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Galvanotechnik
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Galvanotechnik oder Galvanik bezeichnet die elektrochemische Abscheidung metallischer Niederschläge, also von ĂberzĂźgen auf Substrate (WerkstĂźcke) in einem elektrolytischen Bad.
Bei der Galvanik wird elektrischer Strom (Gleichstrom) durch ein elektrolytisches Bad geleitet. Am Pluspol (Anode) befindet sich in der Regel ein Metall wie Kupfer oder Nickel, welches aufgelĂśst und zum Minuspol (Kathode) transferiert wird. Die im elektrolytischen Bad gelĂśsten Metallionen lagern sich durch Reduktion auf einem WerkstĂźck ab, das mit dem Minuspol elektrisch verbunden ist und so als Kathode dient. Alternativ kĂśnnen die Metallionen auch bereits im Elektrolyt als LĂśsung enthalten sein.
Die Metallionen lagern sich relativ gleichmäĂig auf dem WerkstĂźck am Minuspol ab, die Schichtdicke nimmt mit der Zeit zu. Häufig ist vor dem galvanischen Prozess eine Vorbehandlung des Substrats nĂśtig.cite-ref-1[1]
Das Elektroplattieren (auch Galvanostegie, engl. electroplating) ist die häufigste Anwendung der Galvanotechnik. Dieses Beschichtungsverfahren dient der Herstellung metallischer ĂberzĂźge auf SubstratkĂśrpern.
Der zweite Bereich der Galvanotechnik ist die Galvanoplastik (auch Galvanoformung oder Galvanoforming, engl. electroforming). GrĂśĂere Schichtdicken lassen hierbei solide metallische KĂśrper entstehen. Das Verfahren wurde ab dem 19. Jahrhundert zur Herstellung kĂźnstlerischer Skulpturen sowie von Gussformen eingesetzt. Heute wird es im Formenbau zum SpritzgieĂen von Kunststoffen sowie in jĂźngster Zeit in der Mikrosystemtechnik als Mikrogalvanoformung angewendet, siehe Lithografisch-galvanische Abformungstechnik (LIGA).
Als Galvano wird einerseits ein Druckverfahren bezeichnet, bei dem der hĂślzerne Druckstock durch eine galvanisch erzeugte Faksimile-Druckform ersetzt wird. Andererseits bezeichnet Galvano auch die Kopie einer MĂźnze oder Medaille sowie gelegentlich auch Skulpturen, die auf galvanischem Wege hergestellt wurden.
Auch die Anwendung niederfrequenten (âgalvanischenâ) Stroms in der medizinischen Galvanotherapie wird missverständlich als Galvanisation bezeichnet.cite-ref-2[2]
Contents
⢠Geschichte
⢠Anwendungen
⢠Allgemeines
⢠Grundmaterial
⢠Glanz
⢠Einebnung
⢠Nachbehandlung
⢠Bandgalvanik
⢠Zahntechnik
⢠Grundlagen
⢠LÜsliche Anoden
⢠Literatur
⢠Weblinks
⢠Einzelnachweise
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Geschichte
Die Geschichte der Galvanik, wie die Galvanotechnik umgangssprachlich bezeichnet wird, geht zurĂźck auf den italienischen Arzt Luigi Galvani (1737â1798), der Ende des 18. Jahrhunderts den nach ihm benannten Galvanismus entdeckte, als er bei Versuchen mit Froschschenkeln bemerkte, dass diese beim BerĂźhren mit zwei Elektroden aus verschiedenen miteinander verbundenen Metallen zuckten.
Alessandro Volta erkannte, dass der Effekt durch die verschiedenen Metalle verursacht wurde. Diese erzeugen in Kombination mit einem Elektrolyten eine elektrische Spannung, die sich im Tiermuskel entlädt. Er baute daraufhin seine Batterie, die Voltasäule, die eine wichtige Rolle bei der BegrĂźndung der Elektrotechnik spielte. Wahrscheinlich war sie die erste Batterie Ăźberhaupt, auch wenn es Vermutungen gibt, Menschen hätten schon vor Jahrtausenden Batterien gebaut: Bestimmte TongefäĂe, die bei Bagdad gefunden worden sind und in denen ein Kupferzylinder mit Eisenstab eingelassen war, wurden als die ersten Batterien gedeutet. Der verwendete Elektrolyt ist unbekannt. Sie werden auf ca. 2000 v. Chr. datiert und werden gewĂśhnlich als âBatterie von Bagdadâ bezeichnet. Heute zweifelt man allerdings an, dass es sich wirklich um eine Batterie gehandelt hat.cite-ref-3[3] Dementsprechend ist auch fraglich, ob das Galvanisieren schon im Altertum mĂśglich war. Die Vermutung, dass in der Antike die Vergoldung von Gegenständen mithilfe von Galvanotechniken bekannt gewesen sei,cite-ref-4[4] ist daher nicht bewiesen.
Die erste belegte galvanische Vergoldung fand 1805 durch einen SchĂźler Voltas statt. 1840 erhielt der englische Unternehmer George Richards Elkington ein Patent auf ein Verfahren zum galvanischen Versilbern mit cyanidhaltigen LĂśsungen. In der mit seinem Cousin gegrĂźndeten Firma nutzte er das Verfahren. Sie beschäftigte 1865, als Elkington starb, fast tausend Arbeiter und galt damals als fĂźhrender Galvanikbetrieb.cite-ref-5[5] Ab der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden lebensgroĂe Statuen wie Reiterstandbilder galvanoplastisch hergestellt, beispielsweise auch die bekannte Statue des GroĂen KurfĂźrsten in Berlin, die nach EntwĂźrfen von Andreas SchlĂźter entstand.cite-ref-6[6]
Das relativ ungiftige Aufbringen metallischer ĂberzĂźge konnte weitgehend die Technik der Feuervergoldung bzw. -versilberung ablĂśsen, die durch das hierbei verwendete Quecksilber gesundheitsschädlich ist.
Anwendungen
Teilweise wird zwischen dekorativer und funktionaler Galvanotechnik unterschieden. Erstere dient vorwiegend der VerschÜnerung von Gegenständen und muss fßr diesen Zweck gewisse technische Mindesteigenschaften aufweisen. Beispiele fßr die dekorative Galvanotechnik sind die Kunststoffgalvanisierung, die Verchromung von StahlrohrmÜbeln, Armaturen und Motorrädern sowie die Vergoldung von Schmuck und Essbesteck.
Die funktionelle Galvanotechnik dient dem Korrosionsschutz, dem VerschleiĂschutz, der Katalyse, der Verbesserung elektrischer Leitfähigkeit und der Reduzierung von Friktionskräften. Auch die Duktilität und Verformbarkeit von WerkstĂźcken kann durch galvanische abgeschiedene ĂberzĂźge verbessert werden.cite-ref-7[7] Folgend einige Beispiele:
⢠Verzinkung von Schrauben (Korrosionsschutz)
⢠Beschichtung von Maschinenteilen mit Hartchrom (VerschleiĂschutz)
⢠Beschichtung mit metallischen, meist nickel- oder platinhaltigen Katalysatoren fßr die chemische Industrie oder Brennstoffzellen (Katalyse)
⢠Vergoldung und Versilberung elektrischer Kontakte (elektrische Leitfähigkeit)
⢠Blei-Zinn-Kupfer Schichten fßr Gleitlager (Reduzierung der Friktion)
⢠Verkupfern beim Drahtziehen (Verbesserung der Verformbarkeit)
⢠Rhodinieren von Ringen und Brillengestellen
Hartchromschichten kĂśnnen aufgrund ihrer VerschleiĂfestigkeit und ihren guten Gleiteigenschaften auch als Beschichtung von Hydraulikzylindern oder fĂźr Tauchrohre in Federgabeln genutzt werden. Die Endeigenschaften dieser Bauteile sind nach der Beschichtung erheblich besser als z. B. die ihrer Grundmaterialien.
Galvanotechnik in der Praxis
Allgemeines
Die Galvanotechnik kann in den Produktionsablauf eines metallverarbeitenden Betriebs integriert sein (Betriebsgalvanik) oder aber als Dienstleister, â also durch Fertigung von Auftragsarbeiten (Lohngalvanik) â fungieren. Im weiteren Sinne werden auch Eloxalanlagen und andere (meist stromgetriebene) Verfahren als Galvanik bezeichnet.
Galvanische Anlagen sind in der Regel eine sehr lange Reihe von Wannen, in denen die verschiedenen Prozessschritte nacheinander erfolgen. Moderne Anlagen sind mehr oder weniger vollständig automatisch gesteuert. Sie werden von Oberflächentechnikern bedient. Die frßhere Bezeichnung Galvaniseur wurde durch die Berufsbezeichnung Oberflächenbeschichter ersetzt. Es wird zwischen den Verfahren Stßckgalvanisierung (Warenträger mit Waren werden getaktet durch einzelne Becken befÜrdert), Massengalvanisierung (Schßttgut in rotierenden Trommeln wird durch unterschiedliche Becken befÜrdert) und Durchlaufgalvanisierung (Permanentes Durchlaufen von Bauteilen durch eine Anlage ohne einzelne Takte) unterschieden.cite-ref-8[8]
Wirtschaftliche Bedeutung
Die Zahl der Galvanikanlagen in der EU wurde 2005 mit ca. 18.000 angegeben.cite-ref-9[9] Die Zahl der Beschäftigten liegt nach Angaben des Branchenverbandes im Jahr 2020 europaweit bei rund 440.000.cite-ref-zvo2020-10-0[10] In der Schweiz sind etwa 80 Galvanikbetriebe im Branchenverband Swissgalvanic organisiert.cite-ref-11[11] Nach einer Branchenanalyse aus dem Jahr 2006 arbeiteten zu dieser Zeit in Deutschland in ungefähr 2100 Betrieben etwa 49.000 Menschen in der Galvanotechnik.cite-ref-zvo-12-0[12] Zu den Betrieben gehÜrten etwa 50 Fachlieferanten fßr Galvanik-Chemikalien, 550 Dienstleistungs-Galvaniken aus dem Bereich Handwerk und 1500 industrielle Lohn- und inhouse-Galvaniken.cite-ref-zvo-12-1[12] Der Gesamtumsatz dieser Betriebe in Deutschland wurde damals auf fast 6 Mrd. Euro geschätztcite-ref-zvo-12-2[12], im Jahr 2020 wurde er bei einer Mitarbeiterzahl von rund 60.000 mit 8,3 Mrd. Euro angegeben.cite-ref-zvo2020-10-1[10] Ferner wurde als Schätzwert angegeben, dass die galvanischen Schutzschichten Korrosionsschäden und damit Kosten von 150 Mrd. ⏠pro Jahr verhindern wßrden.cite-ref-zvo-12-3[12]cite-ref-uba-13-0[13]
Grundmaterial
Labortechnisch lassen sich heutzutage alle gängigen Grundwerkstoffe aus Metall sowie die meisten nichtleitenden Polymere (Kunststoffe) und Keramiken beschichten.
Bei der Kunststoffgalvanisierung haben sich groĂtechnisch nur zwei gängige Verfahren der Polymerbeschichtung etabliert. Direktmetallisieren nach dem sogenannten Futuron-Verfahren, sowie die konventionelle Prozessreihenfolge Ăźber die aktivierte stromlose Metallisierung als erste metallische Prozessstufe (Schichtfolge: Vornickel, Glanzkupfer, Glanznickel, Chrom) sind hier speziell im dekorativen Segment anzutreffen. In der Automobilbranche ist man durch hohe Qualitätsmerkmale und Forderungen der Hersteller gezwungen, bis zu vier verschiedene Nickelschichten im Verbund abzuscheiden, um optimale Beständigkeit, Funktion und Aussehen zu erreichen.
Glanz
Die Qualität eines WerkstĂźckes wird oft anhand des Glanzes bestimmt. Dabei ist der physiologische Eindruck des Glanzes metallischer Schichten nicht ohne weiteres mit physikalischen Messmethoden (Reflexionsgrad o. ä.) bestimmbar. Die Wahrnehmung des Menschen kann von diesen physikalisch bestimmten GrĂśĂen abweichen. Speziell bei dekorativen Anwendungen ist er von hoher Bedeutung. FĂźr einen hohen Glanz werden in den verschiedenen Verfahren spezielle Glanzbildner eingesetzt. Es muss darauf geachtet werden, dass ein hoher Glanz andere physikalische Eigenschaften (z. B. elektrische Leitfähigkeit, Härte, LĂśtfähigkeit) einer Schicht verändern kann.
Metallßberzßge kÜnnen Gegenständen Glanz und ein eindrucksvolles Aussehen verleihen. So kann z. B. Besteck, das aus billigem Metall besteht, mit einem teureren Metall ßberzogen werden. Um beispielsweise einen LÜffel aus Nickel zu versilbern, wird der LÜffel zuerst gereinigt und dann mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden. Der LÜffel ist dann also die Kathode. Als Anode dient ein Silberstab. Beide Elektroden werden in eine Silbernitrat-LÜsung getaucht. Nach dem Anlegen der Spannung gehen Silberatome durch Abgabe von Elektronen als Silberionen in die LÜsung ßber. Diese Ionen werden von der Kathode angezogen und scheiden sich auf dem LÜffel, unter Elektronenaufnahme, ab. So wird der LÜffel aus Nickel mit einer dßnnen Silberschicht ßberzogen. Die Reaktionsgleichungen lauten:
Anode: Ag â Ag+ + eâ
Kathode: Ag+ + eâ â Ag
Einebnung
Ist ein Grundmaterial rau, kann durch die geeignete Auswahl des galvanischen Verfahrens die Oberfläche geebnet werden. Der technisch bessere Ausdruck fßr Einebnung ist der Begriff Mikrostreufähigkeit. Diese Eigenschaft wird beispielsweise bei Lagern, Walzen oder dekorativen Anwendungen (Glanz) genutzt.
Bei der Einebnung muss zwischen geometrischer Einebnung (MĂśgliche Einebnung durch Geometrie der Unebenheit) sowie zwischen einer echten Einebnung unterschieden werden. Bei einer echten Einebnung wird in tieferen Stellen âTälernâ mehr Material als an den erhobenen Stellen âBergenâ abgeschieden. Die Einebnung kann durch die Zugabe von Additiven, den sogenannten âEinebnernâ verbessert werden.cite-ref-14[14]
Galvanogerechtes Konstruieren
Ein Werkstßck konstruiert man galvanogerecht, indem man bestimmte Grundsätze berßcksichtigt, welche den geplanten Galvanisierprozess begßnstigen und mÜgliche Probleme vermeiden. Die Notwendigkeit fßr galvanogerechtes Konstruieren beruht beispielsweise auf der Ausbildung von Feldlinien im elektrischen Feld und einer damit verbundenen unterschiedlich schnellen (inhomogenen) Abscheidung des Materials.
⢠DurchgangslÜcher sind gßnstiger als SacklÜcher. Letztere kÜnnen je nach Durchmesser und Tiefe das Eindringen und Auslaufen der Prozessflßssigkeiten erschweren oder verhindern (Luftblasen). Verspätetes Austreten von Flßssigkeiten aus den SacklÜchern erschwert die Spßlprozesse und kann zu nachträglicher Korrosion fßhren.
⢠Abgerundete Konturen sind gĂźnstiger als scharfkantige AuĂen- und Innenwinkel: ErhĂśhte Abscheidung (bis hin zu Grat- oder Knospenbildung) an scharfen AuĂenkanten. Verminderte oder keine Abscheidung an scharfen Innenwinkeln.
⢠Eine durchgehende V-Naht ist gĂźnstiger als ein ĂberlappungsstoĂ oder eine punktgeschweiĂte Verbindung: Werden zwei Flächen nicht dicht verschweiĂt, dann werden die FlĂźssigkeiten mittels Kapillarwirkung im Spalt festgehalten. Die Schicht wird beim Trocknen durch diese FlĂźssigkeiten wieder zerstĂśrt. Dasselbe gilt fĂźr BĂśrdelungen und Nietverbindungen.
⢠Faradayscher Käfig: Bei einem rundherum geschlossenen WerkstĂźck mit zu kleinen Ăffnungen kann in dem WerkstĂźck kein elektrisches Feld entstehen. In diesem Bereich wirken nur rein chemische Prozesse. Bei einem elektro-chemischen Verfahren ist die Eindringtiefe normalerweise gleichzusetzen mit der Ăffnung, d. h., bei einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 2 cm wird eine Beschichtung bis zu der Tiefe von 2 cm in das Rohr erreicht.
⢠Werkstoffauswahl: Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt kÜnnen die Haftfähigkeit der Schicht verschlechtern. Bei hochfestem Stahl besteht die Gefahr der VersprÜdung. Kombinationen verschiedener Werkstoffe an einem Werkstßck kÜnnen zu Problemen fßhren, z. B. wenn es bei der Vorbehandlung verschiedene Indikationen und eine gegenseitige Kontraindikation gibt.
Konstruktion und Werkstoffauswahl haben sehr groĂen Einfluss auf einen späteren Galvanisierprozess in Bezug auf mĂśgliche Probleme und Wirtschaftlichkeit. Deshalb sollte bei Neukonstruktionen von Beginn an eine interdisziplinäre Arbeitsweise gewählt werden.
Nachbehandlung
Zu den Nachbehandlungsverfahren, beispielsweise bei verzinkten Waren, kann das Aufbringen einer Konversionsschicht (durch Phosphatierung oder Chromatieren) gehĂśren, sowie eine Lackierung.
Bandgalvanik
Bei der Bandgalvanik wird ein Metallband als Vollband oder mit vorher ausgestanzten, jedoch noch aneinanderhängenden Teilen kontinuierlich durch alle nÜtigen Bäder gezogen.
Die Vorteile der Bandgalvanik sind:
⢠die Schichtdicke variiert nur wenig.
⢠die Teile mßssen nicht einzeln kontaktiert oder eingehängt werden.
⢠mit unlÜslichen Anoden ist eine sehr schnelle Beschichtung mit hoher Qualität mÜglich (z. B. ßber 1 ¾m/s bei Silber)
⢠durch Abdecken mit Riemen ist es mÜglich, nur einzelne Streifen vom Band zu beschichten (Selektiv-Beschichtung). Dadurch wird weniger Beschichtungsmaterial verbraucht.
Die Bandgalvanik wird u. a. zur Vergoldung elektrischer Kontakte und zur Beschichtung von Halbleiter-Kontakt-Unterlagen (siehe Chipbonden) verwendet.
Bandgalvanik-Anlagen sind meist weniger gesundheitsschädlich als andere Galvanik-Anlagen, da die Anlagen meist vollständig abgedeckt und mit Luft-Absaugungen versehen sind und keine Handarbeit nÜtig ist. Dadurch werden giftige Gase und Dämpfe vom umgebenden Raum ferngehalten.
Zahntechnik
Mit der Galvanotechnik kann in der Zahntechnik Zahnersatz hergestellt werden, der aus dĂźnnen Goldkappen besteht und mit Keramik verblendet wird. Durch den elektrochemischen Prozess werden selbsttragende MetallgerĂźste aus Gold hergestellt. Beim Auro-Galvano-Crown-Verfahren (AGC) wird im zahntechnischen Laboratorium auf die mit Silberpulver vorbereiteten ZahnstĂźmpfe eine Goldschicht von ca. 200 Âľm abgeschieden. Die GerĂźste haben eine Reinheit von 99,99 % Gold. Die Galvanotechnik eignet sich fĂźr die Herstellung von Einzelkronen, Prothesenbasis, keramisch verblendete Teilkronen und EinlagefĂźllungen (Inlays/Onlays), Teleskopkronen, ZahnbrĂźcken fĂźr den Ersatz eines Zahnes und Zahnimplantat-Suprastrukturen.cite-ref-15[15]
Elektrochemische Vorgänge
Grundlagen
Das Galvanisieren ist eine Elektrolyse, bei der chemische Vorgänge (Redoxreaktionen; siehe chemische Reaktion) unter Einwirkung von elektrischem Strom ablaufen. Die Metallabscheidung, die beim Galvanisieren abläuft, ist eine Umkehrung der MetallauflÜsung. Beispielsweise kann man die Vorgänge bei der galvanischen Verzinkung als Umkehrung der AuflÜsung einer Zinkelektrode betrachten, die in vielen galvanischen Zellen stattfindet, z. B. im Daniell-Element oder in der Zink-Kohle-Zelle.
In der Versuchsanordnung und im realen Betrieb der Elektrolyse legt man eine Gleichspannung an zwei Elektroden an, die dadurch polarisiert werden, es entstehen Kathode und Anode. Befinden sie sich in einer leitenden FlĂźssigkeit, so flieĂt Strom. FlĂźssigkeiten, z. B. Säuren, Laugen oder Wasser mit gelĂśsten Salzen, leiten Strom. Diese Substanzen heiĂen auch Elektrolyte. Legt man eine Spannung an, so bewegen sich die positiven Kationen zur Kathode (daher deren Name) und die negativen Anionen zur Anode. Dabei findet an der Anode eine Oxidation statt. Kationen, die nahe genug an die Kathode gelangen, nehmen von der Kathode Elektronen auf. Sie werden also reduziert und lagern sich als Metall an der Kathode an.
LĂśsliche Anoden
LÜsliche Anoden sind nur bei Silber-, Kupfer- oder Nickelbädern ßblich. Auch Zinn, Zink, Cadmium (heute verboten) und Legierungsanoden wie Zinn/Blei (LÜtzinn) wurden bzw. werden oft verwendet. In das Bad wird der entsprechende Elektrolyt gegeben, bei Silber z. B. Silbercyanid und Kaliumcyanid. Die Anode besteht in diesem Fall aus Feinsilberblech. Während der Elektrolyse ßberzieht sich die Kathode mit einer reinen Silberschicht, wobei sich die Anode auflÜst.
Bei allen lÜslichen Anoden gibt das Metall (vor allem Kupfer, Silber oder Nickel, im Labor auch Zink oder Gold) Elektronen ab und wird oxidiert. Im Idealfall wßrden an der Anode gleichviele Ionen (z. B. Ag+ beim Silber) in LÜsung gehen, wie an der Kathode durch Reduktion verbraucht werden. In diesem Idealfall wßrde also die Konzentration der LÜsung während der Elektrolyse unverändert bleiben, solange das Metall an der Anode noch nicht komplett gelÜst ist.
UnlĂśsliche Anoden
An der Kathode erfolgt wie immer bei der Galvanik die Reduktion der Metallionen zum Metall. In diesem Fall wird jedoch eine unlĂśsliche Anode verwendet, z. B. aus Edelstahl. Die Kationen, die nach der Reaktion das Metall des Ăberzugs bilden, befinden sich im Bad, z. B. im Vergoldungsbad als Goldchlorid. Legt man eine Spannung an, so wird der Stromkreis durch die Oxidation der Anionen im Elektrolyten geschlossen. Bei ChloridlĂśsungen entsteht dabei Chlor, ansonsten Sauerstoff. Der Vorgang läuft solange, bis die Konzentration der Metallionen (der Goldionen im Beispiel) im Bad zu klein wird. Daher muss zum Aufrechterhalten des Prozesses immer wieder Metallsalz zugegeben werden.
Berechnung der Umsätze
Die Berechnung der umgesetzten Stoffmengen erfolgt wie bei jeder Elektrolyse mit Hilfe der Gleichung, die aus den Faradayschen Gesetzen folgt und dort angegeben ist. In der Regel muss dabei die Stromausbeute berĂźcksichtigt werden.
Qualitätssicherung
Die Qualitätssicherung nimmt in der Galvanotechnik einen sehr hohen Platz ein. Zu ihr gehĂśren die ständige Analyse der Badparameter, wie Säure- und Metallgehalt, Kontrolle des Aussehens und Farbe der Schichten, Schichtdickenmessungen mittels RĂśntgenfluoreszenz, Ultraschall, Wirbelstromverfahren, AblĂśseverfahren, aber auch die ĂberprĂźfung des Rohmaterials.
Des Weiteren kÜnnen noch ßberprßft werden: Oberflächenrauheit, Härte, Haftfestigkeit und Duktilität der Schicht, Oberflächenfehler (z. B. Poren, Risse) und Prßfung der Korrosionsbeständigkeit mittels Salzsprßhtest, Schwitzwasserklima, Corrodkote-Prßfung, CASS-Test (Essigsäure-SalzlÜsung).
Die elektrochemischen Eigenschaften der Elektrolyte kĂśnnen mittels Praxisversuchen (z. B. Hull-Zelle) oder Vergleichsmessungen (Haring-Blum-Zelle oder Cyclovoltammetrie) beurteilt werden.
Die Qualität sowie die Endeigenschaften einer Beschichtung hängen unter anderem von den folgenden Parametern ab:
⢠Stromdichte
⢠pH-Wert
⢠Badtemperatur
⢠Menge der Metallionen im Bad
⢠Verschmutzungsgrad des Bades (Metallpartikel im Bad fßhren, je stärker der Strom ist, zu mehr Einschlßssen in der Beschichtung)
⢠Dauer des Galvanisierens
⢠Abstand zwischen Kathode und Anode
⢠Entfettung des Werkstßckes
⢠Reinheit des Wassers; es ist demineralisiertes Wasser zum Ansetzen (Mischen) des Bades nÜtig.
⢠GrĂśĂenverhältnis zwischen Anode und Kathode, wobei die Faustregel Anode: mindestens zweimal so groĂe Oberfläche wie die Kathode verwendet wird
Gefährdungen, Umweltproblematik
Weitere wichtige Punkte innerhalb der Galvanotechnik sind die Abwasseraufbereitung und der damit verbundene Umweltschutz, die Belehrung im Umgang mit gefährlichen Chemikalien und das Arbeiten im Labor. Die Dicke des entstehenden MetallĂźberzug variiert je nach Anwendung: dekorative Schichten (z. B. Gold oder Glanzchrom) haben oft Schichtstärken kleiner 1 Mikrometer (Âľm), während funktionelle Schichten deutlich dicker sind (Zink oder Nickel als Korrosionsschutz etwa 10 Âľm, Hartchrom oder Nickel als mechanisch funktionelle Schichten (z. B. in Hydraulikzylindern) meist 100â500 Âľm).
In der Galvanik kĂśnnen die Beschäftigten gegenĂźber Gefahrstoffen exponiert sein. Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung mĂźssen die am Arbeitsplatz auftretenden Gefahrstoffe ermittelt und geeignete SchutzmaĂnahmen festgelegt werden. Die DGUV Information 213-716 der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung gibt Verfahrensweisen und SchutzmaĂnahmen in der Galvanotechnik an, sodass fĂźr Stoffe mit Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) dessen Einhaltung sichergestellt ist. FĂźr Stoffe ohne AGW ist der Stand der Technik dokumentiert.cite-ref-16[16]
Galvanische Elektrolyte
⢠Antimonelektrolyte
⢠Bleielektrolyte
⢠Bronzeelektrolyte
⢠Cobaltelektrolyte
⢠Chromelektrolyte
⢠Eisenelektrolyte
⢠Goldelektrolyte
⢠Indiumelektrolyte
⢠Kupferelektrolyt
⢠Manganelektrolyte
⢠Palladiumelektrolyte
⢠Platinelektrolyte
⢠Rheniumelektrolyte
⢠Rutheniumelektrolyte
⢠Bismutelektrolyte
⢠Wolframelektrolyte
⢠Zinkelektrolyte
⢠Zinnelektrolyte
Galvanisierverfahren (Ăberblick)
Diese technisch ähnlichen Galvanisierverfahren beschränken sich jeweils auf spezielle Substrate oder Beschichtungsmaterialien und erhielten dadurch ihre spezifischen Namen.
⢠Textilgalvanik
⢠Tauchverfahren (frßher Sudverfahren)
⢠Veralisieren
⢠Verchromen
⢠Versilbern
⢠Verstahlen
Zu den Verfahren, die zwar in Galvanikbetrieben durchgefĂźhrt werden, aber selbst keine galvanischen Prozesse sind, gehĂśren die Erzeugung von Konversionsschichten durch Phosphatierung oder Chromatieren sowie das BrĂźnieren und die stromlose Erzeugung von Metallschichten Ăźber chemische Prozesse bzw. Reduktionsmittel, siehe AuĂenstromlos (insbesondere Chemisch Nickel). Auch das Färben von Metallen und die Anodische Oxidation des Aluminiums beim Eloxieren sind keine galvanischen Prozesse im Sinne einer Metallabscheidung.
Verwandte Verfahren
Die elektrophoretischen Abscheidung (Tauchlackierung) ist wie die Galvanik ein Verfahren, das mit Hilfe eines Gleichstroms eine Beschichtung erzeugt. Diese Beschichtung ist allerdings nicht metallisch, und sie entsteht durch die pH-Wert-Ănderung bei der Zersetzung von Wasser.
Literatur
⢠Thomas Walter Jelinek: Praktische Galvanotechnik: Ein Lehr- und Handbuch. Leuze, Bad Saulgau 2005, ISBN 3-87480-207-8.
⢠Bernhard Gaida: Technologie der Galvanotechnik. Leuze, Bad Saulgau/Wßrtt. 1996, ISBN 3-87480-114-4.
⢠Bernhard Gaida: Einfßhrung in die Galvanotechnik: Grundlagen der chemischen, elektrochemischen, physikalischen und elektrotechnischen Begriffe. Leuze, Bad Saulgau/Wßrtt. 1999, ISBN 3-87480-143-8.
⢠Wolfgang Autenrieth: Neue und alte Techniken der Radierung und der Edeldruckverfahren â Vom âHexenmehl und Drachenblutâ zur Fotopolymerschicht â Tipps, Tricks, Anleitungen und Rezepte aus 5 Jahrhunderten. 7. Auflage. 2020, ISBN 978-3-9821765-0-5 (Einige Hinweise zu galvanischen Radierverfahren und Rezepte zum Verstahlen, Vercadmen und Versilbern von Kupfer).
⢠Gerhard Pinke: Fachkunde Edelmetallgewerbe. 7. Auflage. Rßhle-Diebener-Verlag, Stuttgart 1992, ISBN 3-7935-5493-7.
⢠Hans Rudolf Christen, Gerd Meyer: Grundlagen der allgemeinen und anorganischen Chemie. 9. Auflage. Diesterweg, Frankfurt a. M. 1988, ISBN 3-7935-5394-9.
⢠DGUV Information 213-716: Galvanotechnik und Eloxieren â Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) nach der Gefahrstoffverordnung.
Weblinks
Commons
: Galvanisierung
â Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
⢠Animation einer Galvanisierung (Flash; 541 kB)
⢠Galvanische Beschichtung im Wiki der elektrischen Kontakte
⢠Praktische Galvanotechnik (abgerufen am 18. Juni 2020)
⢠VORLESUNG FERTIGUNGSTECHNIK I (abgerufen am 18. Juni 2020)
⢠Grundlagen Galvanotechnik (abgerufen am 18. Juni 2020)
Einzelnachweise
cite-note-11. â Nasser Kasnani: Galvanotechnik â Grundlagen, Verfahren und Praxis einer SchlĂźsseltechnologie. 2., Ăźberarb. u, erw. Auflage. Hanser, MĂźnchen/Wien 2009, ISBN 978-3-446-41738-0, S. 16.
cite-note-22. â Wolfgang Miehle: Gelenk- und Wirbelsäulenrheuma. Eular Verlag, Basel 1987, ISBN 3-7177-0133-9, S. 174.
cite-note-33. â Harald Eggebrecht: Der Ur-Strom. Dem Geheimnis auf der Spur. In: SĂźddeutsche Zeitung SZ.de. SĂźddeutsche Zeitung Digitale Medien GmbH, 29. Juli 2016, abgerufen am 16. April 2020.
cite-note-44. â Hans-Gert Bachmann, GĂźnter Bachmann: Oberflächenvergoldung: Alte und neue Techniken. In: Chemie in unserer Zeit. Band 23, Nr. 2, April 1989, S. 46â49, doi:10.1002/ciuz.19890230203.
cite-note-55. â British bronze sculpture founders and plaster figure makers, 1800-1980 â E â National Portrait Gallery. In: National Portrait Gallery. National Portrait Gallery, abgerufen am 16. April 2020 (englisch).
cite-note-66. â Darstellung der Galvanoplastik mit Nennung konkreter metallisierter Figuren, abgerufen am 26. Dezember 2020.
cite-note-77. â Nasser Kanani: Galvanotechnik : Grundlagen, Verfahren, Praxis. 2., Ăźberarb. u, erw. Auflage. Hanser, MĂźnchen 2009, ISBN 978-3-446-41738-0, S. 24.
cite-note-88. â Nasser Kanani: Galvanotechnik : Grundlagen, Verfahren, Praxis. 2., Ăźberarb. u, erw. Auflage. Hanser, MĂźnchen 2009, ISBN 978-3-446-41738-0, S. 12â14.
cite-note-99. â Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung. (PDF) Merkblatt zu den besten verfĂźgbaren Techniken fĂźr die Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. In: BVT-Merkblätter und DurchfĂźhrungsbeschlĂźsse. Umweltbundesamt UBA, September 2005, abgerufen am 16. April 2020.
cite-note-zvo2020-1010. â Zentralverband Oberflächentechnik e. V. Stimme der Galvano- und Oberflächentechnik. Zentralverband Oberflächentechnik e. V. ZVO, abgerufen am 16. April 2020.
cite-note-1111. â Swissgalvanic â Mitglieder. Abgerufen am 16. April 2020.
cite-note-zvo-1212. â sofia, Ăkopool, ZVO: Branchenanalyse der deutschen Galvano- und Oberflächentechnik. (PDF) 2006, abgerufen am 16. April 2020.
cite-note-uba-1313. â Systemadmin_Umwelt: Galvanische Oberflächenbeschichtung. In: Umweltbundesamt > Themen > Wirtschaft | Konsum > Industriebranchen > Herstellung und Verarbeitung von Metallen. Umweltbundesamt, 29. Januar 2013, abgerufen am 16. April 2020.
cite-note-1414. â Nasser Kanani: Galvanotechnik : Grundlagen, Verfahren, Praxis. 2., Ăźberarb. u, erw. Auflage. Hanser, MĂźnchen 2009, ISBN 978-3-446-41738-0, S. 127â130.
cite-note-1515. â Gabriele Dietrichs, Paul Rosenhain: Galvanoforming: Bio-Ăsthetik in der restaurativen Zahnheilkunde. Verlag Neuer Merkur GmbH, 1995, ISBN 978-3-921280-99-7, S. 25â (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
cite-note-1616. â Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (DGUV): Galvanotechnik und Eloxieren â Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) nach der Gefahrstoffverordnung. Abgerufen am 15. Oktober 2019.