Inhalt.

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1 Inhalt 1 Galvanische Verfahren in der Praxis Anwendung galvanischer Überzüge Das Erzeugen bestimmter Eigenschaften der Oberfläche Galvanisches Abscheiden dicker Schichten Erzeugen von Werkstoffen durch galvanische Verfahren Voraussetzungen für das Herstellen galvanisch erzeugter Metallschichten Arbeitsgänge beim Galvanisieren Allgemeiner Verfahrensablauf Arbeitsgänge für Produktgruppen Galvanische Bäder Elektrolytzusammensetzung Badansatz Korrektur der Elektrolyte Abscheidungsbedingungen Kommerzielle Verfahren Verfahrenstechnische Hinweise Lösungen, Elektrolyte, Bäder Wasser und seine Bedeutung bei der Metallabscheidung Leitungswasser Enthärtetes Wasser Vollentsalztes Wasser Wasser hoher Reinheit Herstellung von Prozesslösungen Lösen eines Salzes in Wasser Verdünnen und Vermischen Fehlersuche (trouble shooting) Charakterisierung des Fehlers Lokalisierung des Fehlers Kontrolle des Verfahrensablaufes 46

2 8 Inhalt 2 Abscheidung von Metall mit äußerer Stromquelle Die elektrolytische Dissoziation Abläufe, Begriffe Die Elektrolyse Abscheidung und Auflösung von Metallen Faradaysche Gesetze Wirkungsgrad (Stromausbeute) Stromdichte Abscheidungsgeschwindigkeit Elektrodenreaktionen Kathodenreaktionen Anodenreaktionen Elektrolysereaktionen Polarisation Strom- und Schichtdickenverteilung Deckfähigkeit Streufähigkeit (MakroStreuung) Glanztiefenstreuung MikroStreuung (Einebnung) Struktur galvanischer Überzüge 60 3 Abscheidung von Metall ohne äußere Stromquelle Ionenaustauschverfahren Kontaktverfahren Reduktionsverfahren 66 4 Galvanotechnische und andere oberflächentechnische Sonderverfahren Galvanoformung (Elektroformung) Spezifische Vorgänge bei der Galvanoformung Formenbau Pressmatrizen für Schallplatten Aufkupfern von Tiefdruckzylindern Vernickeln von Stereotypieplatten Andere Anwendungen der Galvanoformung (Elektroformung) Galvanisieren im Durchlaufverfahren Anwendung des Durchlaufverfahrens Galvanische Schichten zum Schutz beim Einsatzhärten Tampongalvanisieren Mechanisches Plattieren Allgemeines Verfahren und Anlagentechnik 76

3 Inhalt Verfahrensablauf Eigenschaften der Schichten Diffusionsschichten Physikalische Verfahren 78 5 Galvanische Anlagen und technische Ausrüstungen Galvanisieren auf Gestellen Gestelle und ihr Einfluss auf die Metall Verteilung Die Warenträger Galvanisieren von Massenteilen Galvanisieren in der Glocke Trommelgalvanisieren Behälter und ihre Ausrüstung Behälterausführungen Schutzüberzüge für Stahlbehälter Kunststoffbehälter Wahl der Behälter Wartung und Reparatur von Behältern Heizung und Kühlung Dampf- und Heißwasserheizung Elektrische Heizung Elektrolytkühlung Einrichtungen zur Temperaturregelung Schutzpolarisierung von Heiz- und Kühlschlangen aus Titan Anoden- und Kathodenschienen (Leitungsarmatur) Werkstück- und Elektrolytbewegung Dunstabsaugung Handbediente galvanische Anlagen Mechanisierte Anlagen und Galvanoautomaten Mechanisierte Anlagen Ringbäder Wanderbäder Kettenforderanlagen Anlage zum Verchromen von Massenteilen Automatische Galvanisieranlagen Bühnenautomaten in runder oder gestreckter Bauart Rundautomaten Langautomaten Transportwagenautomaten 103

4 10 Inhalt Be- und Entladen der Automaten Automatische Steuerung bei Transportwagenautomaten Anlagen zum Galvanisieren im Durchlaufverfahren Anlagentechnik zum kontinuierlichen Galvanisieren Zusatzeinrichtungen zu Durchlaufanlagen Zubehör für galvanische Anlagen Filtergeräte für die Elektrolyte Scheibenfilter Tiefenfiltration (Kerzenfilter) Anschwemmfiltration Selektives Reinigen von Nickelelektrolyten Anoden und ihre Anwendung Anoden Sparanodenhalter Anodenkästen Anodensäcke, Diaphragmen Gestelleinhängetechnik Trocknen der Werkstücke Gleichrichter Energiewirtschaft - Möglichkeiten der Energiekostensenkung Der Energiekauf Maßnahmen zur Kosteneinsparung Maßnahmen zur Verbrauchsminderung Heizsysteme Kühlsysteme Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung bei Bädern Wärmerückgewinnung bei der Be- und Entlüftung von Hallen Wärmepumpen Kraft-Wärme-Kopplung Vor- und Zwischenbehandlung der Ware Schleifen und Polieren Schleifmittel Schleifscheiben Schleifpasten Allgemeines zum Schleifen, Kratzen und Vorpolieren Polieren Poliermittel 149

5 Inhalt Polierpasten und -emulsionen Schleif- und Poliermittelträger Maschinen zum Schleifen und Polieren Die Staubbekämpfung Gleitschleiftechnik Elektrolytisches Entgraten Anodisches Schleifen (Elysieren) Elektrolytisches Polieren und chemisches Glänzen Schlussbetrachtung zum Schleifen und Polieren Entfetten und Reinigen Allgemeines Verunreinigungen der Oberfläche Entfettung, Benetzung und Galvanisierbarkeit Anforderungen an Entfettungs- und Reinigungslösungen Die Oberflächenspannung Die Grenzflächenspannung Entfetten mit chlorierten Lösemitteln Entfettungsvorgang mit chlorierten Lösemitteln Entfetten in halogenfreien Lösemitteln Entfetten in wässrigen Lösungen Handreinigung Entfetten in alkalischen Lösungen (Abkochentfettung) Emulsionsreiniger Kaltreiniger Spritzentfetten Beizentfetten Elektrolytisches Entfetten Elektrolytisches Entzundern in alkalischer Lösung Elektrolytisches Entzundern in saurer Lösung Ultraschallreinigung Gebrauchswertprüfung beim Entfetten Beizen, Brennen und Entrosten Korrosionsprodukte auf Eisen und Stahl Beizen in Salzsäure Beizen in Schwefelsäure Beizen in Salpetersäure Beizen in Flusssäure Beizen in Phosphorsäure Beizsprödigkeit und ihre Verhinderung 189

6 12 Inhalt Beizen von Kupfer und Kupferlegierungen Elektrolytisches Beizen Besondere Vorbehandlungsverfahren Vorbehandeln von Aluminium und seinen Legierungen Vorbehandeln von Magnesium Vorbehandeln von Zinkdruckguss Vorbehandeln von Edelstahl Vorbehandeln von Gusseisen, Temperguss und Gusslegierungen Vorbehandeln von Nickel und Nickellegierungen Vorbehandeln von weniger gebräuchlichen Metallen Spülen, Dekapieren, Neutralisieren Spülen Dekapieren Neutralisieren Galvanisch hergestellte Metallüberzüge Blei Eigenschaften und Anwendung von Bleiüberzügen Galvanisches Abscheiden von Bleiüberzügen Bleifluoroboratelektrolyt Bleifluorosilicatelektrolyt Anoden Praktische Hinweise Abscheiden von Bleilegierungen Cadmium Eigenschaften und Anwendung von Cadmiumüberzügen Galvanisches Abscheiden von Cadmiumüberzügen Alkalischer cyanidhaltiger Cadmiumelektrolyt Schwefelsaurer Cadmiumelektrolyt Cadmiumfluoroboratelektrolyt Anoden Praktische Hinweise Chrom Eigenschaften und Anwendung von Chromüberzügen Galvanisches Abscheiden von Chromüberzügen aus chrom(vi)haltigen Lösungen Elektrolyte zum Verchromen Eigenschaften der Elektrolyte Einfluss der Elektrolytzusammensetzung Eigenschaften der Niederschläge 218

7 Inhalt Andere Chromelektrolyte Elektrolyt auf der Grundlage von Chrom(III)- verbindungen Tetrachromatelektrolyte Glanzverchromen Chromschichten als Korrosionsschutz Schwarzverchromen Hartverchromen und Porösverchromen Doppelhartchromverfahren Porösverchromen Praktische Hinweise Eisen Eigenschaften und Anwendung von Eisenüberzügen Galvanisches Abscheiden von Eisenüberzügen Sulfathaltige Elektrolyte Chloridhaltige Elektrolyte Anoden Praktische Hinweise Gold und Goldlegierungen Eigenschaften und Anwendung von Goldüberzügen Galvanisches Abscheiden von Gold und Goldlegierungen Elektrolyte zum Vergolden Alkalisch-cyanidhaltige Goldelektrolyte Neutrale Goldelektrolyte Saure Goldelektrolyte Elektrolyte auf Basis von Kaliumtetracyanoaurat Weiterentwicklung beim galvanischen Vergolden Kupfer und Kupferlegierungen Anwendung von Kupferüberzügen Elektrolyte zum Verkupfern Schwefelsaure Matt- und Glanzelektrolyte zum Verkupfern Kupferfluoroboratelektrolyte Kupferpyrophosphatelektrolyte Cyanidhaltige Kupferelektrolyte Cyanidhaltige Kupferelektrolyte mit Kaliumnatriumtartrat Cyanidhaltige Glanzkupferelektrolyte Sonstige Kupferelektrolyte Abscheidebedingungen beim galvanischen Verkupfern Anoden für Kupferelektrolyte 255

8 14 Inhalt Ansatz und Wartung von Kupferelektrolyten Verunreinigungen und ihre Beseitigung Überzüge aus Kupferlegierungen Galvanisches Abscheiden von Kupfer-Zink (Messing) Galvanisches Abscheiden von Bronze Eigenschaften von Kupferüberzügen Nickel Eigenschaften von Nickel Elektrolyte zum Vernickeln Sulfatelektrolyte Chloridelektrolyte Nickelsulfamatelektrolyte Nickelfluoroboratelektrolyte Andere Elektrolyte Eigenschaften von Nickelelektrolyten Wirkungsgrad (Stromausbeute) Mikro- und Makrostreufähigkeit Glanzvernickeln Theorie der Abscheidung glänzender Nickelniederschläge Glanznickelelektrolyte Abscheidebedingungen beim Glanzvernickeln Halbglanzvernickeln Halbglanznickelelektrolyte Abscheidebedingungen beim Halbglanzvernickeln Eigenschaften von Halbglanznickelniederschlägen Mattvernickeln Abscheiden aus feindisperser Lösung Abscheiden mit suspendierten Feststoffen Abscheiden mit Zwischenschichten Abscheiden aus Emulsionen Andere Verfahren Vernickeln von Massenteilen Schwarzvernickeln Dickvernickeln (Hart- und Starkvernickeln) Dispersionsvernickeln Galvanoplastik und Galvanoformung Eigenschaften von Nickelüberzügen Härte und Verschleißfestigkeit Zugfestigkeit 292

9 Inhalt Innere Spannungen Bruchdehnung (Elongation) Porosität und Rissigkeit Struktur Kohlenstoff-, Schwefel-, Wasserstoff- und Sauerstoffgehalt von Nickelüberzügen Haftfestigkeit Vernicklung und Korrosionsschutz Beständigkeit einfacher Nickelschichten Mehrfachschichten und ihre Schutzwirkung Instandhaltung von Nickelelektrolyten Filtration Selektivreinigung Aktivkohlebehandlung Andere Behandlungen Praktische Hinweise Anoden Waren-, Elektrolyt- und Luftbewegung Einfluss des Grundmaterials Entnickeln Platinmetalle Rhodium Eigenschaften und Anwendung von Rhodiumschichten Elektrolyte zum galvanischen Abscheiden von Rhodium Palladium Eigenschaften und Anwendung von Palladiumschichten Elektrolyte zum galvanischen Abscheiden von Palladium Platin Anwendung von Platinschichten Elektrolyte zum galvanischen Abscheiden von Platin Ruthenium Elektrolyte zum galvanischen Abscheiden von Ruthenium Silber Anwendung von Silberüberzügen Elektrolyte zum Versilbern Cyanidhaltige Silberelektrolyte Cyanidfreie Silberelektrolyte Abscheidebedingungen cyanidhaltiger Silberelektrolyte Eigenschaften cyanidhaltiger Silberelektrolyte Anoden für Silberelektrolyte 327

10 16 Inhalt Praktische Hinweise Vorbehandlung Entfernen von Carbonat aus dem Elektrolyten Nachbehandeln Eigenschaften galvanischer Silberniederschläge Besteckversilberung Zink und Zinklegierungen Eigenschaften und Anwendung von Zinküberzügen Galvanisches Abscheiden von Zinküberzügen Elektrolyte zum Verzinken Elektrolyteigenschaften im Vergleich Alkalische Elektrolyte zum Verzinken Saure Elektrolyte zum Verzinken Andere Elektrolyte zum Verzinken Praktische Hinweise Verzinken von Gestell- und Massenteilen Vorbehandlung beim galvanischen Verzinken Ansatz und Wartung der Elektrolyte Nachbehandlung verzinkter Teile Entzinken Die Abscheidung von Zinklegierungen Zink-Cobalt-Legierungsschichten Zink-Nickel-Legierungsschichten Zink-Eisen-Legierungsschichten Anwendung der Zink-Legierungsschichten Zinn und Zinnlegierungen Eigenschaften und Anwendung von Zinnüberzügen Elektrolyte zum galvanischen Verzinnen Schwefelsaure Zinnelektrolyte (Zinnsulfatelektrolyte) Zinnfluoroboratelektrolyte Natriumstannatelektrolyte Kaliumstannatelektrolyte Glanzzinnüberzüge Überzüge aus Zinnlegierungen Zinn-Blei-Legierungsüberzüge Zinn-Zink-Legierungsüberzüge Zinn-Nickel-Legierungsüberzüge Zinn-Cadmium-Legierungsüberzüge Zinn-Cobalt-Legierungsüberzüge 362

11 Inhalt Galvanisches Abscheiden weniger gebräuchlicher Metalle Antimon Indium Cobalt Wolfram Rhenium Wismut Mangan Aluminium Galvanisieren von Kunststoffen Allgemeines Vorteile durch Galvanisieren von Kunststoffen Galvanisierfähige Kunststoffe Herstellung galvanisierfähiger Kunststoffteile Gestelltechnik Praxis des Kunststoffgalvanisierens Vorbehandlung Vorquellen Beizen Aktivieren Beschleunigen Chemische (außenstromlose) Metallabscheidung auf Kunststoffen Elektrolytische Weiterbehandlung Sonderverfahren Galvanisieren von Massenteilen aus Kunststoff Partielle Galvanisierung von Kunststoffteilen Qualitätsprüfung galvanisierter Kunststoffteile Temperaturwechseltest Bestimmen der Haftfestigkeit Schocktest Feiltest Herstellen von Leiterplatten Vorlagenerstellung Basismaterial für Leiterplatten Mechanisches Bearbeiten von Leiterplatten Bildauftrag Photodruck Siebdruck 387

12 18 Inhalt 10.5 Subtraktivtechnik zum Herstellen von Leiterplatten Chemisches Verfahren bei der Subtraktivtechnik Entfetten Konditionieren Anheizen Aktivieren Beschleunigen Chemisches Verkupfern Galvanische Verfahren bei der Herstellung von Leiterplatten Verkupfern von Leiterplatten Verzinnen von Leiterplatten Blei-Zinn-Legierungsüberzüge für Leiterplatten Vernickeln von Leiterplatten Vergolden von Steckverbindungen Tentingtechnik zum Herstellen von Leiterplatten Additivtechnik zum Herstellen von Leiterplatten Semiadditivtechnik Ätzen von Leiterplatten Aufschmelzen Bestücken und Löten von Leiterplatten Oberflächenbehandlung von Aluminium Böhmit-Verfahren Chemische Oxidation Saure Chromatierungs- und Phosphatierungsverfahren Chrom(VI)freie Passivierungen Chromfreie Verfahren Chrom(llI)haltiges Passivieren Anodische Oxidation Färben von anodischen Oxidschichten Färben mit organischen Farbstoffen Färben mit anorganischen Stoffen Farbanodisierverfahren Einstufen-Anodisierverfahren Zweistufen-Farbanodisierverfahren Mehrstufige Färbeverfahren Hartanodisieren Chromsäureanodisieren Sonderverfahren 418

13 Inhalt Glänzen von Aluminium Verdichten (Sealen) Prüfen anodischer Oxidschichten Galvanisieren von Aluminium Oberflächenbehandlung von Magnesium Außenstromlos (chemisch) hergestellte Metallüberzüge Besonderheiten der außenstromlosen (chemischen) Herstellung von Metallüberzügen Vor- und Nachteile der außenstromlosen Beschichtung Die außenstromlose (chemische) Vermeidung Vergleich mit der elektrolytischen Vernicklung Chronologische Entwicklung Bäder zur chemischen Vernicklung Bäder auf Hypophosphitbasis Schwachsaure Hypophosphitbäder Alkalische Hypophosphitbäder Bäder mit borhaltigen Reduktionsmitteln Nickelabscheidung aufhydrazinbasis Abscheidung von Legierungsschichten Stromlose Abscheidung von Dispersionsüberzügen Die Praxis der stromlosen Vernicklung Der Grundwerkstoff und seine Vorbehandlung Badparameter, ihre Überwachung und ihr Einfluss Regenerierung der Nickelbäder Thermische Nachbehandlung Wichtige funktionelle Schichteigenschaften Andere stromlos abgeschiedene Metallschichten Die stromlose Verkupferung Die stromlose Vergoldung Die stromlose Palladiumabscheidung Die stromlose Abscheidung von Cobalt Die stromlose Zinnabscheidung Stromloses Versilbern Chemisch erzeugte Schutzschichten Phosphatieren Anwendung des Phosphatierens Grundlagen des Phosphatierens 446

14 20 Inhalt Verfahrensablauf beim Phosphatieren Eigenschaften der Phosphatschichten Chromatieren Chromatieren von Zink und Cadmium Bildung der Chromatschicht auf Zink Eigenschaften der Chromatschichten auf Zink und Cadmium Verfahren zum Chromatieren von Zink- und Cadmiumschichten Chromatieren von Silber Färben von Metallen Färben von Kupfer und seinen Legierungen Färben mit Schwefelleber Goldschwefellösung Schwarzfärbung (Persulfatverfahren) Lüstersudfärbung Patinafarbung Messing-Braunfärbung Färbung in Salzschmelzen Färben von Stahl Färben von Stahl durch Anlauffarben Brünieren von Stahl in heißen Laugen Schwarzfarbung von Stahl Färben von Silber Altsilberfarbung Nachbehandlung beim Färben von Metallen Entmetallisieren Chemisches Entmetallisieren Elektrolytisches (anodisches) Entmetallisieren Vorbehandlung entmetallisierter Oberflächen vor der Galvanisierung Entmetallisieren in der Praxis Wasser, Abwasser und Recycling in der Galvanotechnik Wasserversorgung Wasserarten und -eigenschaften Wasserverunreinigungen Wasserhärte Auswirkung der Wasserverunreinigungen beim Galvanisieren 471

15 Inhalt Das Aufbereiten von Wasser Enthärten von Wasser Wasserentsalzung Herstellen von Reinstwasser Abwasser in der Galvanotechnik Abwasserarten Abwassermengen Spülwasser Konzentrate und Halbkonzentrate Möglichkeiten zum Verringern der Abwassermenge Verbessern des Spüleffektes Standspüle Mehrfachverwendung des Spülwassers Kaskadenspüle Intensivieren der Spültechnik Spülwasserkreislaufführung über Ionenaustauscher Verlängern der Standzeit von Prozesslösungen Verlängern der Standzeit von Entfettungsbädern Verlängern der Standzeit von galvanischen Elektrolyten Verlängern der Standzeit von Chromatierungslösungen Rückführen von Prozesslösungen Aufkonzentrieren von Spülwässern und Elektrolyten durch Verdunsten und Verdampfen Zurückführen der Prozesslösung durch Elektrodialyse Reinigen der zurückgeführten Lösungen Rückgewinnen von Wertstoffen Herstellen einer konzentrierten Kupfersulfatlösung Rückgewinnen von Chromsäure Zurückgewinnen von Nickelhydroxid Rückgewinnen von Schichtmetallen (Kupfer, Nickel) durch Elektrolyse Rückgewinnen von Edelmetallen Rückgewinnen von Lösemitteln Verfahren zum Entgiften und Neutralisieren Allgemeines Entgiften von Cyaniden Chromsäurereduktion Neutralisieren und Ausfallen der Metalle Anlagen zur Abwasserbehandlung Die Schlammbehandlung Mess-, Regel- und Steuertechnik 500

16 22 Inhalt 16 Betriebsüberwachung Allgemeines Kontrolle der Zusammensetzung von Behandlungslösungen Analytische Untersuchung von Elektrolytproben Kontrolle der Elektrolyte mit Testzellen Automatische Korrektur der Elektrolytzusammensetzung Bestimmen der Oberflächengröße der Werkstücke Zähler zur Kontrolle galvanischer Prozesse Messen der Elektrizitätsmenge Messen des Metallgewichtes Bestimmen des Wirkungsgrades Einstellen der Stromdichte beim Galvanisieren Örtliche und mittlere Stromdichte Kontrolle der Stromdichte mit Messsonden Konstanthaltung der Stromdichte durch Kennlinienanpassung Stromdichtekonstanthaltung durch Stromregelung auf einen flächenabhängigen Sollwert Weitere Möglichkeiten zur Stromeinstellung Kontrolle der Schichtdicke im Anschluss an die Abscheidung Kontrolle der Schichtdicke während der Abscheidung Schichtdickenkontrolle durch Integration der Stromdichte Schichtdickenkontrolle durch Ultraschall-Laufzeitmessung Schichtdickenkontrolle mit Hilfe einer Messkathode Gravimetrische Schichtdickenkontrolle Schichtdickenkontrolle durch Bestimmung der Abscheidungsgeschwindigkeit Kontrolle weiterer Prozessdaten Kontrolle der Elektrolyttemperatur Kontrolle der Höhe des Elektrolytspiegels Kontrolle der Elektrolytfiltration Kontrolle der Bewegung des Elektrolyten Kontrolle der Eigenschaften von Grundwerkstoff Identifizierung von Metallen Bestimmung der Oberflächenrauheit Messung der Schichtdicke Messung der Härte Prüfung auf Oberflächenfehler Prüfung der Korrosionsbeständigkeit Prüfung sonstiger Eigenschaften von Überzügen 513

17 Inhalt Unfall- und Gefahrenschutz in galvanischen Betrieben Erste Hilfe Grundbegriffe zur Ersten Hilfe Wunden und Wundversorgung Mechanische Ursachen von Wunden Chemische Ursachen von Wunden Thermische Ursachen von Verletzungen Vergiftungen Stromunfälle Sonstige lebensbedrohliche Zustände Bewusstlosigkeit Atemstillstand Ausstattung eines Erste-Hilfe-Kastens für den Galvanobetrieb Sonstige Schutzausrüstungen im Betrieb Persönliche Ausrüstung Sicherheitseinrichtungen Überwachung der Schadstoffkonzentrationen Belehrung der Mitarbeiter Kalkulation in der Galvanotechnik Kostenerfassung Kostenstellenabgrenzung Kostenstellenplan Hauptkostenstelle Gruppenkostenstelle Einzel- oder Verfahrenskostenstelle Kostenstellenschlüssel Oberflächengröße Umlegeverfahren Materialkosten Lohnkosten Platzkosten Auswertung Wichtige Normen und technische Regeln in der Galvanound Oberflächentechnik Messtechnik Allgemeines, Begriffe Oberflächen, Geometrie und Rauheit Physikalische und chemische Eigenschaften 540

18 24 Inhalt 19.2 Unbeschichtete Werkstoffe und Bauteile, Chemikalien Anforderungen und Festlegungen Allgemeine Prüftiormen Schichten und beschichtete Bauteile Anforderungen und Festlegungen Verfahren zur Beschichtung/Verfahren zur Oberflächenbehandlung Prüfung physikalischer und mechanischer Schichteigenschaften Schichtdickenmessung Klimate - Korrosion - Verschleiß Allgemeines Klima- und Korrosionsprüfungen Umwelt-Umwelttechnik-Arbeitssicherheit Allgemeines Abwasser Abluft Qualitätssicherung Nanotechnologie Chemikalien für die Galvanotechnik Tabellen-Anhang 593 Literatur 608 Stichwortverzeichnis 625