Artikelarchiv Galvanotechnik

Flammability and It's Meanings

The word flammability raises a legitimate concern, two misunderstandings, and possibly a misrepresentation.

The Concern

It is and should be real. It is that a cleaning solvent will catch fire. Halogenated solvents present a paradox to users:

 – They contain hydrogen and carbon atoms– the stuff of which fires are made.

– But they also contain halogen atoms – the active ingredient in flame suppressants. Which one dominates?

 This paradox has confused users of cleaning solvents such as HCFC 141b, 1,1,1 trichloroethane, methylene chloride, trichloro- ethylene, HFE-7200, and more recently, n-propyl bromide (n-PB) [1]. None of these common cleaning solvents has a flash point. // 

Entflammbarkeit und dessen Bedeutung

Das Wort Entflammbarkeit führt im Allgemeinen zu einer korrekten Bedeutung, zwei Missverständnissen und vielleicht einer falschen Darstellung.

Bedeutung

Der Wahrheit entspricht, dass eine Reinigungs- lösung Feuer fangen kann. Halogenierte Lösemittel zeigen ein paradoxes Verhalten:

– Sie enthalten Wasserstoff- und Kohlenstoffatome – beides Teilchen einer Flamme;

– Aber sie enthalten auch Halogene – aktive Komponenten zur Unterdrückung von Flammen.

Wer dominiert? Diese Gegensätzlichkeit hat Anwender von Lösemittel zur Reinigung, wie HCFC 141b, 1,1,1-Trichlorethan, Metylenchlorid, Trichlorethylen, HFE-7200 und seit kurzem n-Propylbromid (n-PB) irritiert [1]. Keines dieser üblichen Reinigungslösungsmittel hat einen Flammpunkt.

Die Arbeitssicherheit ist ein Thema, das nicht nur die galvanotechnischen Firmen sondern alle betrifft. In einem Z.O.G.-Seminar wurden am 20.?Oktober?2005 in Schwäbisch Gmünd neben den generellen Arbeitssicherheitsforderungen vor allem praxisbewährte Umsetzungsmöglichkeiten aufgezeigt, die sich für alle Arten von Unternehmen eignen, was bei den Teilnehmern sehr gut ankam.

Tag der offenen Tür zum Betriebsjubiläum bei der Munk GmbH in Hamm/Westfalen

Im Herbst 2005 feierte die Munk GmbH ihr 35-jähriges Betriebsjubiläum und veranstaltete aus diesem Anlass einen Tag der offenen Tür an ihrem Hauptsitz in Hamm/Westfalen. Die Munk GmbH entwickelt, produziert und vertreibt mit ihren annähernd 100 Mitarbeitern Gleichstromversorgungen und Sonderstromrichtergeräte, insbesondere für die Oberflächentechnik. Das Unternehmen ist weltweit aktiv. Entwicklung, Produktion, Qualitätsmanagement, Technik- und Vertriebsteams gelten bei der Munk GmbH als tragende Säulen und Eckpfeiler des wirtschaftlichen Erfolgs. In der Forschungs- und Entwicklungsabteilung erarbeiten Ingenieure und Techniker mit modernstem Messequipment innovative und für den industriellen Einsatz praktikable Lösungen. Ihre Erkenntnisse und marktreifen Neuentwicklungen werden im an- geschlossenen Produktionsbereich mit eigener Schlosserei direkt umgesetzt. Hier befinden sich der Transformatorenbau, die Elektromontage, ein umfangreiches Prüffeld sowie der Versand. In Hamm werden alle angebotenen Produkttypen produziert, zum Beispiel Galvanikgleichrichter, Plasmastromversorgungen, KTL-Stromrichter oder Sonderstromeinheiten. Die Bandbreite der angebotenen Transformatoren reicht vom luftgekühlten Kleintransformator Typ 10 kVA bis zum wassergekühlten Stromrichtertransformator Typ 3500 kVA. Oberflächentechnische Aufgabenstellungen erfordern häufig Sonderlösungen. Die Realisierung kundenspezifischer Einzellösungen stellt daher einen besonderen Schwerpunkt des Unternehmens dar. Zur langfristigen Sicherung des Unternehmenserfolgs trägt auch die Nachwuchsförderung bei, die bei der Munk GmbH nicht zuletzt durch die seit Jahren praktizierte Aus- und Weiterbildung von Fachkräften in den Bereichen Elektrotechnik und Mechanik garantiert wird.

In der Fertigung von Common Rail-Aggregaten sind die Anforderungen an Qualität und Flexibilität in der Reinigungstechnik besonders hoch. Im Motorenwerk der MAN Nutzfahrzeuge AG in Nürnberg kommt für diesen Fertigungsbereich eine Anlage der LPW Reinigungstechnik GmbH, Riederich, vom Typ AquaJet zum Einsatz. Sie zeigt, dass auch eine Kompaktanlage mit entsprechender Filtertechnik anspruchsvolle Qualitätsnormen mit niedrigen Restschmutzmengen zuverlässig einhält. Für den Anwender ergeben sich durch ihren Einsatz außerdem Kosteneinsparungen und ein optimiertes Handling. Im Werk Nürnberg werden alle Nutzfahrzeugmotoren von MAN gebaut. Im Zuge der Umstellung auf die Common Rail-Technologie wurde auch die Teilereinigung innerhalb der Komponentenfertigung Schritt für Schritt an den neuen und besonders hohen Reinigungsstandard angepasst. Innerhalb ihrer Werksnorm 3360 definiert MAN insgesamt zehn Reinheitsklassen mit unterschiedlichen Restschmutzqualitäten für die Endreinigung jedes Bauteils. Im Bereich der Endreinigung für die Öl- und Wasserpumpengehäuse sowie für Steuergehäusedeckel realisierte MAN mit der LPW-AquaJet zwischen zwei Produktionsmaschinen auf kleinstem Raum eine besonders effektive dezentrale Anlagenlösung.

Während der Interpart und Surfacts, die vom 4. bis 6. Oktober 2005 auf dem Karlsruher Messegelände in den Hallen 1 und 2 stattfanden, präsentierten 380 Aussteller aus zehn Ländern ihre Produkte und Dienstleistungen. Bei den Besucherzahlen konnten die Veranstalter ebenfalls ein erfreuliches Wachstum vermelden: Rund 5500 Fachbesucher kamen nach Karlsruhe, was ein Plus von 63 % gegenüber dem Vorjahr bedeutet. Positiv ausgewirkt auf die Besucherzahlen hat sich auch die parallele Durchführung der 1. WTT-Expo, Fachmesse für industrielle Wärmeträger- und Wärmetauschertechnik. Besonders angetan waren die Aussteller der internationalen Zuliefermesse für die Fahrzeugindustrie sowie den Maschinen- und Anlagenbau beziehungsweise der internationalen Fachmesse für Oberflächentechnik von der hohen Qualität und Entscheidungskompetenz der Fachbesucher. Für zahlreiche Aussteller gehörte die Interpart beziehungsweise Surfacts daher auch zu den erfolgreichsten Fachmessen, an denen sie im Jahr 2005 teilgenommen haben.

Erweiterung der Fertigungskapazitäten bei Metoba

Die Metoba GmbH in Lüdenscheid hat im Zug der Erweiterung ihrer Fertigungskapazitäten eine neue Bandanlage in Betrieb genommen. Im Rahmen der Bandveredlung wird gestanztes- als auch Vollband im Endlosverfahren mit unterschiedlichen Oberflächen beschichtet. Einsatz findet die Bandveredlung insbesondere dort, wo die beschichteten Bänder im Anschluss an die Veredlung durch eine automatische Zuführung weiter verbaut werden. Hierzu zählen beispielsweise Kontakte am Band für die Elektro- und Automobilindustrie. Nach einer Veröffentlichung der südwestfälischen Industrie- und Handelskammern Arnsberg, Hagen, Siegen vom September 2005 wird allein der wertmäßige Anteil der Elektronik in einem Kfz von 25 % im Jahr 2001 auf 40 % im Jahr 2010 steigen. Die Metoba GmbH setzt daher auf den Einsatz zukunftsweisender Technologien, um ihren Erfolg als Zulieferer der Elektro- und Automobilindustrie zu sichern. Die neue Bandanlage soll hierzu beitragen und kann mit innovativen Detaillösungen aufwarten.

Schlussbericht parts2clean vom 18. bis 20. Oktober 2005

Auch in der Mitte und im Norden Deutschlands herrscht Bedarf an effizienten Lösungen für die industrielle Teilereinigung – so das Fazit nach der dritten parts2clean, die erstmals in Essen stattfand. Vom 18. bis 20. Oktober 2005 informierten sich 2260 Besucher in der Ruhrgebietsmetropole über das Angebot der 172 Aussteller aus zwölf Ländern. Überzeugend war auch bei dieser Veranstaltung die außerordentlich hohe Qualität der Fachbesucher, die bei den ausstellenden Unternehmen für viel versprechende Kontakte sorgte. Nach zwei erfolgreichen Veranstaltungen in Friedrichshafen hatten sich zahlreiche Aussteller der parts2clean für einen alternierenden Standort weiter nördlich ausgesprochen, um Kontakte zu neuen An- wendern zu knüpfen. Essen bot dafür optimale Voraussetzungen: Denn 80 % der Fachbesucher kamen erstmals zur internationalen Fachmesse für Teile- reinigung und Teiletrocknung. 71 % der deutschen Besucher reisten aus den Postleitgebieten 0 bis 6 an und 29 % aus Baden-Württemberg und Bayern. Mit insgesamt 2260 Besuchern, 16 % davon aus dem Ausland, lag die parts2clean 2005 etwas unter der Besucherzahl von 2004 und über der Erstveranstaltung 2003. Mit 172 Ausstellern konnte der Veranstalter, fairXperts GmbH, den bei der Zweitveranstaltung (165 Aussteller) erreichten Stand ein klein wenig ausbauen. Die ausstellenden Unternehmen präsentierten Produkte und Dienstleistungen, die die gesamte Prozesskette der industriellen Teilerei- nigung und Teiletrocknung abdeckten. Der Anteil ausländischer Aussteller lag mit 13 % auf dem Vorjahresniveau.

Aufgrund der Marktentwicklung und der in der letzten Zeit gemachten Erfahrungen muss immer mehr festgestellt werden, dass viele Kunden der Schweizer Galvanikbetriebe eine nicht mehr zumutbare Preisdrückerei ausüben. Im Rahmen der Galvanik-Fachtagung der Swissgalvanic? im Guido A. Zäch Institut, Nottwil, wurde die Preisproblematik eingehend ausgeleuchtet und festgestellt, dass Preisnachlässe von 20 % und mehr für die Galvanikbetriebe nicht mehr tragbar sind und an der Substanz jedes einzelnen Unternehmens nagen. Der? Unternehmensberater und Geschäftsführer des Verbandes Galvanobetriebe der Schweiz Swissgalvanik, Peter Epp, zeigte an Hand von Beispielen, dass die Einkäufer heute sehr gut geschult sind und deshalb ganz andere Verhandlungstaktiken als in früheren Zeiten anwenden. Doch auch sie sind im Zeitalter des Just in Time von der pünktlichen Ausführung, der Erfahrung und der Qualität der Galvanobetriebe abhängig. So ist es nicht erstaunlich, dass heute schon viele Industriebetriebe die Oberflächenveredler als Partner sowie Berater für Problemlösungen im Bereich Oberflächenbehandlung ansehen und nicht mehr versuchen, unrealistisch auf die Preise zu drücken.

Krafträder aus China

In Mumbai wird man bald Fahrräder zu sehen bekommen, die mit Hilfe von Batterien bis zu 40 Kilometer mit einer maximalen Geschwindigkeit von 40 Stundenkilometer fahren können. Die so genannten BOBs (battery operated bicycles) wiegen zwischen 50 und 70 Kilogramm und die Batterien müssen nach 4 Stunden Betrieb wieder aufgeladen werden. Die Firma Balaji Import and Export hat einige Tausend BOBs Ende Dezember 2005 aus China eingeführt. Balaji glaubt, dass dieses Transportmittel mit den in den unterschiedlichsten Varianten vorhandenen Mofas, Rollern und Motorrädern konkurrieren wird. Das relativ hohe Gewicht kommt durch Batterie und Motor zustande. Die BOBs werden etwa 400 Euro kosten und sind nach einer Bestimmung des Verkehrsamts nicht für Mumbais Schnellstraßen zugelassen. Balajis chinesischer Partner Zhejiang produziert diese und noch schwerere Mofas. Die Batterien besitzen nach eigenen Angaben eine Lebensdauer von drei Jahren und kosten 40 Euro. Es wäre interessant zu sehen, ob die indische Regierung für dieses Produkt Subventionen (z.B. Befreiung von den Zollgebühren) genehmigen wird.

Für viele aktuelle Anwendungen, insbesondere auf den Gebieten der Energietechnik (Photovoltaik), Displays, Gebäude- und Fahrzeugverglasung werden dünne Funktionalschichten auf transparenten leitfähigen Schichten (TCO) benötigt. Dazu gehören auch elektrochrome Schichten. Dabei sind für die Schichterzeugung die Varianten der Vakuumtechnologien oft zu kostenaufwendig oder z. T. auch prinzipiell nicht anwendbar. Im vorliegenden Artikel wird ein kurzer Überblick über elektrochemische Verfahren zur Abscheidung elektrochromer Schichten gegeben. Obwohl die elektrochemische Abscheidung von elektrochromen Verbindungen prinzipiell seit einiger Zeit bekannt und in der wissenschaftlichen Literatur auch ausführlich beschrieben ist, wurde sie in der Praxis noch nicht eingesetzt, da eine homogene Abscheidung auf größeren Flächen bisher nicht gelang. Da ein solches Verfahren jetzt entwickelt wurde, gewinnt die Möglichkeit elektrochrome Schichten elektrochemisch abzuscheiden an Bedeutung.

Der Einsatz gefährlicher Stoffe bei der galvanischen Metallabscheidung wird durch verschiedene gesetzliche Regelungen reglementiert. Dieser Beitrag geht insbesondere auf die Auswirkungen der Altautoverordnung (Richtlinie 2000/53/EC, End-of-life vehicles, ELV) und die RoHS-Richtlinie (2002/95/EC, Reduction of hazardous substances) ein. Bezogen auf die galvanische Metallabscheidung sind beide Richtlinien ähnlichen Inhalts und regeln insbesondere den Einsatz von Blei, Cadmium, Quecksilber und sechswertigem Chrom. Artikel 4(2) der Altautoverordnung lautet: Die Mitgliedsstaaten stellen sicher, dass Werkstoffe und Bauteile von Fahrzeugen, die nach dem 1. Juli 2003 in Verkehr gebracht werden, kein Blei, Quecksilber, Cadmium oder sechswertiges Chrom enthalten, außer den in Anhang II genannten Fällen unter den dort genannten Bedingungen.

Oberflächenspannung in Chromelektrolyten

Prinzipien der Messung der Oberflächenspannung und grundlegende Werte sind bereits in [1] mit abgehandelt worden. Die Oberflächenspannung wird in Nm/m2 angegeben. Praktisch wird dabei das Meter einmal gekürzt und zum anderen der tausendmal kleinere Wert an- gegeben, damit handlichere Zahlen verwendet werden können. Die Einheit ist dann 1 mN/m (1 Millinewton pro Meter). Die Größe der Oberflächenspannung der Chromelektrolyte bewegt sich zwischen etwa 70 mN/m und etwa 20 mN/m. Alle Elektrolytbestandteile, nicht nur Tenside, wirken auf die Oberflächenspannung ein. Die Oberflächenspannung der reinen Chromsäurelösungen liegt zwischen 73 und 68 mN/m [1; Abb. 9]. Die vergleichsweise hohe Oberflächenspannung der einfachen Chromsäurelösung und damit des Elektrolyten um die 70 mN/m hat folgende unangenehme Konsequenzen:

– Manche, nicht völlig saubere Rohteiloberflächen werden unvollständig benetzt;

– Beim Ausheben der verchromten Werkstücke wird vergleichsweise viel Elektrolyt in den Spülbehälter ausgeschleppt;

– Der Elektrolyt wird infolge der Gasentwicklung und der daraus resultierenden Jettröpfchenbildung stark versprüht.

Diese drei unangenehmen Begleiterscheinungen lassen sich verringern, wenn man die Oberflächenspannung senkt.

As has been discussed above, structure can play an important role in determining the mechanical and chemical (corrosion) properties of coatings. Certainly, grain sizes of nano-scale dimensions help to improve properties such as hardness, ductility, and wear resistance, as discussed in more detail below. But to obtain the best performing coatings some more general observations also may be made. Electrodeposition can provide coatings with homogeneous structures and compositions, if the baths are well maintained, and the deposition parameters controlled within specifications. For those applications where a multilayer or graded composition is required, or where grain shape is important, processing parameters can be controlled to provide the desired coating. For example, pulse and pulse reverse plating can be used to advantage to control grain size and shape, coating density, as well as internal stress [59]. The thickness and periodicity of nano-scale layers in multilayer coatings also can affect mechanical properties. As an example, in a study of sputtered titanium nitride and aluminum nitride nano-multilayer thin coatings [62] layers 3.6 nm thick provided the optimum sliding wear resistance.

-Fortsetzung aus Heft 1/2006-

5. Praktische Anwendung der VAwS NRW

Nachfolgend wird dargelegt, welche Konsequenzen sich aus der neuen nordrhein-westfälischen VAwS für die Praxis ergeben.

5.1 Anlage – im Sinne der VAwS

Betreiber und Planer von VAwS-Anlagen in Nord- rhein-Westfalen sind seit dem Jahr 2004 verpflichtet, die neue VAwS NRW anzuwenden. Denn, obwohl die VAwS zum Teil Übergangsregelungen bis zum Ende des Jahres 2006 zulässt (vgl. § 17 VAwS), gilt sie doch bereits jetzt unmittelbar. Um die Forderungen der VAwS umsetzen zu können, muss zunächst das Objekt, auf das die Regelung anzuwenden ist, identifiziert werden. Dies erfolgt in § 2 Abs. 1 VAwS mit der Definition des Anlagenbegriffs: Anlagen sind selbständige und ortsfeste oder ortsfest benutzte Funktionseinheiten. Betrieblich verbundene unselbständige Funktionseinheiten bilden eine Anlage. Ferner wird zwischen unterirdischen und oberirdischen Anlagen unterschieden (§ 2 Abs. 2 VAwS): Unterirdisch sind Behälter und Rohrleitungen, die vollständig oder teilweise im Erdreich eingebettet sind. Alle anderen Anlagen oder Anlagenteile gelten als oberirdisch.

Mit großem Interesse verfolgen viele Deutsche und Europäer das Geschehen in den Vereinigten Staaten – ob es Unterhaltung durch Film und Musik, die Computertechnik oder die wissenschaftliche Grundlagenforschung generell ist. Nach wie vor spielt die USA für das weltweite Geschehen eine überragende Rolle. Weniger deutliche Kenntnisse aus dem Land der unbegrenzten Möglichkeiten liegen dagegen von so trivialen Aktivitäten wie der Gewinnung von Lebensmitteln, der Bautechnik oder auch der Oberflächentechnik vor. Mit Ausnahme von einigen Spezialisten, die regelmäßige Geschäftsbeziehungen in die Staaten führen, sind den meisten Menschen nur die fertigen Produkte bekannt, während über die Art und Weise der Herstellung und vor allem über die Arbeitsweise in den jeweiligen Produktionsstätten kaum Informationen vorliegen.

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Ramada-Treff-Hotel, interessante Vortragsthemen, bis zum letzten Platz gefüllter Tagungssaal, viele von früheren Tagungen bekannte Gesichter unter Vortragenden und Zuhörern – kurz: eine Tagung mit gleich bleibender Tradition, durchgeführt von der Hach Lange GmbH, gekonnt und erfahren geleitet von K.-D. Schmidt. In einer Zeit knapper Mittel und begrenzter Reisegenehmigungen gehört dieses jährlich durchgeführte und jeweils ausgebuchte Symposium eher zu den erfreulichen Anomalien. Angenehm fällt auch die Zurückhaltung des Veranstalters auf, der zwar eine kleine Präsentation seiner Produkte im Foyer der Tagungsräume zeigte, aber in den Vorträgen mehr indirekt als direkt präsent war. Die gezeigten Exponate dienten nicht nur der Werbung, sondern vor allem auch der Konkretisierung von Problemen und Problemlösungen in den Gesprächen während der reichlich bemessenen Vortragspausen. Hierzu zählte auch das rollende Vor-Ort-Labor mit den entsprechenden Feld-Messgeräten, das die Lösung von einigen in den Vorträgen angesprochenen Aufgaben optimal veranschaulichte.

Die Galvanotechnik erfüllt bereits seit Jahrzehnten die meisten Forderungen der Industrie in Bezug auf Korrosionsschutzeigenschaften. Unter dem Aspekt hoher Forderungen an den Umweltschutz im Bereich abwasserfreier Prozessführung oder chromfreier Korrosionsschutzformulierung ist es erforderlich, Korrosionsschutzüberzüge auf metallischen Bauteilen aufzubringen, die trotzdem hohe Korrosionsschutzeigenschaften erfüllen. Ebenfalls stößt die Galvanotechnik hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit immer wieder auf Grenzfälle bei Grundmaterialien mit besonders hoher Empfindlichkeit gegen Wasserstoffversprödung oder auch bei Teilen, die besonders hohen Korrosionsschutzbelastungen ausgesetzt sind, in denen der Einsatz galvanischer Verfahren besondere und aufwändige Maßnahmen erfordern würde. Das Zinklamellenbeschichtungs-System Kludur zeichnet sich durch Eigenschaften aus, die den Einsatz bei den zuvor beschriebenen Anwendungen vorteilhaft machen. Die Chemische Werke Kluthe GmbH entwickelten eine anorganische Beschichtung als Grundierung (Kludur G) und eine organische Schutzschicht als Deckbeschichtung, die sowohl als lösemittelhaltige Deckbeschichtung (Kludur D) oder als wasserverdünnbare Deckbeschichtung (Kludur DW), die unter dem Aspekt der VOC-Richtlinie zukünftig verstärkt zum Einsatz kommen wird, vorliegt.

In den letzten Jahren wurden die Anforderungen an die Oberflächenqualität elektronischer Baugruppen durch verschiedene Fertigungstrends neu gewichtet. Zum einen erhöht der zunehmende Einsatz von Baugruppen unter kritischen klimatischen Einflüssen die Notwendigkeit, diese zu schützen. Andererseits führen geringere verfügbare Oberflächen zum Einsatz ungehauster Chips. Hierbei werden die Chips anstelle des konventionellen Lötprozesses durch Drahtbondtechnologie leitend mit der Schaltung verbunden. Außerdem kommen mit der Einführung von bleifreiem Löten mit der Deadline 1. Juli 2006 völlig neue Flussmittelsysteme zum Einsatz, deren Einfluss auf die Langzeitzuverlässigkeit elektronischer Schaltungen derzeit nur bedingt abgeschätzt werden kann. Aus diesen Gründen werden verstärkt Fertigungsschritte durchgeführt, die elektronische Baugruppen schützen sollen (z. B. Reinigung und Lackierung bzw. Coating). Da die Zuverlässigkeit von unter den genannten Bedingungen gefertigten Baugruppen durch Verunreinigungen auf den verwendeten Oberflächen erheblich beeinträchtigt werden kann, werden im Folgenden oberflächenanalytische Beurteilungsmöglichkeiten und die Umsetzbarkeit verschiedener Reinigungsverfahren beleuchtet.