intended to make sure that the dangers and risks in dealing with these compounds are more prominently present in the minds of users and are sufficiently controlled. Additionally, research and development of substitute materials are to be triggered.a

1 Einleitung


Glanzmetallschichten kommt technisch große Bedeutung bei Oberflächenveredelung und Korrosionsschutz zu. Der folgende Beitrag beschäftigt sich mit den Gebrauchsmetallen Nickel, Kupfer und Zink. Anstelle handelsüblicher Elektrolyts mit komplexen Glanzbildnerkombinationen wurden einfache, nicht unbedingt technisch optimierte Rezepturen für Glanzmetallbäder verwandt. Hierzu wurden Grundelektrolyte modifiziert, die im Hinblick auf die Sicherheits- und Entsorgungsvorschriften cyanidfrei waren.
Wegen des besonderen Interesses für das LIGA- Verfahren wurde Nickel auch aus Nickelsulfamatelektrolyt auf Titansuboxid-Schichten abgeschieden (TiOx/Ti/Si-Waferdes Kernforschungszentrum Karlsruhe KfK). Neben der Konstantstrombeschichtung wurde jeweils auch mit Pulsstrom beschichtet. Für Qualitätskontrolle und - Sicherung ist die Kenntnis der Einflüsse von Glanzzusätzen und der Stromart erforderlich. Dieser Beitrag soll zusammenfassend eine Übersicht dieser Punkte an den genannten Metallen liefern.

Im Rahmen der industrienahen Dienstleistungen des Instituts für Strategische Technologie und Edelmetalle (STI) nehmen die Charakterisierung und Lebensdaueruntersuchungen an ultradünnen Edelmetall-Funktionsschichten einen immer breiteren Raum ein, da die (selektive) Präzisionsveredelung von Kleinst- bzw. Mikrobauteilen in anspruchsvollen Branchen wie beispielsweise der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- oder Medizintechnik hohe Anforderungen an die Schichtqualität, -haftung und -aufbau über den gesamten Lebenszyklus des Bauteils stellt und gleichzeitig aus Kostengründen die Verwendung möglichst geringer Edelmetallanteile wünschenswert ist, sei es durch selektive Auftragung oder die Aufbringung von ultradünnen Schichten. Im vorliegenden Beitrag werden die am STI zur Verfügung stehenden Möglichkeiten zur Charakterisierung und Lebensdaueruntersuchung am Beispiel von ultradünnen Schichten vor- gestellt und diskutiert. //
Within the scope of the industry-related services of the Institute for Strategic Technology and Precious Metals (STI), the characterization and lifetime investigations of ultra-thin functional layers of precious metals are becoming more and more important, as the (selective) precision refinement of very small and very small metal layers is becoming more and more im- portant. Microcomponents in demanding industries such as automotive, aerospace or medical technology place high demands on layer quality, adhesion and structure over the entire life cycle of the component and at the same time, for cost reasons, the use of the lowest possible precious metal content is desirable, either by selective application or the application of ultra-thin layers. This paper presents and discusses the possibilities available at the STI for characterization and lifetime analysis using the example of ultrathin layers.

Der Explosionsschutz in Unternehmen mit explosionsfähigen Lösungsmitteln und Stäuben vollzieht sich in der Regel bestenfalls formal. Eigene Erfahrungen mit Explosionen verbleiben zumeist im Dunkeln, vor allem beim Ausbleiben größerer Schäden. Aber selbst die Ursachen großer Explosions-Unglücke gelangen allzu oft nicht an die Öffentlichkeit, zum Schaden der zahlreichen Unternehmen mit späteren analogen Katastrophen.
Aus versicherungstechnischen Gründen und Angst vor juristischen Konsequenzen und Imageschäden verbleiben Explosionsursachen trotz umfangreicher Bemühungen meistens im Verborgenen. Explosionsschutz ist mehr als das Befolgen von gesetzlichen und untergesetzlichen Vorschriften: er umfasst auch das Lernen aus Vorkommnissen, den Austausch entsprechender Erfahrungen sowie umfangreiche Schulungen, vor allem im Bereich des präventiven Explosi- onsschutzes. //

Explosion prevention and -protection in companies, dealing with potential explosive solvents and -dusts, normally is carried out at most in form and content. Own Experiences with explosions mostly are remaining in the dark, especially after the absence of substantial damages. But even the cases of heavy accidents are often not published, a great disadvantage to companies with analog fatalities later.
Caused by insurance technical reasons, fear of juridical consequences and loss of image the reason of the explosions remain in secrecy. Explosion prevention is more than following legal regulations and standards: it incorporates as well the review of other incidents, the exchange of correspondent experiences as considerable education, mainly in the field of preventative explosion protection.

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 einer neuen, eigenen Untersuchung wurde die Abhängigkeit der Schleifwirkung von der Masse der Teile zahlenmäßig erfasst. Das Ergebnis des Abtrags war ebenso linear wie der Unterschied der Massen der Teile selbst. Es ist denkbar, dass für das Verfahren Gleitschleifen unter bestimmten Voraussetzungen mit dieser Methode Tabellen erstellt werden könnten, mit denen der Abtrag prinzipiell vorausberechnet werden kann, wie dies z. B. für die Schnittkraft beim Drehen oder Fräsen möglich ist. Schließlich wurde eine weitere Versuchsreihe mit unterschiedlichen Werkstückformen aufgelegt. Während die scheibenförmig und die stangenförmig gestalteten Teile weniger abgetragen wurden, war es bei den blockig gestalteten deutlich mehr, was auf die Art der Umwälzung zurückgeführt werden konnte. Bisher nicht publizierte Zusammenhänge der Bearbeitungsergebnisse in Abhängigkeit von den Einstellparametern beim Gleitschleifen werden ausführlich dargestellt und sind als wertvolle Hilfe bei der Produktionsplanung gedacht.

Eine grobe Faustregel besagt, dass sich in etwa alle drei Monate ein Großbrand in einer Galvanik in Deutschland ereignet, also etwa 4 Großbrände pro Jahr.
Als Großbrand gilt ein Ereignis mit einer Schadenssumme über einer Million Euro. Die viel häufigeren kleineren Brände sind hier nicht mitgezählt. Ein kursorischer Blick auf das Brandgeschehen im abgelaufenen Jahr 2018 zeigt, dass es bedauerlicherweise sogar mehr als üblich waren: mindestens 6 Großbrände haben im abgelaufenen Jahr stattgefunden. Jeder Einzelfall ist schlimm und oft existenzbedrohend für die Betroffenen und ruft jeweils spezifische Umweltgefährdungen, auch durch kontaminiertes Löschwasser, hervor.