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fang galvanisch abgeschiedenes Metall – hat mit – 0,76 Volt (NHE) ein unedles Potenzial, so dass eine Abscheidung aus wässriger Lösung nicht möglich sein sollte. Die Wasserstoffüberspannung an Zink ist aber ausreichend hoch für die galvanische Abscheidung. Der Anteil der galvanischen Zinkabscheidung am Gesamtumsatz aller galvanisch abgeschiedenen Metalle beträgt etwa 40 Prozent. 1) Wirtschaftliche Bedeutung haben die Abscheidung von Zink und Zinklegierungen, Chrom, Nickel, Zinn, Kupfer sowie der Edelmetalle Silber, Gold, Palladium (besonders als Legierung mit Nickel), Platin, Rhodium und Ruthenium. Gesetzliche Vorgaben schränken die Abscheidung von Cadmium und Blei stark ein. Die Kunden galvanisch beschichteter Bauteile kommen insbesondere aus der Automobilindustrie, aus Maschinenbau, der Baubeschlagsindustrie (z. B. Fensterbeschläge), der Sanitärindustrie sowie aus Elektrotechnik, Elektronik und Telekommunikation. Mit zirka 40 Prozent ist die Automobilindustrie der größte Abnehmer galvanisch beschichteter Bauteile. 1) Von Interesse sind auch galvanisch abgeschiedene Aluminiumschichten, die bisher jedoch nur aus aprotischen Elektrolyten auf Basis von organischen Lösungsmitteln oder aus Salzschmelzen abgeschieden werden konnten. Wegen des aufwendigen Verfahrens hat diese Abscheidung trotz der hervorragenden technischen Eigenschaften noch keinen Massenmarkt gefunden. 3) Seit einigen Jahren wird auch die elektrolytische Aluminiumabscheidung aus ionischen Flüssigkeiten untersucht. 4) Verfahrensentwicklung S Die galvanische Abscheidung von Metallen aus zusatzfreien Elektrolyten führt bei den meisten Metallen lediglich zu grobkristallinen, dendritischen Schichten, die so nicht technisch einsetzbar sind. Um die geforderten Schichteigenschaften einzustellen, beispiels- Nachrichten aus der Chemie| 60 | Juni 2012 | www.gdch.de/nachrichten weise eine möglichst gleichmäßige Schichtdickenverteilung auf dem Bauteil, Glanz, Duktilität, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit usw., entwickeln die Fachfirmen für Galvanotechnik Additive. Bei der Legierungsabscheidung müssen die elektrochemischen Potenziale der Legierungspartner durch Komplexbildner angepasst werden, um eine homogene Legie- rungsabscheidung in einem großen Stromdichtebereich zu ermöglichen. Als Inhibitoren dienen überwiegend organische Verbindungen. Es handelt sich zum einen um oberflächenaktive Verbindungen, zum anderen um niedermolekulare organische Verbindungen als Glanzbildner oder Einebner. Zur Glanzbildung tragen in einigen Fällen auch geringe Men- Elektrochemie BMagazinV 637
638 BMagazinV Elektrochemie Abb. 2. Durch Galvanoplastik hergestellte Kopie der Paradiestür des Baptisteriums in Florenz von Lorenzo Ghiberti. (Foto: WMF Württembergische Metallwarenfabrik, Geislingen) gen von Fremdmetallen bei. Oberflächenaktive Substanzen werden in der Regel im Konzentrationsbereich von 0,1 bis 10 g·L –1 eingesetzt. Typische Glanzbildner wirken oft in deutlich niedrigeren Konzentrationen, oftmals bereits im ppm-Bereich. Um die Prozesssicherheit eines galvanischen Verfahrens sicher zu stellen, müssen daher Analysenverfahren von klas- Abb. 3. Armaturenbrettverkleidung aus Kunststoff in Lederoptik. Das erforderliche Spritzgusswerkzeug wurde durch Galvano - formung durch Abformung einer natürlichen Lederoberfläche hergestellt. (Foto: Bayer; aus der Festschrift „50 Jahre Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik“, Herausgeber: Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik, 2011) sischen Titrationen bis hin zu instrumenteller Analytik vorhanden sein. Zur Charakterisierung der abgeschiedenen Schichten sind Eigenschaften wie Schichtdicke, Legierungszusammensetzung, Glanz, Härte, Duktilität, tribologische Eigenschaften oder Korrosionsbeständigkeit zu bestimmen. Hierfür dienen bevorzugt physikalische und materialwissenschaftliche Methoden. Galvanische Verfahren produzieren Abwässer, die Schwermetalle und weitere toxische Bestandteile enthalten. Dementsprechend sind Verfahren zur Abwasserbehandlung erforderlich, damit die gesetzlich festgelegten Grenzwerte eingehalten werden. Schon bei der Elektrolytentwicklung spielen Fragen der Abwasserbehandlung eine Rolle, und es ist erforderlich, mit Verfahrensingenieuren der Abwassertechnikzusammenzuarbeiten. Anwendungen galvanisch abgeschiedener Metallschichten S Die Einsatzgebiete metallischer Schichten sind im wesentlichen: dekorative Veredelung, Korrosionsschutz,Kunststoffgalvanisierung, Galvanoformung, Verschleißschutz sowie Elektrotechnik und Elektronik. Den häufigsten und augenscheinlichsten Kontakt mit galvanisch veredelten Bauteilen hat der Verbraucher mit dekorativ vernickelten und verchromten Sanitär - armaturen wie Wasserhähnen und Duschköpfen. Grundmaterial ist hier Messing oder Kunststoff. Hochkonjunktur hatte die dekorative Nickel-Chromabscheidung bei Autostoßstangen aus Stahl. Diese spielen heute zwar keine Rolle mehr, es werden aber weiterhin viele vernickelte und verchromte Bauteile im Automobilbau verwendet, hauptsächlich in Form von metallisierten Kunststoffen. Die Verchromung erfolgt größtenteils noch in Chromelektroly- ten auf Basis von Chromsäure. Dieser toxische Stoff wird in Zukunft stärkeren Beschränkungen unterliegen. Als Alternativen werden Elektrolyte auf Basis der nicht toxischen dreiwertigen Chromverbindungen entwickelt. Der hohe Glanzgrad der veredelten Teile entsteht dadurch, dass die Abscheidung hocheingeebneter Überzüge (Glanznickel oder eine Kombination von Glanzkupfer und Glanznickel) die Rauigkeiten des Grundmaterials ausgleicht. Neben diesem rein dekorativen Aspekt sollen Nickel- Chromschichten das Grundmaterial auch vor Korrosion schützen. Bei Stahl als Grundmaterial kann Nickel wegen seines edleren Potenzials nur dann einen Korrosionsschutz liefern, wenn die Schicht absolut porenfrei ist. An Poren findet selektiv eine Grundmetallkorrosion mit Lochfraß statt. Das Korrosionsverhalten von Nickelschichten lässt sich durch die Auswahl von Additiven für die Nickelelektrolyte steuern. Die Verwendung schwefelhaltiger organischer Verbindungen führt dazu, dass Schwefel in die Nickelschicht eingebaut wird. Das Korrosionspotenzial dieser Schicht liegt dadurch gegenüber einer schwefelfrei abgeschiedenen Schicht um bis zu 150 mV niedriger. In der Praxis nutzt man diesen Effekt bei der Abscheidung von Doppelnickel aus. Dafür wird auf dem Grundmaterial zunächst eine schwefelfreie Nickelschicht mit edlerem Potenzial abgeschieden. Anschließend erfolgt die Abscheidung einer schwefelhaltigen Nickelschicht mit negativerem Potenzial. In der Anwendung beschränkt sich der Korrosionsangriff dann zunächst auf die unedlere, schwefelhaltige Nickelschicht. Die darunter liegende, schwefelfreie Nickelschicht (und das Grundmaterial) bleiben geschützt. Auch bei der dekorativen Veredelung mit Silber oder Gold beginnt der Schichtaufbau mit einer Nachrichten aus der Chemie| 60 | Juni 2012 | www.gdch.de/nachrichten
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Seite 5: 640 BMagazinV Elektrochemie Abb. 4.

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