Revolution im Galvanisieren: chromfreies Verfahren für Kunststoffe entwickelt

Für solche schönen Oberflächen sind Galvanisierungsverfahren notwendig. Denn die Armaturen sind natürlich aus Kunststoff und nicht aus Metall gefertigt. Beim Galvanisieren werden Werkstücke in ein Bad aus Metallsalzen getaucht und Strom hindurchgeleitet. Bei elektrischen Nichtleitern wie Kunststoffen sind jedoch einige Kunstgriffe vonnöten. So wurde bisher etwa beim Galvanisieren von ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)-Kunststoffen Chromschwefelsäure eingesetzt. Die Chromschwefelsäure ätzt winzige Löcher in die Oberfläche. In diese werden dabei vor dem eigentlichen Galvanisieren winzige Metallkeime eingebracht, die dann als elektrisch leitende Schicht fungieren. Nur so kann der Strom überhaupt durch das Werkstück fließen.

Umweltfreundliches Verfahren zum Galvanisieren von Kunststoffen
Nun aber ist die Ära des Chrom-Galvanisierens vorbei. Denn seit 21. September 2017 sind Chrom-VI-Verbindungen wie die Chromschwefelsäure verboten. Die Stoffe sind toxisch und krebserregend, weswegen die ECHA (Europäische Chemikalienagentur) sie auf die „Blacklist“ setzte. Ein ziemliches Problem für die Automobilindustrie und ihre Zulieferer! Zwar kann das alte Verfahren für eine Übergangszeit noch eingesetzt werden, doch erstens geht das nur mit Spezialgenehmigung, und zweitens ist es auch keine Dauerlösung. Geeignete Ersatzverfahren standen bis vor Kurzem nicht zur Verfügung. Doch das ändert sich jetzt.

Wissenschaftler um Dr. Dieter Lehmann vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) haben ein Verfahren zum Galvanisieren von ABS-Kunststoffen entwickelt, das auf den Einsatz von Chromschwefelsäure verzichtet und auch keine anderen Beizverfahren nötig macht. Die neue Technik verspricht Großes: Sie ist umweltfreundlich, ungiftig und soll gut durchführbar sein. Doch die Anforderungen sind hoch, gerade die Premiumhersteller (und ihre Kunden) erwarten beste Qualität bei der Innenraum-Verarbeitung. Die Zeichen für das neue Verfahren stehen jedoch gut. Es wurde bereits im Labormaßstab erfolgreich getestet und zum Patent angemeldet.

So funktioniert das chromfreie Galvanisieren
Beim neuen Verfahren kommt als Vorbehandlung eine Oberflächenmodifizierung mit Polymeren zum Einsatz. Die Polymere dienen dabei als Bindeglied. Spezielle funktionelle Gruppen an ihnen bewirken einerseits eine feste Bindung an die Kunststoffoberfläche. Andererseits können daran Edelmetallsalze fest gekoppelt werden. Aus diesen Edelmetallsalzen werden dann die Edelmetallkeime erzeugt, die eine mechanisch stabil fixierte, elektrisch leitfähige Schicht bilden. Das eigentliche Galvanisieren erfolgt anschließend mithilfe der industriell etablierten Bädertechnologie.

Beim IPF wurde die neue Technologie bereits erfolgreich getestet. Dazu wurden im Labormaßstab Formteile aus kommerziell verfügbarem ABS-Granulat hergestellt, mit handelsüblichen Chemikalien nach dem neuen Verfahren vorbehandelt und beschichtet. Die Qualität der so gewonnenen Leitschicht erwies sich in ersten Tests mit industriellen Standardmethoden (Gitterschnitt- und Klebebandtest) als sehr gut. Abblätterungen oder Abplatzungen blieben aus.

Vielversprechend, aber nicht universell einsetzbar
Die Ergebnisse sprechen klar für eine Überführbarkeit in die Praxis. Dr. Lehmann schätzt ein, dass sich das neue Vorbehandlungsverfahren in bestehende Produktionslinien integrieren lässt. Natürlich sind für dieses speziell auf ABS-Kunststoffe zugeschnittene Verfahren noch Optimierungsarbeiten vonnöten, die in Zusammenarbeit mit Galvanikexperten vorgenommen werden.

Allerdings ist das Verfahren nicht universell einsetzbar. Aufgrund der individuellen Struktur von Polymerwerkstoffen ist diese Technologie nicht einfach auf andere Kunststoffe übertragbar. An Lösungen für andere Kunststoffe wie Polycarbonat (PC) und Polyetheretherketon (PEEK) wird derzeit noch gearbeitet.
Quelle: innovationsreport.de

Galvanotechnik: HOGRI Honer & Grimm GmbH & Co. KG