Elektrochemische Grundlagen der Galvanotechnik

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1 lnhaltsverzeichnis Bedeutung der Galvanotechnik Seite 17 Elektrochemische Grundlagen der Galvanotechnik Elektrolyte Elektrolytische Dissoziation Säure - Base - Gleichgewichte ~äuie- Base - Theorien Wasser als Ampholyt ph-wert Säurekonstante und Basekonstante Neutralisation Hydrolyse Pufferung Elektroden und Elektrodenreaktionen Elektrodenarten Katodenreaktionen Anodenreaktionen Elektrolysereaktionen Elektrophorese Elektrodenpotentiale und elektrochemische Spannungsreihe Potentialbildung Potent ialmessung Potentialabhängigkeit und Potentialänderung Elektrochemische Spannungsreihe Polarisation und Oberspannug Arten der Polarisation und Oberspannung Elektrodenpolarisation und Gesamtüberspannung Wasserstoffüberspannung Polarisationsspannung Elektrolysespannung Elektrodenpotential - Stromdichte - Kurven Katodenpotential - Stromdichte - Kurven Katodenpotential - Stromdichte - Kurven mehrfacher Elektroden

2 Gleichzeitiges Entladen von Metall- und Wasserstoff- Ionen Galvanische Legierungsabscheidung Faradaysche Gesetze Elektrochemisches Äquivalent Ae Stof fmenge Schichtdicke Abscheidungsgeschwindigkeit Korrosion Korrosionsschäden Korrosionsursachen und Korrosionsmedien Korrosionsarten, Korros ionsgrößen Korrosionsreaktionen und Korrosionsprodukte Kontaktkorrosion Korrosionss-chutz Verfahrenstechnische Grundlagen 7 1 Lösungen -und Elektrolyte Wasser - Bedeutung des Nassers in der Galvanotechnik Wasserhärte und Enthärtung Vollentsalzung Lösungen Lösungsarten Chemisch-physikalische Stoffmengenbegriffe Konzentrationsmaße Dichte Richtlinien für das Herstellen von Lösungen Löslichkeit und Löslichkeitsprodukt Mischungsrechnung Elektrolyte Elektrolytbestandteile Elektrolytverunreihigungen Elektrolytkorrektur Berechnen von Elektrolytansätzen und Elektrolytkorrekturen Elektrolytiiberwachung Elektrolyteigenschaf ten Leitfähigkeit i Stromausbeute Begriff der Stromausbeute Anodische und katodische Stromausbeute

3 Abhängigkeit der Stromausbeute 90 Deckf ähigkeit 90 Streufähigkeit 91 Primäre Stromdichteverteilung 9 2 Sekundäre Stromdichteverteilung 93 Einflüsse auf die Streufähigkeit 9 4 Einebnung 94 Schichteigenschaften 97 Struktur 9 7 Strukturtypen 9 7 Einfluß der Elektrolytzusammensetzung und der Arbeitsbedingungen auf die Struktur Einfluß der Struktur auf die Schichteigenschaften Glanz Härte Verschleißfestigkeit Prüfung der Elektrolyte und Schichten 105 Prüfung der Elektrolyte 105 Grundlagen 1OS Kontrolle der Elektrolyt- und Elektrolyseparameter 1OS ph-wert 105 Dichte 108 Oberflächenspannung 109 Leitfähigkeit 109 Temperatur 109 Spannung, Stromstärke, Stromdichte 110 Elektrizitätsmenge 110 Analyse der Elektrolyte 110 Probenahme 110 Naßchemische Analysenmethoden 111 Instrumentalanalysen 112 Bestimmungsmög1ichkeiten.von Elektrolytzusätzen 114 Physikalische und elektrochemische Prüfung der Elektrolyteigenschaften 114 Abscheidungsprobe 114 Bestimmung der Stromausbeute 116 Bestimmung der ~treufähi~keit (Makrostreufähigkeit) 1 18 Bes tinvnung der Einebnung 119 Prüfung der Schichten 121 Bestimmung der Schichteigenschaften 121 Duktilität und Festigkeit 121 Innere Spannungen 122 9

4 Härte 124 Elektrische Leitfähigkeit 126 Hartfestigkeit 127 Verschleißfestigkeit 128 Glanz 129 Bestimmung' der Korrosionsbeständigkeit 129 Freibewitterung 130 Korrosionsprüfung unter bestimmten Anwendungsund Lagerungsbedingungen 130 Kurzzeitkorrosionsprüfung 130 Schichtdickenbectimmung 133 Zerstörende ~chichtdickenmeßm~thoden 133 Zers törungsfreie Schichtdickenmeßmethoden 138 Identifizierung des Schicht- bzw. Anodenmetalls 143 Oberflächenvorbehandlung und -nachbehandlung 144 Mechanische Verfahren f4echanische Vorbehahdlung von Gestellteilen Verfahren. Schleifmittel und ihre Korngrößen Poliermittel Pasten und Emulsionen für das Schleifen und Polieren Schleif- und Poliermittelträger Technologie schleif- und Poliermaschinen 150 Schleif- und Polierautomaten 153 Mechanische Vorbehandlung von Kleinteilen 153 Verfahren 154 Schleif- und Polierkörper 155 Schleif- und Polierlösungen 156 Ausrüstungen zum Schleifen und Polieren von Kleinteilen 158 Chemische und elektrochemische Verfahren 159 Reinigen und Entfetten 159 Grundlagen 159 Reinigen und Entfetten mit organischen Lösemitteln Reinigen und Entfetten mit alkalischen Reinigern Elektrolytisches Entfetten Reinigen und Entfetten mit Ultraschall Handentf etten Beizen Beizen von Stahl in Säuren Beizen von Stahl in sauren Elektrolyten

5 Beizen von Stahl in wäßrigen, alkalischen Elektrolyten und Salzschmelzen 186 Beizen von Gußeisen 189 Beizen korrosionsbeständiger Stähle 190 Beizen und Brennen von Kupfer und Kupferlegieningen 191 Beizen von Aluminium und Aluminiumlegierungen 193 Beizen von Zink, Zinn und Blei 194 Regenerieren von Beizlösungen Beizentfetten Beizentfetten in sauren Lösungen Beizentfetten in alkalischen Lösungen Glänzen und Entgraten Elektrolytisches Glänzen und Entgraten Chemisches Glänzen Neutralisieren, Dekapieren Neutralisieren Dekapieren Spülen Ausschleppverluste Spülwasser Spülme thoden Berechnung der Konzentration von ausgeschlepptem Spülwasser Trocknen Trocknen von Gestellteilcn Trocknen von Kleinteilen Entmetallisieren Elektrolytische und chemische Metallabscheidung 21 3 Kupfer Eigenschaften Anwendungsgebiete Verfahrenstechnische Grundlagen Schwefelsaure Kupferelektrolyte Zyanidisclie Kupferelektrolyte Eupferdiphosphatelektrolyt Kupferfluoroboratelektrolyt Sonstige Kupferelektrolyte Nickel Eigenschaften Anwendungsgebiete Verfahrenstechnische Grundlagen Nickelsulfatelektrolyte dickelsulfamatelektrolyt

6 Nickelfluoroboratelektrolyt 248 Schwarznickelelektrolyt 249 Chrom 250 Eigenschaften 250 Anwendungsgebiete 251 Verfahrenstechnische Grundlagen 251 Elektrolyte 258 Ansatz der Chromelektrolyte 258 Elektrolyt auf Basis Schwefelslure 259 Elektrolyt auf Basis Kieselfluorwasserstoffsäure 261 Elektrolyt mit niedriger Chromsäurekonzentration 262 Anoden 263 Wartung und Regenierung der Chromelektrolyte 264 Verchromungsverfahren 265 Dekoratives Verchromen 265 Technisches Verchromen 268 Porösverchromung 273 Schwarzverchromun,o 274 Zink 274 Eigenschaften 275 Anwendungsgebiete 275 Verfahrenstechnische Grundlagen 276 Saure Zinkelektrolyte 279 Alkalisch-zyanidische Zinkelektrolyte 280 Alkalisch-zyanidfreie Zinkelektrolyte 285 Schwachsaure Zinkelektrolyte 287 KaSm ium 290 Eigenscliaf ten 290 Anwendungsgebiete 291 Verfahrenstechnische Grundlagen 291 Alkalisch-zyanidischer Kadmiumelektrolyt 292 Saure Kadmiumelektrolyte 294 Zinn 295 Eigenschaften 296 Anbendungsgebie te 297 Verfahrenstechni~che Grundlagen 297 Saure Zinnelektrolyte 298 Alkalischer Zinnelektrolyt 301 Blei 304 Eigenschaften und ~nwendun~ 305 Verfahrenstechnische Grundlagen 305 Bleifluoroboratelektrolyt 305

7 Edelmetalle 306 Silber 307 Eigenschaften 307 Anwendungsgebiete 307 Elektrolyte 308 Gold 310 Eigenschaften 310 Anwendungsgebiete 310.Elektrolyte 31 1 Rhodium 31 2 Palladium 313 Platin 31 3 Legierungen 313 Eigenschaften und Anwendungsgebiete 313 Elektrolyttypen 31 5 Anoden 316 Ausgewshlte Legierungselektrolyte 317 Kupfer-Zink (Messing) 31 7 Nickel-Eisen 318 Zinn-Blei 320 Chemis'che Metallabscheidung 322 Verfahrenstechnische Grundlagen 322 Reduktionsverf ahren 322 Nickel 324 Kupfer 326 Ionenaustauschverfahren 328 Metallisieren von Plasten 329 Verfahrenstechnische Grundlagen 329 ABS-Polymerisate 330 Zusammensetzung und Eigenschaften 330 Vorbehandlung 331 L6sungen und Arbeitsbedingungen zur Vorbehandlung 333 Metallisieryerfahren 334 Leitschicht 334 Elektrolytische Metallabcheidung 334 Anwendungsgebiete der Plastmetall isierung 335 Aluminium 336 Elektrolytische und chemische Oberflächenumwandlung Oxydieren von Aluminium Chemisches Oxydieren Bohniit-Verfahren :.ibv-verf ahren

8 Elektrolytisches Oxydieren 340 Verfahrenstechnische Grundlagen 340 Werkstoffe 345 Eigenschaften der Oxidschicht 346 Oxydieren nach dem GS-Verfahren 350 Oxydieren nach dem GSX-Verfahren 355 Sonstige Anodis ierverf ahren 356 Elektrolytische Färbeverfahren 357 Oxydieren in Phosphorsäurelösung 357 Phosphatieren 357 Schichtbildung 358 Eigenschaften der Phosphatschichten 359 Phosphatierverfahren 360 Oxydieren von Stahl 361 Grundlagen 36 1 Oxydieren in alkalischen Salzlösungen 36 2 Oxydieren in alkalischen Salzschmelzen 363 Chromatieren 364 Grundlagen 364 Schichtbildung 364 Eigenschaften der Chromatschichten 365 Chromatieren von Zink und Kadmium 366 Chromatieren von Aluminium und seinen Legierungen 368 Chromatieren von Kupfer, Kupf erlegierungen und Silber 369 Färben von Nichteisenmetallen 369 Grundlagen 369 Beispiele von chemischen Fiirbelösungen 370 Elektrochemische Färbeverf ahren, 372 Technologien Grundlazen Einflußfaktoren des Werkstücks auf die Technoloyie Ausgewählte Typentechnologien Vorbehandlung Elektrolytisches Abscheiden metallischer Schichten Metallisieren von ABS-Plasten Chemisches und elektrochemisclies Erzeugen nichtmetallischer Schichten Galvanoplastik Definition und Aufgaben der Galvanoplastik Galvanof ornung

9 Grundlagen 406 Eigenschaften der ~etailschichten für Galvanoformen 407 Einsatzgebiete der Galvanoformung 408 Elektrolytis&he Kalbzeugfer.tigung 408 Folien 408 Siebe 409 Dberzugsgalvanoplastik 409 Elektrolyte und Anwendungsgebiete 409 Kupfer 409 Nickel 4 10 Eisen 411 Eisenchloridelektrolyt 41 1 Eisenfluoroboratelektrolyt 412 Grundausrüstungen Apparative Grundausrüstungen Behälter Behä1,ter aus Stahl Behälter aus Chromnickelstahl Behälter aus Plast Beheizung Beheizungsarten Heizeinr ichtungen für Dampf und Heißwasser Elektrische Heizeinrichtungen. Kühlung Elektrolyt- und Werkstückbewegung Fi1tereinr ich tung Absaugeinrichtungen Elektrische Ausrüstungen Galvanikgleickichter Umpoleinr ichtungen Meßgeräte fur Strom und Spannung Gleichstrom-Mengenmeßgeräte Temperaturregeleinr ichtungen FUllstandsregelung ph-wer t-regelung Galvanisiergestelle ~estellwerkstof Gestellstruktur, Werkstückanordnung und Kontaktgabe Gestellisoliemng Typische Galvanisierausrüstungen Galvanisieren von Kleinteilen

10 Galvanisieren von Gestellteilen 446 Galvanisierautomaten 447 Gesundheits- und Arbeitsschutz sowie Brandschutz 4 5 i Allgemeine Grundsätze Gesetzliche Bestimmungen Körperschu tzmittel Gesundheits- und Körperpflege Schleifen und Polieren Umgang mit Chemikalien Organische Lösemittel Säuren Alkalische Lösungen Zyanidische Salze und Lösungen Chrom(V1)-salze und -1ösungen Nickelelektrolyt Elektrolytproben Befähigungsnachweis für Gif tbeauf tragte Erste Hilfe Ant ihavar ieordnung Umweltschutz in der Galvanotechnik 46 1 Gesetzliche Bestimmungen 461 Abstoffarme Technologien 461 Umweltfreundliche Prozeßlösungen 461 Spültechnik 462 Rtickgewinnung von Stoffen und Prozeßlösungen 462 Methoden der Abwasserreinigung 463 Behandlungsgrundsätze 463 Chemische Eiehandl;ng verdünnter Abwässer 465 Zyanidhaltige Abwässer 465 Chromat- und chromsäurehaltige Abwässer 466 Reinigung durch Ionenaustauschverfahren 466 Saure oder alkalische Abwässer 468 Entsorgung wäßriger Reiniger und organischer Lösemittel 468 Schlußreinigung der Abwässer 468 Chemische Behandlung von Konzentraten Anhang 470 Sachwörterverzeichnis $03