Projekt

Durch galvanische Oberflächenveredelung können viele Bauteile aus preiswerten und gut verfügbaren Rohstoffen hergestellt werden, indem sie mit metallischen Beschichtungen funktionalisiert werden. Die galvanotechnische Beschichtung mit Sondermetallen zeigt allerdings noch immer technische oder zumindest kostentechnische Probleme. Im Projekt wird an einem neuen Ansatz dazu geforscht: die elektrochemische Abscheidung der Metall- oder Legierungsschichten aus ionischen Flüssigkeiten. Die Möglichkeit Oberflächen metallisch zu beschichten ermöglicht in vielen Fällen die Herstellung von Bauteilen aus leichten, kostengünstigen und einfach zu bearbeitenden Materialien. Die Beschichtung übernimmt dabei je nach Anwendungsfall die Funktionen Schutz vor Korrosion, Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit, Härte oder elektrische Leitfähigkeit.

Für die galvanische Beschichtung mit Aluminium, Titan, Niob, Tantal, Wolfram, Molybdän, Palladium oder Platin gibt es viele mögliche Anwendungsfälle, allerdings bisher kein ökologisch und ökonomisch geeignetes Verfahren, das die gewünschte Qualität der Beschichtung erreicht.

Ionische Flüssigkeiten (IF) sind Salze mit großen organischen Kationen und verschiedenen Anionen, die bei Temperaturen unter 100 °C, oft schon bei Raumtemperatur, geschmolzen vorliegen und die in einem großen Spannungsbereich stabil sind. Allerdings sind die Struktur an der Grenzfläche zwischen Elektrode/IF-Elektrolyt und die Details der elektrochemischen Abscheidung im Vergleich zu herkömmlichen wässrigen Elektrolyten wenig erforscht. Hier setzt das Projekt mit seinen Forschungsarbeiten an.

Ergebnisse:

- Zu den Eigenschaften der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt und zu den strukturellen Eigenschaften der Metallionen in verschiedenen ionischen Flüssigkeiten wurden neue Erkenntnisse gewonnen, die für die Metall- und Legierungsabscheidung verwendet werden können.

- Aus einem sehr kostengünstigen, regenerierbaren Elektrolyten wurden im Labormaßstab technisch verwertbare Aluminiumschichten abgeschieden. Darauf aufbauend wurde ein Hochskalieren in Technikumsmaßstab geprüft.

- Die Abscheidung von Edelmetallen und Edelmetalllegierungen gelang sowohl aus günstigen ionischen Flüssigkeiten als auch aus tief eutektischen Lösungen.

- Zum Abscheiden verschiedener Refraktärmetalle wurden umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt. Dabei wurde das wissenschaftlich-technische Verständnis für die Abscheideprozesse verbessert. Für die wirtschaftliche Hochskalierung sind aber weitere grundlegende Forschungsarbeiten zu erbringen.