Metallverarbeitung in der Industrie

Galvanische Beschichtung von Edelmetallen wie Gold und Silber

Bei dem Vergoldungsprozess werden metallischen Gegenstände in einen Goldelektrolyt eingetaucht. Wobei sich durch das Anlegen einer elektrischen Gleichspannung ein Goldüberzug abscheidet. Dieses geschieht in einem elektrolytischen Bad, in dem sich eine Anode sowie eine Kathode befinden. Das Substrat wird an der Kathode, dem Minuspol, gelagert. Nun wird elektrischer Strom durch das Bad geleitet, so dass sich durch das Verfahren der Reduktion gelöste Gold Metallionen aus dem cyanidischen Goldbad auf dem Substrat ablagern. Je länger das elektrolytische Bad andauert, desto größer wird die Schichtdicke. Die Schichtdicken können weniger als 1µm bis zu mehreren 100 µm betragen und als Schichtkombination aufgebracht werden. Nach dem elektrolytischen Bad wird das Substrat nachbehandelt, getrocknet und bleibt somit fleckenfrei. Es werden keine reine Goldanoden in das Goldbad eingebracht. Die Vergoldung erfolgt durch die Zugabe von Goldsalzen.

Anwendungsbereiche der Vergoldung

Ein anderes, noch älteres Verfahren, ist das Blattvergolden. Hierbei erfolgt ein manuelles Anbringen von Blattgold auf verschiedene Untergründe. Dieses Verfahren wird nur noch selten angewandt, so bei Restaurationen. Im Bereich der technischen Galvanik findet das Blattvergolden kaum noch Anwendung.

Heutzutage profitieren jedoch auch verschiedene Zweige der Ingenieurwissenschaften von den positiven Eigenschaften des Goldüberzuges. Das Vergolden erfreut sich also nicht nur in der Schmuck- und Porzellanindustrie großer Beliebtheit, sondern auch in der Elektrotechnik, und hier insbesondere in der Halbleitertechnik, in der es aufgrund seiner positiven Eigenschaften sehr geschätzt wird. So verfügt es über eine hohe Bondbarkeit sowie über einen sehr niedrigen elektrischen Übergangswiderstand. Daher wird es gern in elektrischen Bauteilen wie Steckern eingesetzt.

Des Weiteren ist es möglich, den Goldüberzug in seinen chemischen und mechanischen Eigenschaften zu variieren. Seine Merkmale können durch eine Legierung mit unterschiedlichen Elementen, wie beispielsweise Cobalt, Kupfer, Eisen oder Nickel, verändert werden, um so die optimalen Charakteristika für die jeweilige Anwendung zu erzielen. Durch Zusätze, wie Cobalt, Eisen und Nickel wird die Härte und Verschleißbeständigkeit erhöht. Durch seine sehr gute Leitfähigkeit kommt der Goldüberzug auch in der elektrotechnischen Industrie zum Einsatz. Hier werden Stecker, Stifte u.ä. mit Gold überzogen.

Silber – Kurzbeschreibung

In der Galvanotechnik werden die zu versilbernden Gegenstände in einen Silberelektrolyten eingetaucht. Sehr häufig handelt es sich um Kaliumsilbercyanid mit Leitsalzen. Mithilfe einer elektrischen Spannung lässt sich ein Silberüberzug abscheiden. Das Prinzip der Versilberung erfolgt ähnlich der, der Vergoldung. Als Anoden werden jedoch bei der galvanischen Versilberung Silberanoden verwendet.  Geeignete Materialien sind die Metalle Stahl und Eisen, Kupfer, Messing, Zinn, Zink, Blei, Nickel und nichtmetallische Materialien wie Kunststoffe und Glas. Diese Materialien werden dadurch sehr gut elektrisch leitfähig, widerstehen besser der Korrosion und haben eine bessere Optik.

Anwendungsbereiche der galvanischen Versilberung

Silber hat unter allen Metallen eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist sein Widerstand gegen Korrosion. Da Silber durch seinen starken Glanz dekorativ aussieht, werden Schmuck sowie Kunst- und Gebrauchsgegenstände wie Essbesteck versilbert. Mit der Erfindung des korrosionsfesten Stahls im frühen 20. Jahrhundert wurde das Silber teilweise auf dem Essbesteck ersetzt. Schwefelwasserstoff ist eine Substanz, die in Verbindung mit Silber reagiert. Die Verbindung ist immer in Spuren in der Luft vorhanden. Das Silber verfärbt sich, wird schwarz und unansehnlich. Das anschließende Silberputzen ist immer eine mühselige Angelegenheit. Werden die Silbergegenstände wenig benutzt, dann tritt dieser Effekt des „Schwarzwerdens“ auf.

Weitere Verfahren und Anwendungsgebiete

Das hohe optische Reflexionsvermögen führt zum Einsatz bei Spiegeln und Reflektoren. Wenn Glas versilbert wird, nennt man den Vorgang technisch Verspiegeln.

Aufdampfen
Dieses einfache Verfahren funktioniert durch Verdampfen des Silbers, das sich dann in einem Ofen oder einer Vakuumkammer als Gas ausbreitet und auf der kühleren Oberfläche des zu versilbernden Gegenstands auskondensiert.

Tauchverfahren
In einer kalten wässrigen Lösung aus Silbernitrat, Hydrazinsulfat, Ammoniak und Natriumhydroxid lassen sich nichtmetallische Gegenstände mit Silber überziehen (darunter Spiegel und Weihnachtskugeln), welche zu viel Hitze nicht vertragen würden und auch keinen Strom leiten

Feuerversilberung
Die Feuerversilberung zählt zu den historischen Verfahren, die wegen der giftigen Elemente Quecksilber oder Blei nicht mehr verwendet werden.

Fazit

Unter der Einhaltung von heute gängigen und modernen Standards ist die Galvanotechnik, in Bezug auf die Umweltaspekte, eine nicht mehr wegzudenkende Methode für die Beschichtung von Gegenständen und technischen Teile für viele Industriezweige. Jedoch ist der galvanische Beschichtungsprozess recht energieintensiv und an viele Umweltauflagen gebunden.