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Freitag, 19 Juni 2020 07:35

Bericht aus Indien

von Dr. Nagaraj N. Rao
Geschätzte Lesezeit: 5 - 10 Minuten
Typische 3D-Struktur der CVD-GO Schicht Typische 3D-Struktur der CVD-GO Schicht

Wie wäre es gewesen, wenn ...?

Wir begegnen in unserem täglichen beruflichen Leben Menschen, die in ganz anderen Berufen tätig sind als der Galvanotechnik. Man würde annehmen, dass sie von der Galvanotechnik vielleicht wenig gehört haben oder im Leben damit gar nichts zu tun gehabt haben. Es ist deshalb immer erfreulich, wenn man eine Person trifft, die im Laufe der Karriere irgendwann mit der Galvanotechnik zu tun hatte, sei es als Schüler, Aushilfe, als Auszubildende, als Galvaniker, als Unternehmer oder in der Forschung und Entwicklung, bevor diese Person sich von anderen Themen angezogen fühlte. Erfreulich wäre auch die Tatsache, wenn diese Personen gerne und mit Freude auf die Galvanotechnik-Zeit zurückblickten, vielleicht weil sie viel gelernt haben und etwas geblieben ist.

Wie wäre es gewesen, wenn manche dieser Menschen, historisch betrachtet, weiterhin schwerpunktmäßig die Galvanotechnik als Karriere beschritten hätten? In einem spannenden Artikel in der Zeitschrift Product Finishing beschäftigt sich Jack Dini mit dieser Thematik und beschreibt darin Persönlichkeiten, die irgendwann mit der Galvanotechnik zu tun hatten. Hier einige Beispiele solcher Menschen:

Johann Wilhelm Ritter

J. W. Ritter kannte die damalige geistige Elite Deutschlands persönlichJ. W. Ritter kannte die damalige geistige Elite Deutschlands persönlich(1776–1810) aus Samitz begann seine Karriere als Lehrling in einer Apotheke, studierte Medizin und interessierte sich sehr für Chemie. Er soll im Jahr 1800 in Jena die Galvanotechnik entdeckt haben. Er studierte die Elektrolyse von Wasser und entwickelte die Trockenbatterie. Er entdeckte den UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums. In den letzten Jahren seines kurzen Lebens beschäftigte er sich mit der Elektrophysiologie.
 
Ritter kannte seine Zeitgenossen Johann Wolfgang von Goethe, Johann Gottfried Herder, Alexander von Humboldt und Clemens Brentano persönlich.

Antonio Meucci


Das Leben von Antonio Meucci (1808–1889) überspannte Italien, Kuba und die USA. Er studierte Maschinenbau und technische Chemie und war in Italien politisch aktiv. Im Alter von 27 Jahren emigrierte er mit seiner Frau nach Kuba, damals noch eine spanische Kolonie, wo er für die Stadt Havanna ein Wasserreinigungssystem entwickelte. Er bekam einen Auftrag für die Lieferung von Galvanotechnik-verwandten Produkten und Materialien für die Armee und gründete eine Galvanikfirma.
 
Meucci ist eher als Erfinder des ersten Telefongerätes bekannt. Im späteren Leben war er auch Inhaber einer Kerzenfabrik und einer Brauerei in den USA.

Abwasserpionier: Antonio MeucciAbwasserpionier: Antonio Meucci

Thomas Edison

(1847–1931) hat insgesamt 1084 Patente für seine Erfindungen, u. a. in den Bereichen Stromerzeugung, Massenkommunikation, Galvanotechnik, Tonaufnahme und Film erworben.

Edisons letztes Patent, im Jahr 1933 erteilt, war für einen Halter für die galvanotechnische Beschichtung von DiamantenEdisons letztes Patent, im Jahr 1933 erteilt, war für einen Halter für die galvanotechnische Beschichtung von Diamanten

Parkes verdankt die Welt den ersten thermoplastischen KunststoffParkes verdankt die Welt den ersten thermoplastischen Kunststoff

Alexander Parkes

Der Metallurg Alexander Parkes (1813–1890) war Inhaber von 66 Patenten im Bereich Verfahren und Produkte für die Galvanotechnik und Kunststofftechnik. Er entwickelte ein Verfahren für die Entsilberung von Blei. Die Vorteile, wenn man Metallen kleine Mengen von Phosphor zugibt, wurden von ihm entdeckt. Diese Entdeckung hat große Relevanz für die Galvanotechnik.
 
Parkes produzierte auch den ersten thermoplastischen Kunststoff, Parkesine genannt. Er entdeckte das kalte Vulkanisierungsverfahren. Er entwickelte Zylinder und Rohre für den Kattundruck (calico printing). Er war zweimal verheiratet und hatte siebzehn Kinder, wovon einige berühmt wurden.

Edward Weston

Ihm verdankt die Galvanik die Weston-CellIhm verdankt die Galvanik die Weston-Cell(1850–1936) studierte Medizin, interessierte sich aber für Chemie. Kurz nach seiner Emigration nach Amerika bekam er einen Job in der Galvanikindustrie. Unter seinen zahlreichen Leistungen ist die Entwicklung der elektrochemischen Zelle, bekannt als Weston Cell, von großer Bedeutung für die Galvanotechnik.
 
Weston und Edison arbeiteten zur gleichen Zeit parallel an ähnlichen Themen. Weston entwickelte Instrumente für die Messung von Strom und entdeckte die Legierungen Konstantan und Manganin.

Albert Einstein

(1879–1955) selbst hatte offensichtlich nie mit der Galvanotechnik zu tun gehabt, aber sein Vater und Onkel waren Inhaber einer kleinen Galvanik in München, bevor diese in Konkurs ging.

Charles Kettering

Der Erfinder und Ingenieur Charles Kettering (1876–1958) war Inhaber von 186 Patenten. Er gründete Delco und war von 1920 bis 1947 Forschungsleiter bei General Motors.
 
Ketterings Patente umfassten Themen wie Verchromung, Behandlung von Geschlechtskrankheiten, Brutkasten, Lack, Freon Kühlmittel, verbleites Benzin, tragbarer Beleuchtungsgenerator, Elektrostarter für Autos und die Elektrifizierung des Kassengeräts.

Was wäre geschehen, falls diese Galvanik geblüht hätte ...Was wäre geschehen, falls diese Galvanik geblüht hätte ...

Elektrische LadenkasseElektrische Ladenkasse

Louis LaMoore

Der amerikanische Schriftsteller Louis LaMoore (1908–1988), besser als Louis L’Amour bekannt, hatte in der Schule Galvanik-Experimente durchgeführt und später als Teenager in einer Galvanikanlage gearbeitet.

Richard Feynman

Der spätere Nobelpreisträger und populäre theoretische Physiker Richard Feynman (1918–1988) hat als Student und Teenager einen Sommer bei der Fa. Metaplast Corporation in New York gearbeitet und war dort das Ein-Mann-Labor. Hier beschäftigte er sich mit Kunststoffgalvanik und erprobte unzählige Ideen. Das Problem der Haftung der Metallschicht an die Kunststoffoberfläche konnte jedoch nicht überwunden werden. Feynman hatte seinen Spaß mit riesigen Anzeigen in Fachzeitschriften, leider ging Metaplast bald in Konkurs.

Viele von L’Amours Werken sind in Westernfilmen verewigt wordenViele von L’Amours Werken sind in Westernfilmen verewigt worden

Feynman gilt als Vater der NanotechnologieFeynman gilt als Vater der Nanotechnologie

June Schwarcz

Thumb GT6 20 Ind Schwarcz 1Die Künstlerin June Schwarcz (geb. Morris, 1918–2015) lernte im Alter von 36 Jahren die Emaillierungstechnik. Sie kombinierte dann die Emaillierung mit der Galvanotechnik, oft mit Sandstrahlen, um über die nächsten sechzig Jahre eine breite Reihe von künstlerischen Werken zu schaffen, wovon das letzte Werk eine Woche vor ihrem Tod vollendet wurde. Das Ätzen von Metallen hatte sie schon als Schülerin in einem Schulprojekt gelernt. Sie betrachtete ihre Werke – in erster Linie Gefäße und Tafeln – als nicht-funktionelle Plastik.

Schwarcz’s innovative Ideen wurden durch verkupferte Kupferfolien und -gitter in Kunstwerke umgewandelt. Viele Aspekte ihres Lebens inspirierten sie zur Gestaltung von Kunstwerken. Laut unbestätigten Berichten sollen manche Verkupferungen in der Badewanne durchgeführt worden sein.

https://www.pfonline.com/articles/celebrities-who-once-worked-in-electroplating

Schwarcz’s Werke sind in vielen bekannten Museen der Welt, darunter dem Smithsonian, verewigt worden Schwarcz’s Werke sind in vielen bekannten Museen der Welt, darunter dem Smithsonian, verewigt worden

DuPont Global Photovoltaic Reliability Report 2020

GT6 20 ind dupontDer jährliche globale Photovoltaik-Zuverlässigkeitsbericht 2020 ist kürzlich von DuPont veröffentlicht worden. Von einem hochentwickelten Feldinspektionssystem sowie von einem entsprechenden Analyseprogramm unterstützt, überwacht DuPont weltweit die Zersetzung der Materialien in Photovoltaik-Installationen und deren Einfluss auf die Leistung des PV-Moduls. Variable wie Komponenten, Material, Halterung, Dienstzeit und Klima werden analysiert.
 
Der Bericht ist das Resultat der Inspektion und Analyse von knapp 3 GW PV-Installationen, die etwa 9 Mio. Solarkollektoren entsprechen. Bei etwa 30 % der Mo-dule wurden der eine oder der andere Defekt beobachtet. Rückwandlaminate waren bis zu 16 % defekt. Brennrisse bei den PVDF-Rückwandlaminaten waren im Vergleich zum Jahr 2019 um das Dreifache grösser. Rissbildung in den inneren Schichten, vor allem in FEVE und PET Rückwandlaminaten und Enthaftung in Doppelglasmodulen wurden festgestellt.
 
GT6 20 ind dupont 2Bei Installationen in China, Europa, Indien und Nordamerika wurde festgestellt, dass die Rissbildung in der Außen-PVDF-Schicht im Zeitraum Jahr 4 bis zum Jahr 9 von 5 % auf 23 % gestiegen war. Die Kernschicht wurde dadurch den Naturelementen ausgesetzt. Diese wiederum verursachte in manchen Fällen Auslösung (Tripping) des Umrichters und zum Erdschluss.
 
Enthaftung wurde oft an Modulkanten beobachtet, während Risse von Kratzen und Splittern ausgingen. „Die Ergebnisse sind ernüchternd“, so der globale Technologieleiter von DuPont, Dr. Kaushik Roy Choudhury.

https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/photovoltaic/public/documents/Global-Field-Reliability-Report-2020.pdf

Selbst-limitierende Elektrospray-Beschichtung und generative Fertigung

Die Elektrospray-Ionisierungstechnik (ESI) hat eine große Bedeutung in der Analyse von Polymeren mittels Massenspektrometrie. Bei dieser Technik werden Ionen durch Elektrospray generiert. Eine Flüssigkeit wird einer hohen Spannung unterzogen, um ein Aerosol zu bilden. Mittlerweile ist ESI auch eine Beschichtungstechnik geworden. Die sogenannte Elektrospray Beschichtungstechnik (electrospray deposition, ESD) ist ein Nanofabrikationsverfahren, wobei natürliche und synthetische Polymere sowie Komposit-Lösungen beim Fließen geladene Mikrotröpfchen bilden und ge-sprüht werden. Nach Verdunstung des Lösungsmittels bilden die Feststoffe die Schicht.

GT6 20 Ind Selbstlimitir

An der Rutgers Universität in New York wird das Thema selbst-limitierende ESD erforscht. Solche Sprays sind in der Lage, komplexe 3D-Objekte selbst-limitierend zu beschichten, ohne die Position der Sprühnadel oder die Orientierung des Objekts zu ändern. Objekte, die mit Hilfe von generativer Fertigung fabriziert werden, können mit der selbst-limitierenden Elektrospray-Be-schichtung ideal beschichtet werden. Schichtdicken bis zu 50 mm auf leitenden Objekten sind demonstriert worden. Hydrogele Strukturen, die durch generative Fertigung gebildet wurden, konnten auch mit dieser Technik beschichtet werden, um hydrophobe Oberflächen zu generieren. Die Beschichtungen waren robust und eine Superhydrophobizität konnte in der gesamten Struktur nachgewiesen werden.

ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, pp. 20901–20911

Direct Alloy Printing

Thumb GT6 20 Ind DirektalloySpezielle Anwendungen brauchen spezielle Oberflächen. Funktionelle Geräte, zum Beispiel Thermoelemente, Thermosäulen und Wärmeflusssensoren, beinhalten oft Komponenten, die eine funktionelle Beschichtung tragen. Die Legierungsbeschichtung von einem Elektrolyten ist eine Herausforderung. Wissenschaftler an der Universität Dallas in Texas haben erstmals einen einzigen Elektrolyten verwendet, um einen einphasigen Mischkristall, bestehend aus einer nanokristallinen Kupfer-Nickel Legierung, zu beschichten.
 
In den Experimenten bestand der Elektrolyt aus 0,04M CuSO4,5H2O und 0,7M NiSO4,6H2O. Die Zusammensetzung konnte zwischen Cu100Ni0 und Cu19Ni81 kontrolliert variiert werden. Der Gitterzellenparameter nahm mit zunehmender Nickel-Konzentration zu. Die Größe des Kristallits lag zwischen 28 und 34 nm und war von der Nickel-Konzentration in der Legierung unabhängig. Die dünne, weniger als 35 nm dicke, nanokristalline Schicht war praktisch porenfrei und wies außergewöhnliche mechanische und magnetische Eigenschaften auf.
 
Eine Nachbehandlung, zum Beispiel eine Glühbehandlung, war ent-behrlich. Am Beispiel eines Thermoelementes wurde das Verfahren demonstriert. Das Verfahren erlaubt, laut den Autoren, eine „kontinuierliche Bibliothek von Legierungskompositionen“, um Materialien zu charakterisieren.
 
ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, pp. 18683–18691
 

V-Mn Konversionsschicht vor stromlosem Nickel-Phosphor 

Thumb GT6 20 Ind V MnIn letzter Zeit werden Vanadium-basierte Konversionsschichten auf Al-Mg Legierungen auf ihren Korrosionsschutz intensiv getestet. Wissenschaftler in Taiwan haben diese Untersuchung mit einer LZ91Mg Legierung als Substrat durchgeführt.
 
Eine dünne, kontinuier-liche V-Mn Schicht konnte innerhalb von 60 Sekunden durch Eintauchen in einer Konversionsschicht-Lösung erzeugt werden. Der Korrosionswiderstand wurde deutlich verbessert. Nach 120h Salzsprühtest senkte die korrodierte Oberfläche ihn im Vergleich zu einer Ni-P Beschichtung um 95 %. Die Impedanz in elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) nahm an Wert von 573 Ω·cm2 auf 11,319 Ω·cm2 zu. Die intermediäre V-Mn Schicht war als Korrosionsschutz-Schicht effektiv. Die Kompositbeschichtung war rissfrei. Der Mechanismus der Konversionsbeschichtung von V-Mn sowie des Korrosionswiderstands sind in der Veröffentlichung dargestellt worden.
 
Surf. Coat. Technol. 2020, 394, 125724; https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125724
 

Graphenoxid-Beschichtung auf Chromschichten

In vielen industriellen Anwendungen gehen Korro-sions- und Verschleißschutz Hand in Hand. Die Hartverchromung ist ein etabliertes Verfahren für den Verschleißschutz. Es gibt unterschiedliche Strategien, diese Eigenschaft noch zu verbessern. In Istanbul haben Wissenschaftler mittels chemischer Gasphasenabscheidung bei atmosphärischem Druck Graphenoxid (GO) auf verchromte Kolbenringe gebracht und die tribologischen Eigenschaften untersucht. Die Kolbenringe mit der GO-Cr Beschichtung hatten in korrosiven Medien einen exzellenten Korrosionswiderstand. Die tribologischen Eigenschaften wurden unter abgeschmierten Bedingungen evaluiert. Festgestellt wurde, dass GO mit Zinkdialkyldithiophosphat (ZDDP) reagiert, einen Tribofilm bildet. Kein Abriebkratzer konnte an der Oberfläche beobachtet werden.

Surf. Coat. Technol. 2020, 391, 125595; https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125595

Anschrift des Verfassers

Dr. Nagaraj N. Rao, RRR House, RRR Labs Pvt. Ltd., Plot 80, Sector 23, Navi Mumbai – 400 705 India; Fax + 91 22 2783 4814, E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
 

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  • Ausgabe: 6
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Dr. Nagaraj N. Rao

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