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Stromlose Metallabscheidung Vortrag im Rahmen der Vorlesung PC III - Elektrochemie

Stromlose Metallabscheidung Vortrag im Rahmen der Vorlesung PC III - Elektrochemie Dozentin: Dr. Constanze Donner Anton Hartwig. Grundlagen der stromlosen Metallabscheidung Wasserstoffüberspannung Verfahren Ionenaustauschverfahren Kontaktverfahren Reduktive Abscheidung

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Stromlose Metallabscheidung Vortrag im Rahmen der Vorlesung PC III - Elektrochemie

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Presentation Transcript

  1. Stromlose Metallabscheidung Vortrag im Rahmen der Vorlesung PC III - Elektrochemie Dozentin: Dr. Constanze Donner Anton Hartwig

  2. Grundlagen der stromlosen Metallabscheidung Wasserstoffüberspannung Verfahren Ionenaustauschverfahren Kontaktverfahren Reduktive Abscheidung Reduktive Venickelung Anwendungsbeispiele aus Industrie und Forschung

  3. Grundlagen der stromlosen Metallabscheidung • außenstromlos • Spannungsdifferenz → Redoxreaktion zweier unterschiedlich edler Metalle Anode: Me(1) → Mez+(1)+ ze- Kathode:Mez+(2)+ ze- → Me(2) • Verfahren unterscheiden sich in Reduktionsmitteln • Wasserstoffüberspannung

  4. Wasserstoffüberspannung

  5. Verfahren • Ionenaustauschverfahren • Metallverdrängung • Kontaktverfahren • Abscheidung durch Kontakt des Grundmetalls mit einem Hilfsmetall • Reduktive Abscheidung a) selektive Abscheidung auf katalytisch wirksamen Oberflächen b) unkontrollierbare Abscheidung in der gesamten Lösung

  6. IonenaustauschverfahrenAnsiede-/Sud-/Eintauchverfahren, Zementation • Grundmetall (Reduktionsmittel) unedler als Metall in Lösung • Ausbildung von Lokalelementen • Angriff der Oberfläche parallel zur Abscheidung des Überzugs → Aufbau einer kurzgeschlossenen galv. Zelle • Reaktion endet bei vollständigem Überzug • Nachteile: → Unterfressen → poröse Niederschläge

  7. Kontaktverfahren Kathode: leitender Gegenstand Leitungsverbund über einen Draht oder direkten Kontakt Anode: Hilfsmetall • Hilfsmetall ist auch gekörnt/pulverförmig verwendbar → in situ Verfahren • unterliegt gleichen Beschränkungen wie Elektrolyse • Reaktion endet nach Überzug des Hilfsmetalls

  8. Reduktive Abscheidung • gestattet dicke Überzüge • „autokatalytisch“ - auf wenige Metalle begrenzt • Problematik ist Stabilität der Bäder • saure • organische Säuren dienen als Puffer, Komplexbildner und erhöhen die Leitfähigkeit • alkalische • hauptsächlich Ammonium-, neben Boransalzen

  9. Reduktive Vernickelung H2PO2- + Ni2+ + H2O → Ni + H2PO3- + 2 H+30 - 38% Ausbeute H2PO2- + H2O → H2PO3- + H2 Bad enthält: 26 % NiCl2· 6 H2O 24 % NaH2PO2 · H2O 27 % 2-Hydroxypropansäure (Milchsäure) 2,2 % C2H5COOH 0,002 % Pb2+(aq) (vmtl. Bleichlorid) • Beschleuniger in großer Konzentration fördern das Zersetzen der Lösung • Abscheidungsgeschwindigkeiten 12 – 25μm/h • unter Ultraschalleinwirkung bis zu 100μm/h • Metalle der Eisengruppe, Rhodium, Palladium, Gold, Kobalt • Überzüge sind härter und korrosionsbeständiger als galvanisch erzeugte

  10. Chemische Verkupferung von Leiterplatten • Formaldehyd als Inhibitor • Bekeimung mit Palladium • elektrochemische Verstärkung der Schichten

  11. Kunststoffgalvanisierung • Anätzen der Oberflächen („Beizen“) • Absorbtion einer Elektrolytlösung • eingelagerte Metallionen als Reduktionsmittel

  12. Stromlose Metallabscheidung mit dem SEMC • Scanning Electrochemical Microscope (SEMC) • Ultramikroelektrode (UME) • Oxidierte Form eines Elektrolyten wird reduziert • Autooxidation an der Oberfläche →Reduktion des Edukts (E) zum Metall (Produkt P)

  13. Literatur [1] Wendler-Kalsch, Gräfen, Isecke – Korrosionsschadenkunde, 2.Auflage, Springer Verlag, Berlin 1998 [2] Handbuch der Galvanotechnik,Bd. 2, Verfahren für die galvanische und stromlose Metallabscheidung, Hanser Verlag, 1966 [3] http://www.haustechnikdialog.de/shkwissen/Images/Elektrochemische_Spannungsreihe.jpg [4] http://www.umweltschutz-bw.de/index.php?lvl=3955 [5] http://www.electronicprint.eu/leiterplatten-baugruppen.html [6] http://www.fmf.uni-freiburg.de/projekte/pg_oberflaeche/platinabscheidung/ [7] http://www.basf.de/basf2/html/plastics/deutsch/pages/presse/04_372.htm

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