Die Galvanisierung ist ein elektrochemisches Verfahren, das zur Beschichtung von Metalloberflächen mit einer dünnen Schicht eines anderen Metalls dient. Das Ziel ist, die Eigenschaften des Grundmaterials zu verbessern, wie Korrosionsschutz, Härte, Leitfähigkeit oder ästhetische Aspekte.

Technischer Hintergrund

Das Werkstück wird als Kathode in ein galvanisches Bad getaucht, das eine wässrige Lösung von Metallionen enthält. Eine externe Gleichstromquelle sorgt dafür, dass die Metallionen aus der Lösung an der Werkstückoberfläche reduziert und abgeschieden werden. Typische Beschichtungsmetalle sind Zink, Nickel, Chrom, Kupfer und Silber.

Verfahrensschritte

1. Vorbereitung der Oberfläche:

   • Mechanische Reinigung, z. B. Schleifen oder Bürsten.
   • Chemische Reinigung durch Entfettung und Beizen zur Entfernung von Oxiden und Verunreinigungen.

2. Galvanisches Bad:

   • Zusammensetzung des Elektrolyten: Metallsalze, Säuren, Additive zur Verbesserung der Schichteigenschaften.
   • Temperatur und pH-Wert werden präzise kontrolliert, um die Abscheidungsrate und Schichtqualität zu steuern.

3. Beschichtung:

   • Gleichstrom wird angelegt, wodurch Metallionen an der Kathode abgeschieden werden.
   • An der Anode erfolgt gleichzeitig die Oxidation des Anodenmaterials, das die Metallionen liefert.

4. Nachbehandlung:

   • Spülen, Trocknen und ggf. Wärmebehandlung zur Optimierung der Schichteigenschaften.

Anwendungsbereiche

• Automobilindustrie: Korrosionsschutz von Karosserieteilen durch Verzinken.
• Elektronik: Verbesserung der Leitfähigkeit und Lötbarkeit von Bauteilen durch Vergolden oder Versilbern.
• Maschinenbau: Verschleißschutz durch Chrom- oder Nickelbeschichtungen.
• Schmuckindustrie: Ästhetische Veredelung durch Gold- oder Rhodiumschichten.

Umwelt- und Sicherheitsaspekte

Galvanische Prozesse erzeugen Abwässer, die Schwermetalle und Säuren enthalten. Diese müssen in speziellen Abwasserbehandlungsanlagen, oft in Kombination mit Fällungs- und Flockungsverfahren, gereinigt werden. Die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben gemäß der Abwasserverordnung ist essenziell.

Abwasserbehandlung in der Galvanik

Abwässer aus der Galvanikindustrie enthalten oft hohe Konzentrationen an Schwermetallen, Säuren, Laugen und organischen Komplexbildnern. Diese stellen eine erhebliche Belastung für die Umwelt dar und müssen vor der Einleitung oder Wiederverwendung umfassend behandelt werden. Die Abwasserbehandlung in der Galvanikindustrie umfasst mehrere Stufen, die gezielt auf die Entfernung verschiedener Schadstoffe ausgerichtet sind.

1. Neutralisationsfällung

Die erste Stufe der Abwasserbehandlung besteht in der Neutralisation und Fällung. Hierbei werden Säuren oder Laugen zugegeben, um den pH-Wert des Abwassers zu regulieren. Bei einem optimalen pH-Wert fallen Schwermetalle als schwerlösliche Hydroxide aus. Diese können anschließend durch Sedimentation oder Filtration entfernt werden.

Die bei der Fällung und Filtration entstehenden Schlämme enthalten hohe Konzentrationen an Schwermetallen und müssen entsprechend den gesetzlichen Vorgaben entsorgt werden. Mechanische Entwässerung durch Kammerfilterpressen oder Dekanter reduziert das Schlammvolumen und erleichtert die Weiterbehandlung.

2. Chemisch-physikalische Verfahren

Chemisch-physikalische Verfahren wie die Zugabe von Fällungs- und Flockungshilfsmitteln tragen zur weiteren Klärung des Abwassers bei. Diese Verfahren sind insbesondere effektiv bei der Entfernung von feinen Partikeln und Schwermetallverbindungen, die durch die Neutralisation nicht vollständig abgeschieden wurden.

Chromatreduktion

Galvanikabwässer enthalten oft sechswertiges Chrom (Cr(VI)), das hoch toxisch ist. Eine Reduktion zu dreiwertigem Chrom (Cr(III)) erfolgt durch den Einsatz von Reduktionsmitteln wie Natriumbisulfit. Das Cr(III) wird anschließend durch Neutralisationsfällung als Chromhydroxid entfernt.