Verfahren in der Beschichtungs- und Oberflächentechnik (eBook)

Prof. Dr. rer. nat. Hansgeorg Hofmann und Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Spindler sind beide an der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Mittweida tätig.

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Einführung 12
2 Aufbau und Eigenschaften oberflächennaher Werkstoffbereiche 16
2.1 Metallische Werkstoffe 17
2.2 Nichtmetallisch anorganische Werkstoffe 21
2.3 Nichtmetallisch organische Werkstoffe 24
2.4 Vorgänge an Grenzschichten 27
3 Vor-, Zwischen- und Nachbehandlung 31
3.1 Reinigen und Entfetten 36
3.2 Verändern der Topographie 40
3.2.1 Mechanische Verfahren 40
3.2.1.1 Schleifen, Bürsten und Polieren 41
3.2.1.2 Oberflächenbehandlung durch Strahlmittel 46
3.2.2 Chemisch-physikalische Verfahren 47
3.2.2.1 Beizen 47
3.2.2.2 Elektropolieren 51
3.2.2.3 Substrattypische Oberflächenvorbehandlung 53
3.3 Spülen 55
4 Abscheidung von Metallschichten 60
4.1 Beschichten durch ECD 64
4.1.1 Einleitung 64
4.1.2 Grundlagen der ECD-Technik mit Außenstrom 66
4.1.3 Grundlagen der außenstromlosen Metallabscheidung 95
4.2 Abscheidung aus der Gasphase 108
4.3 Schmelztauchschichten 115
4.3.1 Feuerverzinken 115
4.3.2 Feuerverzinnen 123
4.3.3 Feueraluminieren 124
4.4 Metallspritzen 125
4.4.1 Flammspritzen 127
4.4.2 Lichtbogenspritzen 128
4.4.3 Plasmaspritzen 128
4.4.4 Auftragschweißen und Auftraglöten 130
4.5 Plattieren 130
4.5.1 Walzplattieren 131
4.5.2 Sprengplattieren 131
4.6 Chemisch-thermische Verfahren 133
4.6.1 Aluminieren 133
4.6.2 Inchromieren 133
4.6.3 Sherardisieren 134
4.7 Zink-Lamellenabscheidung 134
5 Abscheidung nichtmetallischer Schichten 139
5.1 Nichtmetallische organische Schichten 139
5.1.1 Bindemittel für Lacke 140
5.1.1.1 Polykondensate 140
5.1.1.2 Polyaddukte 147
5.1.1.3 Polymerisate und Copolymerisate 149
5.1.2 Weitere Lackkomponenten 151
5.1.2.1 Lösungsmittel 151
5.1.2.3 Pigmente 159
5.1.2.2 Additive 158
5.1.3 Vorgang der Filmbildung 162
5.1.4 Verfahren zur Herstellung organischer Beschichtungen 166
5.1.4.1 Nasslackieren 166
5.1.4.2 Pulverlackieren 173
5.1.5 Entlacken 176
5.2 Nichtmetallische anorganische Schichten 177
5.2.1 Emaillieren 177
5.2.2 Abscheidung nichtmetallischer anorganischer Schichten aus der Gasphase 182
6 Verfahren zur Herstellung von Konversionsschichten 188
6.1 Phosphatieren 189
6.2 Chromatieren 194
6.3 Brünieren 195
6.4 Metallfärben 197
6.5 Elektrolytische Oxidation von Aluminium 198
6.5.1 Schichtbildung 200
6.5.2 Eloxier-Verfahren 203
6.5.3 Färben von Eloxalschichten 206
7 Strukturierte Oberflächen 211
7.1 Verfahrensprinzipien 211
7.2 Strukturübertragung 213
7.2.1 Fotovorlage 213
7.2.2 Fotolithografie 215
7.2.3 Siebdruck 221
7.2.4 Ätzverfahren 223
7.3 Anwendung von Strukturierungstechniken 228
7.3.1 Struktur- und Formteilätzen 228
7.3.2 Drucken von Pasten 231
7.3.3 LIGA-Verfahren 232
7.3.4 Leiterplattentechnik 235
8 Prüfmethoden für Schichten und Oberflächen 242
8.1 Chemische Zusammensetzung 243
8.1.1 Elektronen-Strahl-Mikroanalyse (ESMA) 243
8.1.2 Atom-Absorptions-Spektroskopie (AAS) 244
8.1.3 UV- und IR-Spektroskopie 245
8.1.4 Kolorimetrie 248
8.2 Korrosionsverhalten 248
8.2.1 Kondenswasserklimaprüfung 248
8.2.2 Salzsprühnebeltest 248
8.2.3 Bewitterungsversuche 249
8.3 Schichtdicke 249
8.3.1 Mikroskopisches Verfahren 250
8.3.2 Coulometrisches Verfahren 251
8.3.3 Elektromagnetische Messung 252
8.3.4 Beta-Rückstreuverfahren 253
8.3.5 Röntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) 253
8.3.6 Interferenzmessverfahren 254
8.3.7 Quarzmonitorverfahren 255
8.4 Haftung 255
8.4.1 Gitterschnittprüfung 256
8.4.2 Tiefungsprüfung nach Erichsen 257
8.4.3 Biegeversuch 257
8.4.4 Stirnabzugverfahren 257
8.4.5 Schälverfahren (Peel-Test) 258
8.5 Porendichte 259
8.5.1 Ferroxyltest 260
8.5.2 Test mit Diacetyldioxim (Dimethylglyoxim) 260
8.6 Morphologie und Topologie 261
8.7 Optisches Erscheinungsbild von Schichten 262
8.8 Benetzbarkeit 264
9 Aspekte des Umweltschutzes und der Arbeitssicherheit 267
9.1 Regenerierung und Entsorgung von Reinigungs- und Entfettungslösungen 267
9.1.1 Organische Lösungsmittel 267
9.1.2 Verminderung, Regenerierung und Entsorgung alkalisch wässriger Reinigungslösungen 269
9.1.3 Verminderung, Regenerierung und Entsorgung von wässrigen Reinigungslösungen, die Dispergiermittel enthalten 270
9.1.4 Regenerierung und Entsorgung von wässrigen Beiz- und Neutralisierlösungen 271
9.1.5 Regenerierung von Spülwässern 271
9.1.5.1 Ionenaustauschkreislaufverfahren 272
9.1.5.2 Kreislaufverfahren mit Verdampfung 272
9.1.5.3 Umkehrosmose im Kreislaufverfahren 273
9.1.5.4 Kaskadenspülverfahren 273
9.1.6 Metallrückgewinnung aus wässrigen Lösungen 274
9.2 Entgiftung von Abwässern 274
9.2.1 Cyanidentgiftung 274
9.2.2 Chromatentgiftung 275
9.3 Organische Beschichtung und Umweltschutz 275
9.4 Arbeitssicherheit 276
Übergreifende Literatur 280
Bildnachweis 281
Sachwortverzeichnis 282