Sauberes Wasser: Lösungen für die metallverarbeitende und ...

3. BEHANDLUNG VON
PROZESSBÄDERN
Als eines der wichtigsten Anwendungsgebiete
der elektrochemischen Beschichtung von
Metalloberflächen ist der Korrosionsschutz zu
nennen. Des Weiteren spielen Härte, Verschleißfestigkeit,
Alterungs- und Temperaturbeständigkeit
sowie die Dekoration eine große Rolle.
Das chemische Passivieren von Oberflächen
durch Salzlösungen (zum Beispiel Chemisch
Nickel, Phosphatieren …)
Das elektrochemische Beschichten von
Oberflächen (zum Beispiel Chromieren,
Verzinken, Vernickeln etc.)
Das chemische und mechanische Polieren
(CMP) von Silicium-Wafern
In all diesen Fällen verändert sich die
Prozesslösung im Laufe der Zeit. Der Wirkstoff wird
teilweise verbraucht, wobei sich zeitgleich das
Prozessbad mit Nebenprodukten beziehungsweise
Fremdstoffen anreichert. Verbrauchter Wirkstoff
lässt sich nachdosieren. So kann beispielsweise
eine Säurebeize durch Zugabe von konzentrierter
Säure „nachgeschärft“ werden. Genauso wird das
Zink, welches sich bei der Plattierung von Stahl
verbraucht, durch Zugabe von Chemikalien wieder
aufgefrischt. Dennoch reichern sich zunehmend
Nebenprodukte und Verunreinigungen in einem Bad
an.
a) Elektrochemische
Metallabscheidung
+
-
Red
b) Chemische
Metallabscheidung
Abbildung 3.1.: Unterschiedliche Metallsalzlösungen
(Elektrolyte) auf wässriger Basis werden zur Behandlung
von Oberflächen eingesetzt.
Der hierfür notwendige Elektrolyt, ein
Prozessstrom im Sinne dieser Broschüre, ist ein
flüssiger Strom, welcher einen in Wasser gelösten
Wirkstoff in relativ hoher Konzentration enthält.
Dieser Wirkstoff wird dann an einer metallischen
oder einer aus einem anderen Material bestehenden
Oberfläche zur Reaktion gebracht. Zusätzlich
können die Werkstoffe auch durch andere
Prozessbäder für einen weiteren Prozessschritt
„vorbereitet“ werden. In einem solchen Fall wirkt der
Prozessstrom als Edukt in einer chemischen
Reaktion. Beispiele hierfür sind:
Das Beizen von Oberflächen mittels Säuren
oder Salzlake (zum Beispiel Elektropassivierung
von Aluminium in Schwefelsäurebädern oder
das Entrosten/Anätzen von Stahloberflächen in
Salzsäure)
Das Herausarbeiten feiner Strukturen durch
Ätzverfahren (zum Beispiel in der Leiterplattenherstellung,
Mikromechanik und andere)
e -
Red
e -
Me 2+
Me 2+
Me 0 Me 0
Abbildung 3.2.: Elektrochemische und chemische
Beschichtung von Oberflächen. Links wird das Metall
durch Elektroden aus dem Stromkreislauf reduziert,
rechts durch ein chemisches Reduktionsmittel. Das
reduzierte Metall lagert sich auf der Oberfläche ab.
Mit zunehmender Konzentration können
diese Verunreinigungen schließlich das Ergebnis
der Oberflächenbehandlung negativ beeinflussen.
Die abnehmende Qualität tritt dann durch
Verfärbungen, Fleckenbildung oder verminderten
Korrosionsschutz zutage.
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