Artikelarchiv Galvanotechnik

Nanofair 2014 – 10. Internationales Nanotechnologie-Symposium

Unter dem Motto „Neue Ideen für die Industrie" feierte das Nanofair – Nanotechnologie-Symposium im Juli seinen zehnten Jahrestag. Die regelmäßig in Dresden stattfindende Konferenz mit Ausstellung bietet eine Plattform für wissenschaftliches und industrielles Publikum, um die neuesten Ergebnisse und Ideen auf dem Gebiet der Nanotechnologien und Nanomaterialien auszutauschen. Das diesjährige Programm konzentrierte sich auf Themen wie Neue Materialien, Oberflächen- und Schnittstellentechnik, organische und gedruckte Elektronik sowie Anwendungen in den Energie- und Lebenswissenschaften. Darüber hinaus fand das 2. Dresdner Nanoanalytik-Symposium am selben Ort mit Highlights aus dem Gebiet der Nanoanalytik als integraler Bestandteil der dreitägigen Konferenz statt.

Forschern der Empa und des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung ist es erstmals gelungen, einwandige Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT) mit einer einzigen, vorbestimmten Struktur – und damit mit identischen elektronischen Eigenschaften – zu „züchten".

Der entscheidende Trick: Die CNT haben sich aus maßgeschneiderten organischen Vorläufermolekülen auf einer Platinoberfläche quasi von selbst aufgebaut, wie die Forscher in der neusten Ausgabe der Fachzeitschrift Nature berichten. Solche CNT könnten in Zukunft etwa in ultrasensiblen Lichtdetektoren und kleinsten Transistoren zum Einsatz kommen.

Streng geometrisch wirkt sie, reduziert minimalistisch, geprägt vom Rationalismus und rechten Winkeln. Wer die Station Wilhelm-Leuschner-Platz des neuen Leipziger Citytunnels betritt, erkennt sofort die Handschrift des Architekten Max Dudler, der sie entworfen hat.

Trotzdem muss man eher hellseherische Fähigkeiten besitzen, um auf die Verwendung von feuerverzinktem Stahl zu schließen, der als Fassadenunterkonstruktion und zur Bewehrung der Fassadenbekleidung eingesetzt wurde. Die Station Wilhelm-Leuschner- Platz ist eine von vier Stationen entlang des 1,4 km langen Leipziger Citytunnels, der am 14. Dezember 2013 eröffnet wurde.

Im Bereich der Automobilindustrie werden für dekorative Beschichtungen heute noch überwiegend klassische Verfahren auf Basis von Chrom(VI) eingesetzt. Die entsprechenden Verfahren sind ausgesprochen robust, das Handling ist vergleichsweise einfach und die Anwender verfügen über ein gewachsenes Fachwissen. Die Überzüge, abgeschieden aus diesen Prozessen, sind außerordentlich farbstabil und sehr verschleißfest.

Stabile Schichteigenschaften sind einerseits ein Vorteil, andererseits aber auch eine Einschränkung. Es gibt kaum Möglichkeiten, die Schichtcharakteristik hinsichtlich Farbe, Korrosionsverhalten etc. zu beeinflussen.

Wertvolle Impulse, viele neue Kontakte, zahlreiche Ansätze für künftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte sowie spannende Gespräche zwischen Unternehmensvertretern, Forschungseinrichtungen und Studenten des Fachbereichs Werkstoff- und Oberflächentechnik der Hochschule Aalen sind die Ergebnisse der Aalener Oberflächentage 2014.

Erstmals bündelten die Aalener Oberflächentage die Jahrestagung des Instituts für Werkstoffe und Oberflächen Aalen e. V. und das vom Netzwerk fotec – Funktionale Oberflächen organisierte Innovationsforum. Letzteres wurde von der Ellwanger EurA Consult AG aufgebaut und wird von dieser betreut. Themenschwerpunkte der zweitätigen Veranstaltung waren innovative Oberflächen- und Schichtfunktionalitäten, Laserbearbeitung und Oberflächenreinigung. Eine Industrieausstellung und eine Poster-Session von Studenten der Hochschule Aalen umrahmten die Fachvorträge.

Für und Wider von Kobalt in Passivierungsschichten – 4. und letzter Teil, Podiumsdiskussion

Nach Vortragsende am ersten Veranstaltungstag gab es als Neuerung eine Podiumsdiskussion, die sich im Zeichen von REACh in diesem Jahr um Kobaltbestandteile in Schichten drehte – und deren drohendes Verbot.

Prof. Reinhold vom VDA fungierte als Diskussionsleiter und eröffnete in dieser Funktion diesen Veranstaltungsabschnitt, indem er dessen Teilnehmer begrüßte und einen kurzen Überblick über den vorgesehenen Ablauf gab. Prof. Reinhold stellte die Runde mit Herrn Dr. Kurpjoweit (Hillebrand) Herrn Herdeg (Galfa) und Herrn Dr. Schütz, Holder, alle drei Herren von Seiten der Beschichter, vor. Von den Elektrolytherstellern nahmen teil Herr Rainer Venz (Coventya, gleichzeitig DGO-Vorsitzender) Dr. Richtering (Atotech), Dr. Dickbreder (Kiesow), Dr. Blittersdorf (Dr. Hesse). Geplant waren drei Statements von den drei Gruppen Nutzer, Beschichter, Elektrolytlieferanten. Dann sollte in die Diskussion eingestiegen werden. Alle genannten Gruppen wurden in letzter Zeit mit dem Thema REACh konfrontiert und wissen, dass die Behörden die Kobaltoxide durch Aufnahme in die Anlage 14 oder in die Anlage 17 mit einem Verwendungsverbot belegen wollen.

Besucher der diesjährigen Oberflächentage im „siwssôtel" Neuss erwartet ein hochinteressantes Vortragsspektrum zu folgenden Schwerpunktthemen:

Trends und Perspektiven in der Kunststoffmetallisierung von Interieur- und Exterieur-Teilen

Forum Bauteilreinigung

Werkstoffe und Oberflächen – Konstruktions- und Designelement im Automobil- und Maschinenbau

Brandschutzforum

Oberflächen für die Elektronikindustrie

REACh aktuell

In this paper the integration of spectroscopic plasma monitor systems into two selected industrial-like atmospheric pressure plasma applications is shown to demonstrate the benefits of this technique for production processes. One is the control of precursor flow in plasma jets, the other spatially resolved monitoring of flame condition in plasma flame processes. Active control of the plasma process is achieved by monitoring the intensity of specific atomic lines and molecular bands and changing the process parameters if necessary, e. g. the input power or precursor flow, to keep the desired working point. Furthermore multi-channel spectroscopic plasma monitor systems offer an easy possibility to ensure the process uniformity of large area applications
1 Introduction

Conditioning of material surfaces is an important fact for improving material properties, optimizing production processes and economical employment of raw materials. Established processes for the functionalization of surfaces by deposition of thin films are vacuum-based PVD (physical vapour deposition), e. g. sputtering or thermal evaporation and CVD (chemical vapour deposition) processes like LPCVD (low pressure CVD), PECVD (plasma enhanced CVD) or ALD (atomic layer deposition) [1, 2]. With these processes it is possible to deposit a variety of compounds, e.g. metals, oxides and nitrides and the composition of the layers can be controlled exactly over the process parameters. The disadvantages of the vacuum-based processes are the high costs due to required low pressure equipment and the upholding of the vacuum.

Aluminium lässt sich aufgrund seines hohen Reduktionspotentials nicht aus wässrigen Lösungen abscheiden. Prinzipiell existieren jedoch sehr interessante Anwendungen für Aluminiumschichten im Bereich des Korrosionsschutzes oder im Designbereich. So könnten im Designbereich z. B. Chromschichten durch glänzende Aluminiumschichten ersetzt werden. Eine galvanische Beschichtung mit Aluminium aus ionischen Flüssigkeiten ist daher aus technischer Sicht vielversprechend. Eisenschichten zeichnen sich durch eine besonders hohe Festigkeit und Verschleißbeständigkeit aus und können daher anstelle von Chrom-, Nickel- und Cobaltbeschichtungen verwendet werden. Ein Verfahren zur Eisenabscheidung aus wässrigen Medien konnte sich allerdings industriell bisher nicht durchsetzen. Daher stellt die Abscheidung von Eisen aus ionischen Flüssigkeiten hierzu eine interessante Alternative dar.

Aluminum layers have many interesting applications as design elements or as corrosion protection. Brilliant aluminum layers might i. e. substitute chromium layers as design elements. Unfortunately, aluminum cannot be electrodeposited from aqueous solutions due to its high reduction potential. Therefore, the electrodeposition of aluminum from incombustible ionic liquids has a great technical potential. Iron layers are characterized by an exceptional high solidity and a high wear resistance. Hence, they can be used as alternative to chromium-, nickel or cobalt layers. Unfortunately, the electrodeposition of iron from aqueous solutions is not industrially accepted by now. The deposition of iron from ionic liquids might thus be an interesting alternative.

Aus Gewichts- und Kostengründen bietet sich Aluminium für bestimmte Anwendungen der Elektronik und Elektrotechnik im Automobil als Ersatz für Kupferwerkstoffe an. Bei der INOVAN GmbH & Co. KG wurden in einer Studie die wesentlichen Eigenschaften galvanisch veredelter Al-Legierungen mit denen typischer Kupferlegierungen verglichen: Haftung, Umformbarkeit, mechanischer Verschleiß, elektrische Leitfähigkeit, Diffusionseffekte und Korrosion. Die Ergebnisse zeigen die grundsätzliche Eignung von Aluminiumlegierungen als Stanzgitterwerkstoff mit Einschränkungen bei mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Als „Lead Frame" für Leistungsbauelemente lassen sich interessante Anwendungen denken, insbesondere aber für Hochstromverbindungen zwischen Cu- und Al-Bauteilen, z. B. Zellverbinder, könnten galvanisch veredelte Verbindungsteile aus Aluminium echte Vorteile bieten. Bei INOVAN steht ein Prozess zur Verfügung, der die Herstellung von Mustern für die Funktionsentwicklung und -erprobung erlaubt.

For certain electronic or electrotechnical applications for the automotive industry aluminium for cost and weight reasons may offer some advantages compared to copper materials. INOVAN GmbH & Co. KG performed a study, comparing the major properties of electroplated aluminium alloys and typical copper alloys: adhesion, formability, mechanical wear, electrical conductivity, diffusion effects and corrosion. The results in general show the feasibility as a material for lead frames, with restrictions of mechanical characteristics and corrosion resistance. As a lead frame material for power modules, aluminium might be worth thinking of. But for high current connections between copper and aluminium parts, e. g. cell connectors, electroplated aluminium bus bars could offer real advantages. At INOVAN a process is established, being able to provide samples for function development and verification.

Der Kunde von heute ist durchaus anspruchsvoll. Ständig will er neue, bessere, Lösungen für seine Probleme haben – wenn möglich aber kostengünstiger, als die alten. Er verlangt Beschichtungen für neue Substrate, die außer ihm noch keiner kennt. Natürlich will er immer alles sofort haben und, bitteschön, auch in allerbester Qualität.

RFID-Systeme automatisieren und optimieren die Abläufe beim Galvanisieren von Kunststoffteilen. Der Betreiber einer neuen Anlage reduziert damit fehlerträchtige händische Eingaben und macht so die Produktion transparenter und effizienter. Durch die Technologie kennt der Nutzer seine Roh- und Fertigteilbestände genau und kann entsprechend sicher disponieren. Auch die Wartung der hoch beanspruchten Warenträgergestelle wird planbar.
Um ihre Produktionskapazitäten auszubauen und auch in Zukunft höchste Qualität und Liefertreue bieten zu können, hat die Kunststofftechnik Bernt GmbH, Kaufbeuren, viel investiert und eine von Grund auf neue Galvanikfertigung auf der sprichwörtlichen grünen Wiese errichtet. Die Allgäuer verstehen sich als kompetenter Entwicklungspartner und zuverlässiger Lieferant für hochwertige Kunststoffteile. Ihr Leistungsspektrum reicht von der Herstellung präziser technischer Funktionsteile aus Kunststoff (Spritzgießen mit allen dazugehörigen Disziplinen) über deren galvanische Oberflächenveredelung (vor allem Kupfer und Chrom) bis zur Montage/Komplettierung zu Baugruppen. Zu den Kunden zählen viele namhafte Firmen, schwerpunktmäßig aus der Automobil-, der Hausgeräte- und der Sanitärbranche.

Das Eigenschaftsspektrum und die Einsatzmöglichkeiten von Aluminiumwerkstoffen werden unter anderem durch die chemische Zusammensetzung und den durch die Vorgeschichte (zum Beispiel Herstellung, Weiterverarbeitung) des Materials eingestellten Werkstoffzustand bestimmt. Aluminiumwerkstoffe, die unter korrosions- beziehungsweise verschleißfördernden Bedingungen im Einsatz sind, werden im Regelfall oberflächenbehandelt. Das wichtigste Oberflächenbehandlungsverfahren für Aluminiumwerkstoffe ist die anodische Oxidation. Bei diesem Oberflächenbehandlungsverfahren wird die Randzone des aluminiumbasierten Werkstoffs in Aluminiumoxid umgewandelt. Die Mikrostruktur des Substratwerkstoffs hat wesentlichen Einfluss auf die Güte der sich ausbildenden Schutzschicht. Elemente, die nicht im Aluminiummischkristall gelöst sind, bilden festigkeitssteigernde Ausscheidungen. Diese und weitere Ausscheidungen sowie die durch Verunreinigungen eingebrachten Phasen führen zu heterogenen Gefügebestandteilen. Bei der anodischen Oxidation ist das Verhalten dieser Phasen signifikant unterschiedlich [3].
In der einschlägigen Literatur existieren Hinweise zur Anodisierbarkeit verschiedener kommerziell erhältlicher Aluminiumlegierungen. Allerdings fehlen systematische Vergleiche zu Verschleiß- und Reibungsverhalten sowie Härteverlauf in Abhängigkeit von Elementzusammensetzung und Schichtnachbehandlung, insbesondere bei den mittelfesten 6000er- und hochfesten 7000er-Legierungen. Wichtige Vertreter dieser beiden Legierungen sind die EN-AW 6082 und die EN AW 7075, die im Mittelpunkt dieses Beitrags stehen. Beide Legierungen werden als grundsätzlich anodisierbar eingestuft.
In den wenigen Artikeln, die sich mit tribologischen Untersuchungen von anodisierten Schichten (unter abrasiver Beanspruchung [5]) befassen, ist ein Defizit in der Analyse der Verschleißerscheinungsformen festzustellen, obwohl diese den direkten Schlüssel zur entstandenen Werkstoffschädigung darstellt. Aus diesem Grund besteht noch erheblicher Forschungsbedarf.
Eine neue Werkstoffgeneration stellen die ultrafeinkörnigen Werkstoffe, die beispielsweise durch Equal Channel Angular Pressing (ECAP) hergestellt werden, dar. Die Auswirkungen des dabei entstehenden stark umgeformten ultrafeinkörnigen (Korngröße d < 1000 nm [7]) Gefüges auf die Oxidschichtausbildung ist vollständig unbekannt und soll deswegen am Beispiel der Legierung
EN-AW 6082 mit betrachtet werden.

The reduction process of nitrate at copper based electrodes was investigated. The cyclic voltammetry (CV) studies allowed us to establish the specific parameters concerning the electrodeposition of the individual metals and their alloys. It was demonstrated that the products resulting from electrochemical nitrate reduction (ENR) in alkaline media can be detected by cyclic hydrodynamic voltammetry (CHV) and square wave voltammetry (SWV) techniques at Cu and CuSn plated Pt electrodes. Moreover, using SWV ammonium can be electrochemically detected with good accuracy. An enhancement of the electrocatalytic activity of Cu by alloying it with Sn was observed. The reduction of nitrate was investigated in an engineering laboratory scale flow reactor under different operating conditions. On the two investigated types of cathode materials (Cu and CuSn), the concentration of nitrate was reduced electrochemically to the maximum permissible limit (50 mg/L) with a energy consumption in the range of 2–16 kWh/kg NaNO3 at a CuSn cathode.

Der Mechanimus der Reduktion von Nitrat wurde an Kupfer-basierten Elektroden untersucht. Mit cyclovoltammetrischen Untersuchungen konnten die spezifischen Parameter für die galvanische Abscheidung der einzelnen Metalle bzw. der Legierung optimiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Reaktionsprodukte der elektrochemischen Nitratreduktion (ENR) in alkalischen Medien durch hydrodynamische Cyclovoltammetrie (HCV) bzw. Square-Wave- Voltammetrie (SWV) an Cu und CuSn nachgewiesen werden können. Darüber hinaus konnte mit SWV Ammonium mit guter Genauigkeit erfasst werden. Eine Verbesserung der elektrokatalytischen Eigenschaften von Cu durch Legieren mit Sn wurde beobachtet. Die Reduktion von Nitrat wurde im Labormaßstab in einem Durchflussreaktor unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Auf den beiden untersuchten Kathodenmaterialien (Cu und CuSn) wurde die Konzentration von Nitrat elektrochemisch auf den maximal zulässigen Grenzwert (50 mg/L) mit einem Energieverbrauch im Bereich von 2 bis 16 kWh/kg NaNO3– an einer CuSn Kathode reduziert

Verschiedene gesetzliche Bestimmungen – die sich darüber hinaus auch noch ständig ändern – führen dazu, dass im Fall eines Umweltunfalles das betroffene Unternehmen sowie die dort handelnden Personen zur Rechenschaft gezogen werden können. Und das sowohl in strafrechtlicher als auch zivilrechtlicher Hinsicht. Auf der sicheren Seite ist, wer alle umweltrelevanten Vorgänge in einem Unternehmen sauber dokumentiert. Dabei hilft das Rechtsmanagementsystem gutwin.

Grundlage des Softwarepakets ist ein umfangreiches und auf nationales Recht angepasstes Rechtskataster. Dort sind sämtliche Rechtsvorschriften hinterlegt, die für das Unternehmen gelten. Mehr noch: Die Sammlung an Gesetzen, Verordnungen, Bescheiden und Erlassen sind auf den jeweiligen Standort abgestimmt, es wurden auch Landesgesetze aufgenommen.

Die Prozesstechnologie entwickelt sich heute nach dem Schneeball-Prinzip. Ständig entstehen neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren. Und ein Verfahren inspiriert sofort drei weitere. Die Kehrseite: Bei der Herstellung entstehen auch neue Abfallprodukte, vor allem neue Luftschadstoffe. Oft sind sie für Mensch, Maschine und Produkt gefährlicher als die alten. Zudem lassen sie sich oft mit herkömmlichen Mitteln nicht mehr beseitigen und werden erst dann „erkannt", wenn die Technologie steht. Es gilt, in die Zukunft zu blicken und schon heute abzusaugen und zu filtern, was erst morgen aufgewirbelt wird.

Die Reinigung der Abluft von Schadstoffen, insbesondere von nanoskaligen Stäuben ist bei der Einführung neuer industrieller Bearbeitungsverfahren, bei¬spielsweise der Lasertechnik, in den Bereichen der Schlüssel- und Zukunftstechnologien, Mikro- und Nanofertigungstechniken, in der Solartechnik, Mikroelektronik, Elektromobilität oder Medizintechnik unumgänglich.

Knapp 40 Jahre nach dem Erscheinen der Darstellung über das Ende des Wachstums durch den Club of Rome werden die dort angekündigten Szenarien nun langsam Realität. Bei immer mehr Rohstoffen drückt sich der abnehmende Bestand in stetig steigenden Preisen aus. Dies gilt nicht nur für die verschiedenen technischen Metalle und Mineralien, sondern auch für Wasser und Luft. Unter diesen Aspekten sind der sinnvolle Umgang mit den Rohstoffen und vor allem das notwendige Recycling unabdingbar. Hier müssen weitere Anstrengungen unternommen werden und vor allem müssen die Menschen in Afrika und Asien vor den dort nach wie vor gängigen gesundheitsschädlichen, inakzeptablen Recyclingmethoden bewahrt werden.

Less than 40 years after the first publications of the Club of Rome about The Limits in Growth the long-range visions obviously are becoming true. We perceive more and more the increasing prices of basic soil resources. But these are not the only limited materials: we have to take care about potable water and clean air, too.Under these conditions a sustain-able management of the final non-renewable resources and above all an up-to-dated, modern recycling are absolutely necessary. With supreme effort we have to strain every nerve for this. People in for example Africa and Asia, who are forced to work up materials in an unacceptable and hazardous manner should be protected.

4 Wenn Seltene Metalle selten werden

Das erste sichere Anzeichen für eine Rohstoffknappheit ist der stark ansteigende Preis, wie Abbildung 7 am Beispiel des Kupfers zeigt. Dabei haben sich die Bedarfsstrukturen für Metalle nur kurzfristig geändert. Der langfristige Trend verweist bei den meisten Elementen auf eine Verknappung.

Bisher VAwS, jetzt AwSV. Auf den ersten Blick könnte man
meinen, dass die vier Buchstaben vertauscht, verwechselt,
durcheinander geraten oder vielleicht doch neu aneinander
gefügt wurden.
Bemerkenswert ist die in der Buchstabenkombination beibehaltene
Groß- und Kleinschreibung.
Lassen wir den Spott, denn es steckt weit mehr dahinter:
Auf dem Marathon durch die Instanzen hat der Bundesrat
am 23.05.2014 der bundesweit einheitlichen Verordnung
über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen
(AwSV) zugestimmt.

Um Systeme komplexer, multifunktionaler und reaktiver zu gestalten, bedarf es weitere Anstrengungen in Richtung heterogener Systemintegration und 3D-Integrationstechniken. Auf einem Treffen des Sächsischen Arbeitskreises Elektronik-Technologie in der AB Elektronik Sachsen GmbH, auf dem Frühjahrsseminar der IMAPS Deutschland, in der Microelectronic Packaging GmbH (MPD) und im Fraunhofer-IZM-ASSID stellten Entwickler und Fertiger ihre Anstrengungen zum Erreichen solcher Ziele dar.
Europa soll in den nächsten zehn Jahren bis zu 60 Prozent der neuen Elektronikmärkte erobern und den wirtschaftlichen Wert der Halbleiterkomponentenfertigung verdoppeln. Dies sieht ein Plan vor, der der Europäischen Kommission Ende Februar von der Electronics Leaders Group (ELG), elf Vorstandschefs sowie Institutsdirektoren der Elektronikbranche, vorgelegt wurde. Dazu muss sich die Branche auf Marktsegmente konzentrieren, in denen Europa stark ist. Insbesondere sollen Applikationen für das „Internet der Dinge" und für intelligente Produkte und Dienste der Zukunft (Smart-Home-Systeme, Smart-Grids, Smart Factory oder Industrie 4.0) entwickelt werden.