Artikelarchiv Galvanotechnik

Häufig ergeben sich aus Konstruktionen und der Fertigungsplanung technische Spezifikationen, die mit erhöhten Anforderungen, beispielsweise an eine zu erzielende Oberflächengüte, belegt sind, Anforderungen, die über den eigentlichen Anforderungen liegen. Gekoppelt mit dieser Oberflächengüte, beziehungsweise der Rauheit, sind die Eigenschaften Reibung, Verschleiß, Ermüdungsfestigkeit, Aus- sehen oder Haptik. Die aktuelle Forderung nach Entfeinerung, sprich der Anspruch an die Lieferanten respektive Fertigung, nur die notwendigen Funktionalitäten mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand zu erlangen, steht den angesprochenen Vorgaben entgegen. Um aus diesem Zielkonflikt ein für beide Standpunkte akzeptables Ergebnis zu erreichen, ist zunächst nach den Ursachen und dann nach den Möglichkeiten zu fragen, die zu einem Ausgleich der technischen Ausgangspositionen führen können. Ursache für die sicherheitsbetonte Vorgehensweise ist die Unterlassung der Angabe von exakten Rauheitszahlen der Oberfläche. Stattdessen sind vage Angaben durch die Umschreibung mit Dreieckszeichen (DIN 3141 mit abstrakten Oberflächenzeichen) üblich. Ein solches Bearbeitungszeichen kann aber durchaus für drei bis vier Rauheitsstufen stehen (Stufensprung 2).

Moderne Kraftstoff-Einspritzsysteme zeichnen sich durch einen hohen Systemdruck aus. Während die Benzindirekt- einspritzung bei Drücken von 100 bis 200 bar arbeitet und die dabei notwendigen Brennverfahren im Motor sich noch teilweise in der Entwicklung befinden, ist die Diesel-Direkteinspritzung heute fast ein Synonym für modernste Automobiltechnik: geringer Kraftstoffverbrauch bei kraftvoller Motordynamik, hohe Laufruhe, geringe Abgasbelastung.

Verwendung von Rhodium

Rhodium steht mit ca. 1?·?10–7 % an 80. Stelle der Elementhäufigkeit. Die Literaturangaben zur Jahresproduktion sind zwar uneinheitlich, allerdings dürfte die gewonnene Menge gegenwärtig zwischen 20 und 30 Tonnen liegen. Vor diesem Hintergrund wird klar, dass die Verwendung von Rhodium limitiert ist. Hinzu kommt, dass der Preis für dieses Edelmetall in den letzten Jahren signifikant angestiegen ist. Lag der Kurs im Mai 2004 noch bei gut 20 Euro pro Gramm, so mussten drei Jahre später im Mai 2007 bereits 150 bis 160 Euro pro Gramm bezahlt werden. Diese Kursentwicklung schränkt die Verwendung weiter ein. Trotzdem gibt es nach wie vor Bereiche, bei denen auf Rhodium nicht verzichtet werden kann. Aufgrund seiner katalytischen Eigenschaften wird es als Komponente verschiedener Katalysatorsysteme eingesetzt. Es findet technische Verwendung als festigkeitssteigernder Bestandteil von verschiedenen Legierungen oder bei der Beschichtung von Kontakten.

Die Eigenschaften und die Qualität von Edelstahl Rostfrei werden wesentlich bestimmt von der Güte der Produktoberfläche. Eine besonders qualitätsbestimmende und umweltrelevante Stufe in der Produktionskette von nichtrostenden Stählen ist das Beizen. Die größte industrielle Bedeutung besitzt das Beizen in wässrigen Säurelösungen. Während des Beizvorganges gehen Metallionen aus dem Zunder beziehungsweise Grundmetall in Lösung und bilden mit der Beizsäure Metallsalze. Der Metallsalzgehalt im Beizbad steigt und der Säuregehalt nimmt ab. Beim Erreichen einer bestimmten Konzentration an gelösten Metallen muss das Beizbad regeneriert oder verworfen werde. Dies zieht eine umfangreiche Abwasser- beziehungsweise Konzentratbehandlung nach sich. Es existiert eine Vielzahl von Verfahren zur Aufbereitung von Beizbädern, die entweder auf eine Teil- oder Totalregeneration abzielen.

Die galvanische Verchromung spielt im Maschinen- und Anlagenbau aufgrund der hervorragenden Schichteigenschaften, wie hohe Härte, geringer Verschleiß und guter Korrosionsschutz, eine wesentliche Rolle. Immer höhere Ansprüche an die eingesetzten Schichten führen dazu, dass die Eigenschaften der Überzüge weiter in Abhängigkeit des Anforderungsprofils optimiert werden müssen. Möglichkeiten zur Verbesserung des Verschleißverhaltens und zur Steigerung der Härte bietet die Abscheidung elektrochemisch generierter Dispersionsschichten. Dies wird beispielsweise bei der Nickelabscheidung bereits in breiterem Umfang praktiziert; hier lassen sich durch die Zugabe von Hartstoffen Reibung und Verschleiß erhöhen oder durch die Zugabe von PTFE-Partikeln die Gleit- und Hafteigenschaften deutlich verändern [1-4]. Aber auch für elektronische Anforderungen wurden Silberschichten durch Zugabe von dispersen Feststoffen modifiziert, um die Beständigkeit gegen Abrieb zu erhöhen [5].

Vor kurzem hat das Unternehmen Porsche, bei dem die Umschreibung eigentlich nur Erfolgsgeschichte par excellence lauten kann, seinen Jahresabschluss vorgelegt: Erfolg auf breiter Front, bei dem alle – Aktionäre, Angestellte, Unternehmensleitung – wohl profitiert haben. Und dies muss alles vor dem Hintergrund betrachtet werden, dass das Unternehmen Anfang der Neunziger Jahre praktisch pleite war und die Aktien eigentlich keinen Wert mehr hatten. Derzeit zählen sie dagegen mit einem Kurs um und über 1500 Euro weltweit zu den Spitzenwerten. Auch wenn es sich hierbei um eine Ausnahme unter den weltweiten Unternehmen handelt, bei der neben dem Können der Unternehmensleitung auch eine Portion Glück im Spiel war, kann sich die Oberflächentechnik durchaus in ähnlicher Situation sehen. Viele der Lohnbeschichter stehen derzeit wirtschaftlich und technisch gesehen so gut da, wie lange nicht mehr. Einerseits spielt natürlich die verbesserte gesamtwirtschaftliche Situation eine wichtige Rolle. Andererseits haben sich aber die Investitionen der Branche – von Anlagen über Verfahrenstechnik bis hin zur Art der angebotenen Dienstleistung – bemerkbar gemacht.

Bericht über die Firma Gütling Wassertechnologie, Fellbach

Das steigende Interesse an Umweltschutzmaßnahmen war vor 40 bis 50 Jahren vor allem durch die schnell wachsende Industrie und deren große Ab- fallmengen entstanden. Viele Unternehmen hatten für die verschiedenen Branchen Konzepte entwickelt, die Abfallmengen zu senken, mit den Rohstoffen besser zu haushalten und Ressourcen wichtiger Ausgangstoffe weniger zu belasten. Für den Bereich der Galvanotechnik entstanden zu dieser Zeit die ersten brauchbaren Ionenaustauscher und Spülkonzepte, die den Wasserverbrauch senkten. Einer dieser Pioniere der Abwasserbehandlung ist die Firma Gütling aus Fellbach bei Stuttgart.

Am 27.?September fand in Osnabrück das erste Deutsch-Chinesische Umweltsymposium mit knapp 100 internationalen Gästen statt. Im Mittelpunkt standen China-RoHS, China-WEEE und europäische Umweltthemen.

Zum ersten gemeinsamen Umweltsymposium waren eine Reihe namhafter Experten aus China und Deutschland angereist, um die neue China-RoHS (europäische Richtlinie 2002/95/EG Restriction of the Use of Hazardous Substances – kurz RoHS stand Pate für die China-RoHS) als auch die noch in der Diskussion befindliche China-WEEE (Chinesischer Entwurf auf der Grundlage der WEEE-Directive 2002/96/EG Waste Electrical and Electronic Equipment) zu diskutieren.

Wasserbehandlungsanlage der UT&S, Birkenfeld, bei der HOGRI GmbH & Co. KG in Spaichingen

Gegenstände, die Menschen erfreuen oder Frauenaugen leuchten lassen, kommen seit fast 100 Jahren aus Spaichingen auf der Schwäbischen Alb. In Spaichingen, einem kleinen Ort 15 km von Rottweil, der ältesten Stadt Baden-Württembergs entfernt, ist der Sitz der Firma Hogri – Honer + Grimm GmbH & Co. KG. Die Firma Hogri stellt hochwertige Geschenkartikel sowie Tisch- und Tafelwaren her. Wie zu erwarten, ist hierbei die Oberfläche eines der wichtigsten Designelemente und bei Hogri ist man stolz darauf, als Spezialist der Oberflächentechnik zu gelten.

In der Oberflächentechnik der Metallindustrie werden Membrantechnologien seit geraumer Zeit mit besten Erfolgen eingesetzt. Nachstehend einige Einsatzbeispiele:

– Gewinnung von Reinwasser zum Ansatz von Elektrolyten;

– Rückgewinnung von Wertstoffen, z. B. bei der Elektrophoreselackierung, wobei Lack und Reinwasser rückgeführt werden können;

– Membrananoden zum Ausgleich kathodischer und anodischer Stromausbeute, bei gleichzeitiger Verhinderung der Chlorgasbildung;

– Trennung Schmier- oder Kühlemulsionen in eine Öl- und Wasserphase;

– Standzeitverlängerung von Reinigungslösungen durch Umkehrosmose, Nanofiltration oder Ultrafiltration;

– Abtrennung von Polyacrylaten in der Leiterplattentechnik bei fotoresisthaltigen Spülwässern und Lösungen;

– Verminderung des CSB- bzw. TOC-Werts durch Abtrennung von CSB-Bildnern;

– Membranelektrolyse zur Reinigung, damit Standzeitverlängerung von Chromelektrolyten, Aluminiumanodisierbäder etc.

Advent – die Zeit der Ankunft – Vorweihnachtszeit – Zeit der Erwartungen. Seitdem das Weihnachtsgebäck schon im Oktober verkauft wird und die ehemalige Adventzeit nur noch den Endspurt verkörpert, sind in unserer übersättigten Handy-Gesellschaft die Erwartungen insbesondere der Kinder in routinemäßige Forderungen übergegangen, die die Familie selbstverständlich zu erfüllen hat. Wie sieht es bei den Erwachsenen aus? Da konzentrieren sich die Erwartungen mehr auf die wirtschaftspolitischen Prognosen, die uns allen die Rückkehr des Wohlstands, möglichst der Wirtschaftswunderzeit, vermitteln wollen, nachdem die Staatsverschuldung rückläufig ist.

Herstellung hochpräziser Mikroteile mit dem LIGA-Verfahren

Mit zunehmender Miniaturisierung von Bauteilen steigen die Anforderungen an die Bauteilgenauigkeit. Trotz des gewaltigen Fortschritts im Bereich der Feinwerktechnik reichen heute in vielen Fällen die konventionellen mechanischen Verfahren nicht mehr aus, um den gestiegenen Ansprüchen bezüglich der Präzision gerecht zu werden. Hier bietet sich das LIGA-Verfahren als Lösung an.

Anfang Oktober waren Zeitungen und auch wissenschaftliche Journale voll davon und posaunten es in die Welt hinaus: Deutschland hat den Physik-Nobelpreis (einen von zweien) und den Chemie-Nobelpreis gewonnen. Wir sind Nobelpreisträger! Wenn wir schon am Vereinnahmen sind, dann sind die diesjährigen Physik- und Chemie-Nobelpreise sogar in unser Gebiet der Mikro- und Nanotechnologie gefallen. Der Riesen-Magnetowiderstands-Effekt oder Giant Magnetoresistance (GMR) Effect tritt auf, wenn man Schichten in Nanometerstärke aus abwechselnd ferromagnetischem und nicht magnetischem Material kombiniert. Bei Änderung des äußeren Magnetfelds lassen sich so große Änderungen des elektrischen Widerstandes der Struktur erreichen. IBM stellte 1997 das erste kommerzielle Festplattenlaufwerk her, das diesen Effekt ausnutzte, der 1988 von Peter Grünberg am Forschungszentrum Jülich und dem Franzosen Albert Fert unabhängig voneinander entdeckt worden war. Festplattenlaufwerke gelten als eine der erfolgreichsten Anwendungen der Mikrosystemtechnik.

Aachener IOT Partner der Industrie bei Neuentwicklungen

Obwohl bereits Mitte der 1980er Jahre entdeckt, seitdem wissenschaftlich erforscht und als Revolution in der Beschichtungstechnologie gehandelt, findet das Kaltgasspritzen, bis auf wenige Ausnahmen im Automobilbau, in der Industrie kaum Anwendung. Dabei sind die Möglichkeiten, die dieses besondere thermische Spritzverfahren eröffnet, außerordentlich. Dies war der Grund für das Institut für Oberflächentechnik IOT an der RWTH Aachen im Rahmen eines Forschungsprojekts die Signifikanz des Kaltgasspritzens in der Praxis herauszustellen und damit potenziellen industriellen Anwendern Wege zur Produktionsoptimierung aufzuzeigen.

Durch die Weiterentwicklungen der Technologie der Plasmapolymerisation ist es möglich geworden, mit den abgeschiedenen Schichten einen guten passiven Korrosionsschutz auf metallischen Bauteilen zu erzeugen. Die Hauptvorteile der plasmapolymeren Beschichtung im Vergleich mit typischen nasschemischen Verfahren liegen unter anderem in der geringen Schichtdicke von wenigen Nanometern bis zu wenigen Mikrometern und der Transparenz der Schichten, die somit den Erhalt metallisch glänzender Oberflächen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die gute Arbeitsplatz- und Umweltverträglichkeit des Verfahrens, da bei der Plasmapolymerisation keine chemischen Abfallprodukte entstehen. Die Leistungsfähigkeit der am Fraunhofer Institut IFAM entwickelten Verfahren, Anlagen und Schichtsystemen wird im folgenden Beitrag anhand von Beispielen der industriellen Anwendung dargelegt.

Die Oberflächen von toter und lebender Materie sind Grenzflächen gegenüber dem sie umgebenden Medium. Sie stehen mit diesem in Kontakt und sind dadurch unterschiedlichsten Belastungen ausgesetzt. Rost, Pilz- oder Algenbefall z.B. kennt man seit Jahrtausenden als schädliche Einwirkungen, derer man durch nicht immer wirksame Maßnahmen Herr zu werden trachtete. Oberflächen galten lange als Imperfektionen, Beweise für die durch unsere fernen Vorfahren angeblich verschuldete unvollkommene Welt. So sagte noch der Physik-Nobelpreisträger des Jahres 1945, Wolfgang Pauli: Gott erschuf die Materie, aber die Oberfläche ist ein Werk des Teufels.

Die Landeklappen von Airbus-Flugzeugen werden durch ca. 200 µm dicke Edelstahl-Scheuerschutzfolien vor Abrieb durch die Spoilerendkante ge- schützt (Abb. 1). Das Ap- plizieren der Edelstahlfolien erfolgt in einem aufwändigen Prozess. Nach Vorbereitung der Landeklappe (Maskieren, Abkleben etc.) sowie der Reinigung der Landeklappe und der Scheuerschutz- streifen (VOC-Problematik) werden die Stahl-Scheuerschutzstreifen auf die Landeklappe aufgeklebt. Auf Grund der geringen Dicke der Scheuerschutzstreifen von 0,2 mm kommt es leicht zum Verknicken der Stahlstreifen bei Anlieferung bzw. beim Auflegen. Das Aushärten erfolgt unter Vakuum in Minuten. Die notwendigen Nacharbeiten, wie De- maskieren der Landeklappe, Reinigen etc., erfolgen in weiteren 12 Stunden, das heißt Fertigung und Service sind damit aufwändig, sodass es das Ziel war, einen verschleißarmen Beschichtungsstoff zu entwickeln, der geeignet ist, die metallischen Scheuerschutzstreifen auf den Landeklappen zu ersetzen.

Im Oktober war es wieder einmal soweit – die Nobelpreise des Jahres 2007 wurden verliehen. Aber nicht nur diese, auch der weniger bekannte, aber doch bedeutende Preis für Forschungsarbeiten, für die man nie im Leben einen Nobelpreis erhalten würde, der Ig-Nobel, wurde an der Harvard University für bizarre Forschungsprojekte vergeben. Wissenschaftler stellen alles in Frage – oder anders gesagt stellen viele Fragen. Und vieles was sie erforschen, erscheint nicht nur Normalsterblichen manchmal bizarr und absurd. Auch unter Forschern wird das ein oder andere Projekt mit einer gewissen Skepsis oder Irritation beobachtet – und dann mit dem Ig-Nobelpreis ausgezeichnet. Seit 17 Jahren vergibt das Wissensmagazin Annals of Improbable Research (AIR) diesen etwas anderen Nobelpreis für die Forschung im Bereich des Unnützen, Unbrauchbaren oder Abwegigen. Der Anspruch an die Forschungsprojekte: Ein bisschen schräg sollten sie sein, mehr oder weniger unnachahmbar, aber doch irgendwie unterhaltsam und am Ende vielleicht sogar lehrreich.