SCHRIFTENREIHE GALVANOTECHNIK UND О В E R F L А С H E N В E H А N D L U N G. Galvanische Verzinkung. Elektrolyte, Nachbehandlung, Anwendung

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1 SCHRIFTENREIHE GALVANOTECHNIK UND О В E R F L А С H E N В E H А N D L U N G Galvanische Verzinkung Elektrolyte, Nachbehandlung, Anwendung Von Dipl.-Chem. T. W. Jelinek Mit 71 Abbildungen und 74 Tabellen I.Auflage 2003 Fach verlag für»oberflächentechnik - Galvanotechnik Produktion von Leiterplatten und Systemen (Baugruppentechnik) EUGEN G. LEUZE VERLAG BAD SAULGAU GERMANY

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Zink, Vorkommen, Eigenschaften, Anwendung Geschichtliche Entwicklung des galvanischen Verzinkens Verfahren zum galvanischen Verzinken 21 Literatur zu Kapitel Die elektrolytische Abscheidung des Zinks Grundlagen und Besonderheiten der elektrolytischen Abscheidung von Zink Elektrolyte unterschiedlicher Eigenschaften Abscheidung in sauren Elektrolyten Abscheidungsmechanismus in sauren Elektrolyten Einfluss der Zusammensetzung von schwachsauren Elektrolyten Einfluss der Abscheidungsbedingungen in schwachsauren Elektrolyten Abscheidung in neutralen Elektrolyten Abscheidung in alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Abscheidungsmechanismus in alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Einfluss der Zusammensetzung von alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Einfluss der Abscheidungsbedingungen in alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Abscheidung in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Abscheidungsmechanismus in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Einfluss der Zusammensetzung von alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Einfluss der Abscheidungsbedingungen in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Abscheidung in alkalisch-cyanidarmen Elektrolyten Vergleich der Verzinkungsverfahren Elektrolyteigenschaften 59

3 8 Inhaltsverzeichnis Anwendungskriterien 61 Literatur zu Kapitel Die Praxis des galvanischen Verzinkens Verzinken in schwachsauren Elektrolyten Zusammensetzung von schwachsauren Elektrolyten Abscheidungsbedingungen in schwachsauren Elektrolyten Kontrolle und Korrektur der Zusammensetzung von schwachsauren Elektrolyten Verunreinigungen in schwachsauren Elektrolyten und ihre Beseitigung Fehler und Abhilfe beim Verzinken in schwachsauren Elektrolyten Verzinken in alkalisch-cyandihaltigen Elektrolyten Zusammensetzung von alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Abscheidungsbedingungen in alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Kontrolle und Korrektur der Zusammensetzung von alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Verunreinigungen in alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten und ihre Beseitigung Fehler und Abhilfe beim Verzinken in alkalisch-cyanidhaltigen Elektrolyten Verzinken in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Zusammensetzung von alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Abscheidungsbedingungen in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Kontrolle und Korrektur der Zusammensetzung von alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Verunreinigungen in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten und ihre Beseitigung Fehler und Abhilfe beim Verzinken in alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten Verzinken in starksauren Elektrolyten Zusammensetzung starksaurer Zinkelektrolyte Abscheidungsbedingungen in starksauren Elektrolyten Kontrolle und Korrektur der Zusammensetzung von starksauren Elektrolyten Verunreinigungen in starksauren Elektrolyten und ihre Beseitigung 108

4 Inhaltsverzeichnis Fehler und Abhilfe beim Verzinken in starksauren Elektrolyten Verzinken in pyrophosphathaltigen Elektrolyten Verzinken in borflusssauren Elektrolyten 111 Literatur zu Kapitel Die Abscheidung von Zinklegierungen Charakteristik der Abscheidung und Anwendung von Zinklegierungen Zink-Nickel-Legierungen Zink-Nickel-Abscheidung in schwachsauren Elektrolyten Elektrolytzusammensetzung und Abscheidungsbedingungen Elektrolyteigenschaften Schichteigenschaften Hinweise für die Praxis Zink-Nickel-Abscheidung in alkalischen Elektrolyten (6-9% Ni) Elektrolytzusammensetzung und Abscheidungsbedingungen Elektrolyteigenschaften Schichteigenschaften Hinweise für die Praxis Zink-Nickel-Abscheidung in alkalischen Elektrolyten (12-15 %Ni) Elektrolytzusammensetzung und Abscheidungsbedingungen Elektrolyteigenschaften Schichteigenschaften Hinweise für die Praxis Zink-Nickel-Abscheidung in sulfamathaltigen Elektrolyten Einige Anwendungen von Zink-Nickel-Schichten Korrosionsschutz Makroelemente mit Aluminium Reibungskoeffizient auf Zink-Nickel Wasserstoffversprödung Vergleich der Eigenschaften von Zink-Nickel-Schichten aus unterschiedlichen Verfahren Zink-Cobalt-Legierangen Allgemeines, Anwendungen Zink-Cobalt-Abscheidung in sauren Elektrolyten Zink-Cobalt-Abscheidung in alkalischen Elektrolyten Zink-Eisen-Legierungen 132

5 10 Inhaltsverzeichnis Zn-Fe-Abscheidung in alkalischen Elektrolyten Zn-Fe-Abscheidung in sauren Elektrolyten Andere Legierungsschichten Zink-Mangan-Legierungsschichten Zink-Chrom-Legierangsschichten Zink-Molydän-Legierungsschichten Zink-Titan-Legierungsschichten Zink-Nickel-Eisen-Legierungsschichten Zink-Dispersionsschichten Hinweise zur Anwendung von Zinklegierungsschichten 140 Literatur zu Kapitel Nachbehandlung von Zink- und Zinklegierungsschichten Thermische Nachbehandlung Elektrolytisches Glänzen Spülen Aufhellen in Salpetersäure Chromatieren Bildung von Chromatschichten Tauchzeit ph-wert Temperatur und Bewegung Trocknen Eigenschaften der Chromatschichten Zusammensetzung Farbe der Chromatschichten Schichtdicke und Gewicht Struktur Elektrischerwiderstand Verhalten beim Löten und Punktschweißen Härte und Abriebfestigkeit Temperaturbeständigkeit Korrosionsschutz Adsorptionsvermögen Chromatierungsverfahren Farblos-und Blauchromatierungen Gelbchromatierungen Olivchromatierangen Schwarzchromatierungen Modifizierte Chromatierungen Verfahrensablauf beim Chromatieren Ansatz der Chromatierungslösung 170

6 Inhaltsverzeichnis Spülen und Neutralisieren nach dem Verzinken Eigentliches Chromatieren Spülen nach dem Chromatieren und Trocknen Wartung von Chromatierungsbädern Zinkschicht Kontrolle und Korrektur der Chromatierungslösung ph-wertundchrom(vi)-gehalt Katalysator Chrom(III)-undZink(II)-Gehalt Kontrolle der Chromatschichten Aussehen und Farbe, Vorhandensein, Abriebfestigkeit Schichtgewicht Korrosionsprüfungen Fehlertabellen für Chromatierungen Nachbehandlung von Chromatschichten Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit Färben von Chromatierungen Chrom(VI)- und chromfreie Passivierung der Zinkschicht Verschiedene anorganische Verfahren Verfahren auf Cr(III)-Basis Phosphor-Molybdat-Behandlung Phosphatieren Bildung der Phosphatschichten Eigenschaften der Phosphatschichten Phosphatieren in der Praxis Färben von Zinkschichten 185 Literatur zu Kapitel Technologie der Abscheidung von Zink- und Zinklegierungsschichten Verzinken als Fertigungstechnologie Verfahrensablauf Vorbehandlung Reinigen Niedrigkohlenstoffhaltiger Stahl Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt Grauguss Zinkdruckguss Spülen Verzinken von Gestellteilen Gestelle 194

7 12 Inhaltsverzeichnis Einfluss auf die Metallverteilung Bestandteile der Gestelle Instandhaltung der Gestelle Warenträger Verzinken von Massenteilen Gleichmäßige Metallabscheidung bei der Trommelverzinkung Trommelkonstruktionen Besonderheiten der Anlagentechnik beim Verzinken Material für Behälter, Heiz- und Kühleinrichtungen Mechanisieren und Automatisieren Anoden zum Verzinken Anoden bei der Abscheidung von Zinklegierungen Das Entfernen von Zinküberzügen 208 Literatur zu Kapitel Besondere Verfahren der elektrolytischen Verzinkung Verzinken im Durchlaufverfahren Anwendung des Durchlaufverfahrens Hohe Stromdichten, intensive Elektrolytbewegung Durchlaufanlagen Vor-und Nachbehandlung Hochleistungsverzinken Das Tamponverzinken Verzinken mit verschieden geformtem Strom Stromumkehr Verzinken mit pulsierendem Gleichstrom Verzinken mit Ultraschall 220 Literatur zu Kapitel Anwendung von Zink-und Zinklegierungsschichten Anwendungsrelevante Eigenschaften Farbe, Glanz, Reflexionsvermögen Struktur Härte Innere Spannungen Duktilität Reibungskoeffizient Chromatierbarkeit 227 Literatur zu Kapitel Das Korrosionsschutzverbundsystem Zink/Chromatieren/Versiegeln Mechanismus des Korrosionsschutzes durch nichtchromatierte Zink- und Zinklegierungsschichten 229

8 Inhaltsverzeichnis Korrosionsschutz durch die Zink-und Zinklegierungsschicht Mechanismus des Korrosionsschutzes durch die Chromatierang Mechanismus des Korrosionsschutzes durch die Versiegelung Mechanismus des Korrosionsschutzes durch chromatierte und versiegelte Zinkschichten 238 Literatur zu Kapitel Einfluss des Verzinkens auf den Grundwerkstoff Die Wasserstoffversprödung als Systemeigenschaft Das Wasserstoffangebot beim Verzinken Mechanismus der Wasserstoffdiffusion beiderzinkabscheidung Einfluss der Wasserstoffbeladung auf das Grundmaterial Einfluss der Wasserstoffbeladung auf die Zinkschicht Verhindern einer Wasserstoffversprödung Maßnahmen bei der galvanischen Oberflächenbehandlung Werkstoff-und bauteilseitige Maßnahmen 248 Literatur zu Kapitel Recycling und Abwasserbehandlung Anfallende Abwässer Verringern der Spülwassermenge Geringere Verschleppung Wassersparendes Spülen Badpflege und Standzeitverlängerung Vorbehandlung Verzinkungselektrolyte Chromatierungslösungen Rückführung von Spülwasser in die Prozesslösungen Konzentratoren Regeneratoren als Badpflegeeinrichtungen für rückgeführte Prozesslösungen Abwasserfreie Zinkstraßen Entgiften und Neutralisieren Entgiften von Cyaniden Entgiften von Chromat Neutralisieren und Metallausfällung Schlammbehandlung 272 Literatur zu Kapitel 8 272

9 14 Inhaltsverzeichnis 9 Kontrolle der Prozesslösungen Analytische Methoden für alkalische cyanidhaltige und cyanidfreie Elektrolyte Bestimmimg des Zinkgehaltes Bestimmung des Natriumcyanidgehaltes Bestimmung des Natriumhydroxidgehaltes Bestimmung des Natriumcarbonatgehaltes Analytische Methoden für saure Elektrolyte Bestimmung des Zinkgehaltes Bestimmung des Chloridgehaltes Analytische Methoden für Chromatierungen Bestimmung von Chrom(VI)-Verbindungen Bestimmung von Chrom(III) Kontrolle mit der Hullzelle Kontrolle von Ganzzusätzen mit der Hullzelle 281 Literatur zu Kapitel Stichwortverzeichnis 284 Anzeigenteil 287