Die Verfahren der Galvanotechnik

Im folgenden Abschnitt werden die verschiedenen Verfahren der Galvanotechnik vorgestellt, wobei auch auf die grundlegenden Arbeitsutensilien für die einzelnen Methoden eingegangen wird. Im Allgemeinen wird zwischen drei verschiedenen galvanischen Verfahren unterschieden, nämlich der Trommelgalvanik, der Stift-/Tampongalvanik und der Badgalvanik.

Die Verfahren im Überblick

Man unterscheidet zwischen 3 Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Metallen. Das sind die Badgalvanik, die Stiftgalvanik (oder auch Tampongalvanik), sowie die Trommelgalvanik. Jedes dieser Verfahren hat seine Vorteile und Nachteile.

Das Verfahren der Badgalvanik

Bei der Badgalvanik handelt es sich um eine Methode, bei der das zu galvanisierende Werkstück und die Anode in einen Elektrolyt getaucht werden. Zudem wird ein Stromfluss erzeugt, so dass es zur Metallabscheidung auf dem Werkstück kommt.

Bei der Badgalvanik handelt es sich um ein in der Industrie häufig genutztes Verfahren. In der Regel werden Werkstücke in Wannen enormer Größe verchromt, vergoldet oder vernickelt. Dafür kommen oft Gestelle zur Anwendung auf denen die zu beschichtenden Teile aufgehängt werden. Zur Erhöhung der möglichen Stromdichte und damit schnelleren Abscheiden bietet sich hier eine Badbewegung an. Dies kann durch Lufteinblasung, Pumpen oder auch Bewegung des Gestells erfolgen.

Vorteilhaft ist, dass das Verfahren leicht durchzuführen ist und große Stromflüsse erzeugt werden können, so dass auch eine Abscheidung dicker Metallschichten möglich ist. Nachteilig ist, dass hohe Elektrolytmengen zum Befüllen der Wannen notwendig sind. Aus diesem Grund eignet sich die Badgalvanik für den Privat- bzw. Hobbybereich nur für kleinere Teile.
 

Benötigte Grundausstattung

Zur Durchführung des Verfahrens der Badgalvanik sind eine regelbare Gleichstromquelle, eine Wanne bzw. ein Behälter, Verbindungskabel notwendig.

Bei der Stromquelle kann es sich zum Beispiel um ein Labornetzgerät handeln, wobei sowohl eine Volt- als auch Ampere-Anzeige, d.h. Spannung und Strom, vorhanden sein sollte. Der Behälter sollte so groß sein, dass das zu galvanisierende Objekt komplett eingetaucht werden kann. Er sollte aus einem alkalibeständigen und säurebeständigen Material bestehen; neben Kunststoffbehältern eignen sich auch Glasbehälter sehr gut. Zudem benötigen sie Kabel, um die Stromversorgung sowohl an die Anode als auch an das Werkstück anzuschließen. Um Verwechslungen zu vermeiden, verwenden Sie immer ein rotes Kabel für den (+) Pol und ein schwarzes Kabel für den (-)-Pol.
  

Anodenfläche

Grundsätzlich gilt: Die Fläche der Anode sollte möglichst die Oberflächengröße des zu galvanisierenden Werkstücks besitzen. Sollte die Anodenfläche hingegen eine zu kleine Oberfläche aufweisen, ist es möglich, dass die Schichten ungleichmäßig abgeschieden werden.

Dieser Effekt entsteht, da der Strom sich nicht gleichmäßig im Elektrolyt verteilt (Streuung) und dieser den kürzesten Weg nimmt. So ist im Bereich des kürzesten Weges der Strom höher und die Schicht scheidet hier dicker ab. Auch die Anodenform und Anordnung muss geeignet sein, dass sich der Strom gleichmäßig verteilen kann.

Eine größere Anode wirkt sich nicht negativ auf das Ergebnis aus. Allerdings kann aufgrund einer ungünstigen anodischen Stromdichte (anodischer Wirkungsgrad) eine stärkere Passivierung (abhängig vom Elektrolyt) stattfinden, wodurch der Stromfluss reduziert wird. Ist dies der Fall sollte die Anode gereinigt werden.

Das Verfahren der Stift- bzw. Tampongalvanik

Sollen fest montierte oder große Werkstücke galvanisiert werden, eignet sich die Stiftgalvanik am besten. Hierzu nutzt man einen als Anode (+) geschalteten Metallstab an dessen Spitze sich entweder ein Tampon aus Stoff oder ein Schwamm befindet (zur Vereinfachung nutzen wir nur das Wort Tampon). Der Tampon dient zur Aufnahme des Elektrolyts und wird mit dem gewünschten Elektrolyt komplett vollgesogen. Während das zu galvanisierende Objekt mit der Kathode (-) verbunden ist, wird das Werkstück mit dem Tampon nun in kreisender Bewegung kontaktiert. Auf diese Weise wird ein Stromfluss ermöglicht und nach wenigen Sekunden scheidet sich an den entsprechenden Kontaktstellen eine Metallschicht ab.

Die kreisende Bewegung ist sehr wichtig, da auf einer kleinen Kontaktfläche ein hoher Strom fließt. Sobald man mit dem Tampon auf einer Stelle stehen bleibt, kann die Stelle matt werden und kann sich dunkel verfärben (Anbrennungen), dieser Effekt läuft schneller ab, je höher der Stromfluss ist. Hier ist also ein bisschen Erfahrung nötig, die man aber recht schnell bekommt. Ein Hin- und Herbewegen des Tampons ist eher ungeeignet, da zwischendurch die Bewegung kurzzeitig unterbrochen wird und bei hoher Stromdichte bereits Anbrennungen stattfinden können.

Bevorzugt sollte die Anode vorrangig aus inerten Materialien wie zum Beispiel Platin oder Grafit (sowie teilweise auch Edelstahl) oder aber demjenigen Material des eingesetzten Elektrolyten bestehen.
 

Benötigte Grundausstattung

Zur Durchführung des Verfahrens der Stift- oder Tampongalvanik bzw. Stiftgalvanik werden eine regelbare Gleichstromquelle, d.h. ein regelbares Netzteil mit digitaler Spannungs- und Stromanzeige, eine Stiftanode mit Anodenhalter (Galvanikstift), ein Kabelsatz sowie ein Tampon oder Schwamm benötigt. Die Stiftanode (bzw. die Anodenhalterung) muss am (+)-Pol des Netzteils mithilfe eines Kabels angeschlossen werden. Zudem gilt es die Anode mit einem Tampon oder Schwamm zu bestücken, so dass der vollständige Galvanikstift einsatzbereit ist. Das Werkstück selbst wird wie bei den weiter oben erläuterten Verfahren an den (-)-Pol angeschlossen.
 

Schwamm & Tampon

Kommen Schwämme oder Tampons zum Einsatz, handelt es sich um Aufsätze, die den Elektrolyt aufsaugen. Diese Charakteristik ist unerlässlich, da er der Elektrolyt während des Galvanisierungsverfahrens zwischen Anode und Werkstück gehalten werden muss und die Metallionen abgeben muss. Idealerweise verfügen Tampon-Aufsätze zum Galvanisieren über eine sehr hohe Saugfähigkeit und sind robust. Galvanik-Tampons sollten auch nicht zu dünn sein, denn sonst könnte es zu Isolationseffekten durch punktuell hohen Druck kommen und der elektrische Strom nicht weitergeleitet werden. Auch äußerliche Nahtstellen sollte ein Tampon zum Galvanisieren nicht besitzen, da hierdurch Kratzer auf dem Metall entstehen könnten.
 

Eindicker respektive Gelbildner

Bei einem Eindicker, der auch als Gelbildner bezeichnet wird, handelt es sich um ein spezifisches Verdickungsmittel. Eindicker werden zur Elektrolytlösung hinzugefügt, so dass diese dickflüssiger wird. Es gibt spezielle Eindicker, die für die verschiedenen galvanischen Elektrolyte konzipiert wurden. Werden herkömmliche Mittel verwendet bzw. untergemischt, wird das Elektrolyt in der Regel unbrauchbar. Mithilfe galvanischer Gelbildner können grundsätzlich alle Arten der Elektrolyte eingedickt werden. Durch das Eindicken des Elektrolyten wird sichergestellt, dass die Flüssigkeit nicht tropft, sauberer gearbeitet werden und sparsam mit Elektrolyt umgegangen werden kann. Allerdings sollte der Elektrolyt nicht zu dickflüssig sein.

Um einen Elektrolyten einzudicken, sollten Sie so viel Elektrolyt, wie Sie voraussichtlich benötigen in einen Behälter füllen und unter gleichmäßigem Rühren so viel Gelbildner hinzufügen, bis die individuell gewünschte Konsistenz resp. Festigkeit erreicht ist. Gehen Sie hierbei sorgsam und langsam vor. Achten Sie unbedingt darauf, dass es bei der Verwendung von Pulver nicht zu einer zu starken Staubentwicklung kommt. Sollten Sie das Elektrolyt zu stark eingedickt haben, können Sie es durch Zugabe von unverdicktem Elektrolyt wieder flüssiger machen.

Das Verfahren der Trommelgalvanik

Zum Galvanisieren von großen Mengen an Kleinteilen ist das Verfahren der Trommelgalvanik ideal geeignet, ins besonders für Teile, die nicht oder nur mit großem Aufwand auf Gestellen befestigt werden können. Grundsätzlich entspricht der Galvanisierungsprozess demjenigen der Badgalvanik, wobei die zu galvanisierenden Werkstücke sich lose in einer langsam rotierenden Trommel befinden. Kontaktiert werden die Werkstücke mithilfe einer mittig angebrachten Kontaktstange, frei bewegliche Klöppel (Kabel mit leitfähiger Kappe) oder über geeignete Kontaktpunkte in der Trommelwand; die Trommel wird mithilfe eines Motors in Rotation versetzt. Die hierdurch entstehende gleichmäßige Bewegung stellt eine relativ gleichmäßige Beschichtung der Kleinteile sicher, allerdings bestehen feine Unterschiede, da durch die unkontrollierte Durchmischung einzelne Teile länger kontaktiert werden und somit eine höhere Schichtdicke erhalten, bzw. dieser Effekt auch umgekehrt erfolgt (also geringere Kontaktzeit und geringere Schichtdicke).

Vorteilhaft ist hier, dass es schnell zu beladen ist, da die Teile einfach lose hineingegeben werden. Nachteilig ist, dass die Werkstücke immer kleine Schlagstellen erhalten, da sie untereinander durchmischt werden, daher ist dieser Prozess weniger für Spiegelglanz geeignet, was aber bei Schrauben etc. keine Rolle spielt. Auch ist eine Mindeststückzahl nötig, dass die Teile durchgängig kontaktiert werden.
 

Benötigte Grundausstattung

Zum Durchführen des Trommelgalvanikverfahrens benötigen Sie eine Galvaniktrommel. Neben einer Trommel sind ein Getriebemotor sowie die Mechanik die grundlegenden Komponenten, zusammen ist dies eine Trommelgalvanikanlage. Ebenso wie für das Verfahren der Badgalvanik werden ein ausreichend starkes regelbares Netzgerät und ein Kabelsatz notwendig.
 

Das Befüllen der Galvaniktrommel

Grundsätzlich gilt: Die Galvaniktrommel sollte maximal bis zu einer Auslastung zwischen 40 und 50 Prozent mit Werkstücken befüllt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Komponenten frei beweglich sind; zugleich wird einem Verklemmen, Verkanten oder sogar Blockieren vorgebeugt. Würde dies passieren, könnte aufgrund der Kontaktstellen keine ideale Beschichtung und damit gleichmäßige Galvanisierung stattfinden. Unbedingt darauf achten, dass diese auch Kontakt zum Kontaktstift haben.

Hinweis: Bei Kugeln handelt es sich um das optimale Füllmaterial, denn sie können nicht verkanten, eine freie Bewegung ist ebenso sichergestellt wie ein ideales Galvanisierungsergebnis.