Table Of ContentForschung und Praxis . Band 69
Berichte aus dem Fraunhofer-Institut
für Produktionstechnik und Automatisierung,
Stuttgart, und dem Institut
für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb
der Universität Stuttgart
Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. H. J. Warnecke
Jürgen Wilhelm Böcker
ProzeßübenNachung
beim Galvanoformen
Mit 32 Abbildungen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York 1983
Oipl.-Chemiker JOrgen Wilhelm BOcker
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (lPAl, Stuttgart
Or.-Ing. H. J. Wamecke
o. Professor an der Universităt Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPAl, Stuttgart
093
ISBN 978-3-540-12457-3 ISBN 978-3-642-52228-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-52228-4
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© Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1983.
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Geleitwort des Herausgebers
Die Entwicklungen in der Produktionstechnik in den
letzten Jahrzehnten haben entscheidend zur positiven
wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung in der
Bundesrepublik Deutschland beigetragen. Die Produkti
vität konnte jedes Jahr um durchschnittlich etwa 3,5 %
gesteigert werden. Mechanisierung und Automatisie-
rung wurden und werden stetig weiter vorangetrieben.
Während es sich bisher jedoch um Verbesserungen an ein
zelnen Maschinen und Anlagen sowie Verfahren handelte,
werden heute alle Unternehmensbereiche erfaßt, und man
ist bemüht, das gesamte System Unternehmen bzw. Produk
tionsbetrieb zu optimieren. Das klassische Bemühen um
Optimierung des Einsatzes und Zusammenwirkens der Pro
duktionsfaktoren Mensch, Maschine und Material muß
heute erweitert werden, um die Berücksichtigung sozialer
Belange,gesetzlicher Auflagen, Probleme der Energiever
sorgung, schnellen Veränderungen an den Produkten und
auf den Märkten sowie Sicherung der Qualität und der
Lieferfähigkeit.
Von wissenschaftlicher Seite wird und muß dieses Bemühen
unterstützt werden durch die Entwicklung von Methoden
und Vorgehensweisen zur systematischen Analyse und Ver
besserung des Systems Produktionsbetrieb. Hier ist heute
insbesondere auch der Fertigungsingenieur gefordert,
nicht nur einzelne Maschinen und Verfahren zu beherrschen,
sondern das gesamte komplexe System hinsichtlich der Ver
knüpfung seiner Elemente durch zweckmäßigen Informations
und Materialfluß. Beispielhaft seien dazu nur hinsicht
lich des Informationsflusses die heute gegebenen Möglich
keiten der Datenerfassung und -verarbeitung in Ferti
gungsplanung und -steuerung,. an den einzelnen
Produktionsanlagen sowie im Qualitätswesen·genannt.
Im Materialfluß geht es um richtige Auswahl und Ein
satz von Fördermitteln, Förderhilfsmitteln sowie An
ordnung und Ausstattung von Lägern. Der weiteren Auto
matisierung in der Handhabung von Werkstücken und
Werkzeugen sowie der Montage von Produkten wird in
nächster Zukunft allergrößte Aufmerksamkeit geschenkt
werden. Leistungsfähige Sensoren werden die Möglich
keiten dafür sehr stark vergrößern.
Die beiden vom Herausgeber geleiteten Institute, das
Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb
der Universität Stuttgart sowie das Fraunhofer-Institut
für Produktionstechnik und Automatisierung in Stuttgart,
arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung
intensiv an den aufgezeigten Entwicklungen in der Pro
duktionstechnik mit. Zur Umsetzung gewonnener Erkennt
nisse wird die Schriftenreihe "IPA Forschung und Praxis"
herausgegeben. Der vorliegende Band setzt diese Reihe
fort, eine übersicht über bisher erschienene Titel wird
am Schluß dieses Bandes gegeben.
Dem Verfasser sei für die geleistete Arbeit gedankt,
dem Springer-Verlag für die Aufnahme dieser Schriften
reihe in seine Angebotspalette und der Druckerei für
saubere und zügige Ausführung. Möge das Buch von der
Fachwelt gut aufgenommen werden.
Hans-Jürgen Warnecke
Vorwort
Die vorliegende Dissertation entstand während meiner
Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Auto
matisierung (IPA) in Stuttgart.
Herrn Professor Dr.-Ing. H.-J. Warnecke, dem Direktor
des IPA und Leiter des Instituts für Industrielle
Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität
Stuttgart, bin ich für seine wohlwollende Förderung
und Unterstützung sowie für die wertvollen Hinweise
zu dieser Arbeit zu großem Dank verpflichtet.
Herrn Professor Dr.-Ing. R. Kammel, Institut für
Metallurgie - Metallhüttenkunde - der Technischen
Universität Berlin, danke ich für seine Bereitschaft
zur kritischen Durchsicht des Manuskripts und die
übernahme des Mitberichts.
Herrn Professor Dr. rer. nato J. Osterwald, Institut
für Metallurgie - Metallhüttenkunde - der Technischen
Universität Berlin, habe ich für seine zahlreichen
Ratschläge und Diskussionsbeiträge zu danken.
Darüberhinaus möchte ich mich bei allen Mitarbeitern
des IPA bedanken, die durch ihre Mitarbeit und anre
gende Kritik zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben.
Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr.-Ing. K. Zerweck,
Dipl.-Ing. (FH) T. Bolch und Dipl.-Ing. (FH) J. Fiedler.
Stuttgart 1983 Jürgen Wilhelm Böcker
Seite
o Inhalt 9
0.1 Inhaltsverzeichnis 9
0.2 Größen, Formelzeichen und Einheiten 12
Einleitung 14
2 Problemstellung 16
3 Stand der Technik und Wissenschaft 20
4 Erarbeiten der Meß- und Prüfmethoden 26
4.1 Die Analyse von Saccharin und den Zer
setzungsprodukten 26
4.2 Die Zersetzungsreaktionen des Saccharins 28
4.2.1 Kathodische Zersetzung 29
4.2.2 Anodische Zersetzung 31
4.2.3 Verhalten des Saccharins ohne Elektro
kristallisation 31
4.2.4 Weitere Zersetzungsprodukte 32
4.2.5 Quantitative Analyse von Saccharin und
seinen Zersetzungsprodukten 32
4.3 Prüfung der mechanischen Schichteigen
schaften 33
4.3.1 Zugprüfung 34
4.3.1.1 Festlegung der Prüfmethode 34
4.3.1.2 Probenherstellung 35
4.3.1.3 Messen der Dicke, Breite und Länge
der Probe 37
4.3.1.4 Durchführung der Zugprüfung 37
4.3.1.5 Auswertung 38
4.3.2 Messung der Duktilität 38
4.3.3 Härteprüfung 41
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Seite
4.4 Die spannungsvermindernde Wirkung des
Saccharins 45
4.5 Untersuchung des Tensideinflusses 49
4.5.1 Messung der Oberflächenspannung 49
4.5.2 Tensidanalyse 50
4.5.3 Auswahl des Tensids 51
5 Versuchsprogramm 53
5.1 Konstante Versuchsbedingungen für die
Nickelabscheidung 53
5.2 Durchführung der Nickelabscheidung 56
5.3 Versuchsbedingungen für die
Nickelabscheidung 57
5.4 Aktivkohlereinigung 58
6 Versuchsergebnisse 59
6. 1 Abarbeiten eines Neuansatzes 61
6.2 Einfluß der Saccharinzersetzung auf die
mechanischen Eigenschaften der Nickelschicht 64
6.3 Das Nachdosieren von Saccharin 68
6.4 Abarbeiten eines mit Aktivkohle
gereinigten Elektrolyten 71
6.5 Betrachtung des Zersetzungsmechanismus 73
6.5.1 Untersuchung der Einzelsubstanzen 75
6.5.2 Untersuchung der Substanzgemische 78
6.5.3 Deutung der Ergebnisse 80
6.6 Variation der Elektrolysebedingungen 82
6.6. 1 Einfluß der Abscheidestromdichte 83
6.6.2 Einfluß des pR-Wertes des Elektrolyten 84
6.6.3 Einfluß der Elektrolyttemperatur 86
6.6.4 Einfluß der Elektrolytbewegung 88
6.6.5 Einfluß des Tensids 89
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Seite
6.7 Metallkundliche Untersuchungen 94
6.7.1 Der Schwefel- und KOhlenstoffgehalt
der Nickelschichten 95
6.7.2 Die Wärmebehandlung des abgeschiedenen
Nickels 98
6.7.3 Gefügeuntersuchungen 99
7 Bedeutung für die Praxis 102
8 Zusammenfassung 108
9 Schrifttum 111
9.1 Bücher und Aufsätze 111
9.2 Verwendete Normen 118
- 12 -
0.2 Größen, Formelzeichen und Einheiten
Seite
a pm Dicke der Nickelfolie 37
A % Bruchdehnung 38
b mm Breite des Nickelstreifens 37
c mg/l Konzentration im Elektrolyten 61
flc mg Konzentrationsänderung 60
flCS mg Umgesetzte Masse an Saccharin 60
flCT mg Umgesetzte Masse an o-Toluol
sulfonamid 60
Umgesetzte Masse an Benzamid 60
Konzentration auf der Elektroden-
oberfläche 75
D Duktilität nach Rolff 39
D' Diffusionskoeffizient 75
h mm Kalottenhöhe 39
i A/dm2 Stromdichte 60
mg/Ah ladungsbezogener Massenumsatz 60
numerischer Faktor 76
mol/cm2s Stoffumsatz 60
mm Anfangsmeßlänge 37
g umgesetzte Masse an Saccharin 95
g entstandene Masse an o-Toluol
sulfonamid 95
mB g entstandene Masse an Benzamid 95
mNi g abgeschiedene Masse an Nickel 95
M g/mol Molmasse 60
MS g/mol Molmasse von Saccharin 60
MT g/mol Molmasse von o-Toluolsulfonamid 60
g/mol Molmasse von Benzamid 60
~
P N/mm2 Druck 41
qv Ah/l Durchsatz 20
r mm Kalottenradius 39
