Die Metallabscheider BElektrochemieV - Wiley Online Library

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

einebnenden Glanznickelschicht, als dekorative Oberfläche folgt dann eine Silber- oder Goldschicht. Korrosionsschutz S Als Korrosionsschutzschichten für Stahl dienen bevorzugt Zink- und Zinklegierungsschichten. Die wichtigsten Anwendungen liegen im Automobilbereich. Eingesetzt werden elektrolytisch verzinkte Stahlbleche für den Karosseriebau sowie als Stückgut veredelte Bauteile wie Verbindungselemente oder Rohrleitungen. Traditionell wurden hier Zinkoberflächen eingesetzt, die jedoch voluminöse Zinkkorrosionsprodukte bilden. Gestiegene Anforderungen an den Korrosionsschutz führten zu neu entwickelten Zinklegierungsschichten. Besonders bewährt haben sich dabei Zinknickelschichten mit einem Nickelanteil von 12 bis 16 Gewichtsprozent. Diese Legierungsschichten steigern den Korrosionsschutz gegenüber Reinzinkschichten gleicher Schichtdicke extrem. Die Schichten lassen sich als matte Überzüge ohne dekorativen Charakter abscheiden. Für viele Anwendungen sind aber neben den Korrosionsschutzeigenschaften auch dekorative Oberflächen gefordert. Dafür werden Glanzzinkschichten mit hochwertiger, silberhell glänzender Optik abgeschieden. Zink- und Zinklegierungsschichten wirken als anodische Korrosionsschutzschichten. Bei einem Korrosionsangriff korrodiert die Zink- oder Zinklegierungsschicht. Bedingt durch den Potenzialunterschied zu Stahl haben die Schichten auch eine gewisse Fernschutzwirkung. Bei Poren oder mechanischen Verletzungen der Schicht kann diese Fernschutzwirkung eine Korrosion des Grundmaterials verzögern. Dieser anodische Korrosionsschutz bedingt, dass sich die Zink- oder Zinklegierungsschicht als Opferanode auflöst. Zur Steigerung des Korrosionsschutzes wird auf der Zink- oder Zinklegierungsschicht eine Konversions- Elektrochemie BMagazinV Nachrichten aus der Chemie| 60 | Juni 2012 | www.gdch.de/nachrichten 639 schicht abgeschieden, die den Beginn der Korrosion der Zink- oder Zinklegierungsschicht verzögert. Solche Konversionsschichten entstehen durch Nachbehandlung der verzinkten Bauteile in chromsäurehaltigen Lösungen. Diese Schichten enthalten jedoch geringe Mengen wasserlöslicher Chromatverbindungen. Gesetzliche Vorgaben wie die Altautoverordnung oder die Elektroschrottverordnung schränkten den Einsatz solcher Verfahren stark ein. Die Fachfirmen entwickelten deshalb neue Verfahren auf der Basis dreiwertiger Chromverbindungen, die Konversionsschichten mit ähnlich guter Korrosionsbeständigkeit wie die konventionellen Chromatierungsschichten abscheiden. Bei den Nachbehandlungsverfahren kommen auch Verfahren zum Einsatz, die farbige Konversionsschichten erzeugen. Die Farbpalette reicht hier von einem nahezu transparenten Edelstahl-Look über gelb-grün-rot irisierend bis zu tiefschwarz. Kunststoffgalvanisierung S Die Anwendung galvanisierter Kunststoffe steigt stark, Hauptabnehmer sind die Automobil- und die Sanitärindustrie. Moderne Spritzverfahren stellen Spritzgussteile kostengünstig und in hoher Qualität her. Die galvanische Metallisierung erzeugt eine metallische Optik und Haptik, die ein hohes Wertgefühl der Teile vermittelt. Im Automobilbau helfen metallisierte Kunststoffe, Gewicht zu sparen. Problematisch bei der Kunststoffmetallisierung ist die Schichthaftfestigkeit. Dazu müssen Vorbehandlungsverfahren entwickelt werden, die auf das jeweilige Polymer abgestimmt sind. Nach Bekeimung mit Edelmetallen, meistens Palladium, wird eine Leitschicht durch außenstromlose Nickel- oder Kupferabscheidung aufgebracht, anschließend folgt wie bei metallischen Substraten das Metall. Die Kombination verschiede-
640 BMagazinV Elektrochemie Abb. 4. Vollständig mit Kupfer gefüllte Sacklochbohrung; diese Blind Microvias ermöglichen eine Steigerung der Integrationsdichte und somit eine weitere Miniaturisierung der Leiterplatte. (Foto: Dr.-Ing. Max Schlötter) ner Verfahrensschritte aus der Kunststofftechnik und der Galvanotechnik führt zu neuen Designelementen, beispielsweise hinterleuchteten Bedienelementen im Innenbereich der Automobile (Abbildung 1, S. 636). Galvanoformung S Mit Galvanoformung entstehen galvanische Erzeugnisse durch Abscheidung dicker Schichten auf einer Negativform. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellte die Galvanoplastische Kunstanstalt des Haushaltswarenunternehmens WMF in Geislingen an der Steige Großplastiken her. Ein spektakuläres Beispiel ist eine originalgetreue Kopie der 4 mal 6 Meter großen Paradiestür des Baptisteriums in Florenz von Lorenzo Ghiberti (Abbildung 2, S. 638). Die heutigen Anwendungen der Galvanoformung sind zwar weniger spektakulär, aber dennoch in vielen Anwendungen präsent. So werden beispielsweise Scherfolien für Rasierapparate durch Galvanoformung hergestellt. Durch Galvanoformung lassen sich Mikrostrukturen mit hoher Genauigkeit abbilden. Im Automobilbau werden so Komponenten mit lederartig genarbter Oberfläche in Spritzgussprozessen hergestellt, deren Formen durch Galvanoformung von echten Lederoberflächen abgenommen wurden (Abbil- dung 3, S. 638). Die Galvanoformung von Mastern ergibt hochpräzise Werkzeuge, womit sich preiswert Bauteile in hoher Stückzahl, beispielsweise für die Mikrosystemtechnik, herstellen lassen. Verschleißschutz, Tribologie S Galvanisch oder außenstromlos abgeschiedene Schichten verbessern auch die tribologischen Eigenschaften von Oberflächen und verlängern so die Lebensdauer von Produkten. Die Reibung zwischen beweglichen Bauteilen zu vermindern, verringert den Energieverbrauch und schont Ressourcen durch die verlängerte Lebensdauer der Komponenten. Galvanisch abgeschiedene Chromschichten werden beispielsweise als Oberflächen für Hydraulikzylinder oder Druckwalzen verwendet. Auch in die galvanisch abgeschiedenen Schichten eingelagerte Feststoffpartikel verbessern die tribologischen Eigenschaften. Diese Möglichkeit wird besonders bei der elektrolytischen oder außenstromlosen Nickelabscheidung praktiziert. Um die Reibung zu vermindern, werden Trockenschmierstoffe wie Polytetrafluorethen (PTFE), Graphit, hexagonales Bornitrid oder Molybdändisulfid eingesetzt. Die Mitabscheidung von Hartstoffpartikeln wie Diamant, Carbiden, Nitriden und Oxiden von Chrom, Silicium oder Aluminium verbessert die Härte und Abriebbeständigkeit. Elektrotechnik und Elektronik S Für elektronische Baugruppen dient das Weichlöten als Verbindungstechnik. Voraussetzung dafür ist eine gute Weichlötbarkeit der zu verbindenden Bauteile. Kupfer als wesentlicher Werkstoff für elektronische Baugruppen oxidiert sehr leicht und ist in dieser Form nur noch mit aggressiven Flussmitteln zu löten. Da diese wegen ihres korrosiven Charakters nicht einsetzbar sind, müssen die Komponenten mit einem Überzug versehen werden, der sie auch nach einer Lagerzeit von mehreren Jahren weichlötbar macht. Früher wurden die Bauteile daher mit einem elektrolytisch abgeschiedenen Zinnbleiüberzug beschichtet. Der Gesetzgeber hat die Verwendung von Blei in Form von Bleizinnlot oder galvanischen Zinnbleiüberzügen stark eingeschränkt; heute werden deshalb hauptsächlich Reinzinnbeschichtungen eingesetzt. Die Kupferabscheidung aus schwefelsauren Elektrolyten ist ein wesentlicher Prozessschritt bei der Produktion von Leiterplatten. Elektrolyte der neuesten Generation scheiden Kupfer dabei bevorzugt in sehr kleinen Sacklochbohrungen (Blind Microvias) ab. Vollständig mit Kupfer gefüllte Blind Microvias (Abbildung 4) steigern die Integrationsdichte und ermöglichen somit eine weitere Miniaturisierung der Leiterplatte. So sind in der Mobilelektronik immer kleinere, leichtere und trotzdem leistungsfähigere Geräte wie Smart - phones möglich. Quellen und Anmerkungen 1) IKB Branchenreport Oberflächentechnik 2005. 2) Umweltbundesamt: „Galvanische Oberflächenbeschichtung“, Internet, Stand 2.3.2011 (www.umweltbundesamt.de/ nachhaltige-produktion-anlagen sicherheit/nachhaltige-produktion/ galvanik.htm. 3) www.aluminal.de/home.html 4) Karl S. Ryder, „Aluminium Electroplating in Ionic Liquids“, IONMET DGO, München, März 2009. Manfred Jordan, Jahrgang 1949, studierte Chemie an der Universität Mainz. Der promovierte Chemiker ist seit dem Jahr 1980 Mitarbeiter der Fachfirma für Galvanotechnik Dr.-Ing. Max Schlötter in Geislingen an der Steige, seit 2005 leitet er die Abteilung Forschung und Entwicklung. jordan@schloetter.de Michael Dietterle, Jahrgang 1966, studierte Chemie an der Universität Ulm. Der promovierte Chemiker ist seit dem Jahr 1997 Mitarbeiter der Forschung und Entwicklung bei Schlötter, seit 2005 als stellvertretender Forschungsleiter. Nachrichten aus der Chemie| 60 | Juni 2012 | www.gdch.de/nachrichten
Seite 1 und 2: 636 BElektrochemieV S QUERGELESEN D
Seite 3: 638 BMagazinV Elektrochemie Abb. 2.

Die Metallabscheider BElektrochemieV - Wiley Online Library

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?