Optimierung von Abscheidungsprozessen binärer Zinklegierungen für Anwendungen im industriellen Maßstab

Abstract

Die Abscheidung von Zink-Chrom-Legierungsschichten unter Verwendung von Polyethylenglykol als Additiv ist seit einigen Jahren Stand der Wissenschaft. Eine großtechnische Anwendung ist bis heute nicht bekannt.<br />In der vorliegenden Arbeit wurde das Legierungssystem Zink-Chrom und dessen Abscheidung im Labor sowie im halbindustriellen Maßstab an einer Pilotanlage untersucht.<br />Die Abscheidung von Zink-Chrom-Legierungen gelingt in ausreichender Qualität mit Zugabe von Polyethylenglykol. Bei der Abscheidung konnten folgende Trends beobachtet werden. Im untersuchten Parameterbereich steigt der Chromgehalt mit steigender Stromdichte, mit sinkender Strömungsgeschwindigkeit, mit der Zugabe von Leitsalzen und mit zunehmendem Verhältnis von Chrom zu Zink im Elektrolyten. Erhöht man die Temperatur, sinkt der Chromanteil in der Legierungsschicht.<br />Neben Polyethylenglykol wurden Magnesium- und Aluminiumsulfat sowie Natriumnitrat als alternative Zusätze getestet. Weiters wurde anstatt des Sulfatelektrolyten ein Methansulfonsäureelektrolyt ohne Additiv untersucht. Mit den alternativen Zusätzen konnten keine zufrieden stellenden Schichten bezüglich Schichthaftung erzeugt werden. Das Aussehen der Proben deutet auf den Einbau von dreiwertigem Chrom in Form von Oxo-/Hydroxy-Verbindungen hin.<br />Zur Schichtcharakterisierung wurden Schichten, für deren Herstellung Polyethylenglykol als Additiv verwendet wurde, grundlegend bezüglich ihrer Korrosions- und Schweißeigenschaften untersucht.<br />Es zeigte sich, dass die Zink-Chrom-Legierungsschichten im Korrosionsverhalten bei geringerer Auflage mindestens ebenso widerstandsfähig waren wie elektrolytisches Zink (Referenz). Ein weiterer Vorteil dünner Schichten ist die verbesserte Schweißeignung.<br />Mit der Legierungsabscheidung an der Pilotanlage konnte erstmals gezeigt werden, dass die Herstellung von Zink-Chrom-Legierungsschichten unter Verwendung von Polyethylenglykol als Zusatz im halbindustriellen Maßstab (1 : 5) durchführbar ist.<br />