Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Anlass: Durch die Giftigkeit der Chrom VI- Verbindungen wird das ,,Hartverchromen,, immer mehr
\neingeschr\u00e4nkt (REACH). Da die Chrom-Schichten zum Teil unerreichte Schichteigenschaften bzw.
\nSchichtkombinationseigenschaften besitzen, ist ein Ersatz nur bedingt m\u00f6glich. Die Industrie sucht daher
\numweltfreundliche Alternativen. Das Ziel der Entwicklung war es, Chromschichten mit hervorragenden
\nSchichteigenschaften aus umweltfreundlichen Chrom III- Elektrolyten galvanisch abzuscheiden.
\nChromtrioxid (CrVI) ist im Anhang XIV der REACH Verordnung aufgelistet. Das hei\u00dft, das Chromtrioxid
\n(krebserregend und Brand f\u00f6rdernd) kann nur noch sehr eingeschr\u00e4nkt und unter Auflagen eingesetzt
\nwerden. Es ist aber noch nicht verboten, diese Verbindung einzusetzen!
\nChrom III- Salze sind nicht krebserregend. Sie werden z.B in Nahrungserg\u00e4nzungsmitteln verwendet.
\nZielsetzung:
\nDas Entwicklungsziel war die Abscheidung von Chrom (III)- Schichten mit \u00e4hnlichen oder besseren
\nEigenschaften wie die der Chrom (VI)-Schichten:
\nSchichtdicke: 100 ?m und mehr
\nSchichth\u00e4rte: 1000 HV (800 HV-1200 HV)
\nKorr.-Best\u00e4ndigkeit: Vergleichbar mit Chrom VI- Schichten
\nTribologie\/Verschlei\u00df: Vergleichbar mit Chrom VI- Schichten
\nStreuf\u00e4higkeit: Besser als bei Chrom VIO- Elektrolyten
\nStromausbeute: Besser als bei Chrom VI- Elektrolyten<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Arbeitsschritt wurden zahlreiche Cr III-Elektrolyte untersucht. Die Elektrolyte wurden in einem
\n1000 ml Becherglas angesetzt und auch die galvanischen Versuche durchgef\u00fchrt. Als Anoden wurden
\nGrafitanoden eingesetzt, gelegentlich auch MOX (Ru-Oxid)- beschichtets Titanstreckmetall. Die Kathode
\nbestand aus einem unlegierten Stahl-Zylinder mit einem Durchmesser von 10 mm. Dieser wurde so
\nmaskiert, dass eine Oberfl\u00e4che von 0,1 dm\u00b2 Fl\u00e4che verchromt wurde. Bild 1
\nDie Beschichtung wurde zuerst visuell Beurteilt. Bei einer erfolgsversprechenden Chrom III-Schicht
\nwurden Schliffe angefertigt sowie REM-EDX- Untersuchungen durchgef\u00fchrt. Weiter wurden bei Bedarf
\neine IC-Messung durchgef\u00fchrt.
\nBei erfolgversprechenden Elektrolyten wurden nach 24 und 48 Stunden erneut galvanische
\nAbscheidungen durchgef\u00fchrt. Es hat sich immer wieder herausgestellt, dass nach mehreren Stunden ein
\nFarbwechsel von gr\u00fcnlich zu blau-violett erfolgte und anschlie\u00dfend keine erfolgreiche Chrom IIAbscheidung
\nmehr m\u00f6glich ist. Der Farbton zeigt nur die Anzahl der Wassermolek\u00fcle an die das
\nChrom III-Ion komplexieren-
\nIm Zeitraum von September 2019 bis Oktober 2020 wurden weit \u00fcber 100 Versuche durch die Firma
\nOpSu Optimal Surface GmbH. Durchgef\u00fchrt.
\nDabei wurde nachfolgender Vorgehensweise verfahren:
\n– Beh\u00e4lter: 1000 ml Becherglas, Heizlatte mit Magnetr\u00fchrer
\n– Anode: Grafit (selten MOX beschichtetes Ti-Streckmetall zur Anodenkontrolle)
\n– Chemikalien in Analysen- oder technischer-Qualit\u00e4t (Merck, Roth, Aldrich..)
\n– Kathode Stahl-Zylinder, maskiert: 0,1 dm\u00b2 die Stahlzylinder wurden vor der Beschichtung
\ngewogen und nach der Beschichtung zur\u00fcckgewogen.
\n– Vorbehandlung: mechanisches Schleifen mit 1000 er Schleifpapier, Abkochentfettung, USEntfettung,
\nkathodische Entfettung, HCI-Beize (RT), Ni-Strike (HCI mit Nickelchlorid), jeweils
\nmit einer Stand- und Flie\u00df-Sp\u00fcle
\n– Bei der Abscheidung wurde mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht bzw.
\nStillstand.
\n– Die Beschichtungsversuche erfolgten direkt nach dem Ansatz, oder zeitlich versetzt
\n(2-24 Std.)<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Bei dem DBU-Projekt sollten umweltfreundlich Cr III- Schichten galvanisch abgeschieden werde. Es
\nwurden \u00fcber 100 Abscheideversuche durchgef\u00fchrt.
\nDabei wurden verschiedene Wege eingeschritten um erfolgreich Cr III- Schichten abzuscheiden:
\nStandard-Elektrolyte mit Zus\u00e4tzen wie Komplexbildner oder Reduktionsmittel Dispersionsschichten
\nsollten die Schichteigenschaft verbessern. Mittel Pulsplating wurde untersucht, ob sich \u00fcber die Art des
\nStrom-Pulses Verbesserungen erzielen lassen. Ein weiterer L\u00f6sungsweg war die Abscheidung von
\nLegierungselementen wie V, Mn, Mo, W.
\nDie eingeschlagenen Wege f\u00fchrten nicht zum Ziel. Mit den Elektrolyten konnten zum Teil keine
\nSchichten abgeschieden werden, es konnten nur schwarze, d\u00fcnne Schichten hergestellt werden oder es
\nbildeten sich volumin\u00f6se Schichten aus. Dann konnten die Elektrolyten nur eine einmalige Abscheidung
\nvon Chromschichten bewirken. Anschlie\u00dfend war keine Abscheidung mehr m\u00f6glich. Diese wird auf eine
\nVerloung oder den Umbau der Aquo-Komplexe zur\u00fcckgef\u00fchrt. Bei den erfolgreichen Chrom IIIAbscheidungen
\nkonnte eine Reduzierung der Rissbildung nicht erreicht werden.
\nDa Mitte des Jahres 2020 v\u00f6llig \u00fcberraschen bekannt wurde, dass die Firmen Atotech und Coventya,
\nChrom III Elektrolyte entwickelt hatten, wurden die Arbeiten eingestellt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Aufgrund der nicht ausreichenden Schichteigenschaften der untersuchten Cr III- Elektrolyte und der jetzt
\nzug\u00e4nglichen Cr III-Schichten durch Fachfirmen wird keine \u00d6ffentlichkeitsarbeit oder Pr\u00e4sentation
\ngeplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in dr Literatur beschriebene Cr III-Schichten bezogen sich vorwiegend auf d\u00fcnne, dekorative
\nSchichten. Dicke Cr-III-Schichten waren zum Zeitpunkt 2019 bis 2021 {1} noch nicht eingesetzt werden.
\nDie finnische Firma ,,Savroc,, nutzte schon Cr III-Schichten, aber nur in Verbindung mit chemischen
\nNickel-Schichten und sehr hohen ,,Temperaturen,, bei ca. 600\u00b0C
\nDer Ansporn bei diesem Projekt war die die Abscheidung von Cr VI-Schichten, die nicht getempert
\nwerden m\u00fcssen und #hnliche Eigenschaften wie Cr VI-Schichten aufweisen. Um dies zu erreichen,
\nwurden verschiedene Wege eingeschlagen:
\n– Verschiedene Komplexbilder
\n– Diepersionsabscheidung
\n– Pulsplating
\n– Legierungsabscheidung
\nNeben der Abscheidung von d\u00fcnnen schwarzen Schichten, volumin\u00f6sen Schichten uns keinen
\nSchichten konnten vereinzelt brauchbare Cr III-Schichten erzeugt werden. Diese hatten aber
\ndurchgehend Mikrorisse und konnten nicht reproduzierbar abgeschieden werden. In der kurzen Zeit
\nkonnten keine Chrom III-Schichten abgeschieden werden, die den Anforderungen entsprachen. Man
\nmuss hier noch viel Grundlagenentwicklung durchf\u00fchren, da das Chrom III-Ion eine extrem lange
\nAustauschrate der Komplex- Liganden hat dadurch wird auch die st\u00f6rende Verolung gef\u00f6rdert.
\nNachdem Mitte 2020 Fachfirmen brauchbare Schichten publizierten und in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab
\nbemusterten, wurde die Entwicklung eigestellt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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