Das Projekt "Teilvorhaben: Abscheidung einer ternären Zinkbasislegierung Trommelverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B + T Oberflächentechnik GmbH durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist es, anhand einer ternären Beispiellegierung (Zink-Basis mit Eisen und einem weiteren, noch zu bestimmenden Element), die Hochskalierung vom Labor in den industrienahen Maßstab zu verwirklichen. Dabei sollen allgemeine Parameter zum upscaling festgelegt werden, welche bei einer zukünftigen Maßstabsvergrößerung zur galvanischen Abscheidung als Grundlage dienen können. Die Firma B+T Oberflächentechnik GmbH wird sich dabei mit der Erprobung der Abscheidung im Schüttgut-Segment beschäftigen. Es soll eine Integration des Verfahrens in bestehende Prozesse/ Anlagen erfolgen. Die gewonnenen Erkenntnisse zum Vergrößern der Badvolumina werden als notwendige Schritte definiert und sind so vielseitig auch auf andere Beschichtungsverfahren anwendbar. Der Arbeitsplan sieht die Anpassung der Elektrolyte aus den Laborversuchen auf großvolumige Bäder am Beispiel von Zink-Eisen-X Legierungen vor. Eine weitere Aufgabe ist die Handhabung der galvanisch zu beschichtenden Proben im Schüttgut-Segment und Dokumentation aller Abläufe. Weiterhin wird, auf Grund dieser Erfahrungen, eine Definition aller nötigen Veränderungen für großvolumige Bäder als Parameter erfolgen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Methodik zum numerischen, automatisierten Design von Elektrolyten zur galvanischen Abscheidung von metallischen Schichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik durchgeführt. Die Identifizierung von Elektrolyten zur galvanischen Legierungsabscheidung wird maßgeblich durch Experimentator und Erfahrung getragen. Aus diesem Grund wird eine modellbasierte, numerische Erforschung von Elektrolytformulierungen angestrebt. Der Einsatz von statistischer Versuchsplanung erlaubt eine schnelle Rasterung von Versuchsräumen. Die automatische Experimentdurchführung mittels LaboRob erlaubt ein größtmögliches Maß an Reproduzierbarkeit. Modellgestützte Auswertealgorithmen können auf jede Problemstellung angepasst werden. Zudem können auch bisher nicht untersuchte Randbedingungen bei der Beschichtung untersucht werden, die sich durch die gepulste Abscheidung ergeben. Anhand einer ternären Zinkbasislegierung wird diese Methodik erforscht und angewandt. Durch die vollautomatische Experimentführung werden alle Parameteränderungen im Elektrolyten dokumentiert und eine kennfeldbasierte Auswertung ermöglicht die Darstellung von Struktur- / Eigenschaftsbeziehungen. Mögliche REACH-Konforme Kandidaten zur ternären Legierungsabscheidung Untersuchung von thermodynamischen Zustandsdiagrammen und Korrosionskennwerten werden definiert. Ziel ist die Legierungsbildung und Elektrolytcharakteristik. Zur Erforschung der Bindungsverhältnisse zwischen Metall und Komplexbildner wird eine potentiometrische Titration durchgeführt. Damit werden thermodynamische und kinetische Kenndaten der Komplexbildung ermittelt. Außerdem müssen Kriterien zur Erforschung eines Kurzzeitkorrosionstestes und zur Integration in die vollautomatische Anlage, definiert werden. Damit werden die Legierungsabscheidung von Zn-Fe-X Legierungen durchgeführt. Das Ziel ist die Herstellung einer Struktur-/ Eigenschaftsbeziehung der Legierung mittels Kennfeldmethoden und automatischer Versuchsdurchführung. Für die Gradientenanalyse müssen relevante Skalierungsparameter identifiziert werden und eine Untersuchung zur Übertragbarkeit von Puls-Plating in den industriellen Maßstab erfolgen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Nasschemische Metallisierungen auf Nickelsilizidschichten für Solarzellen und Waferdurchkontaktierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NB Technologies GmbH durchgeführt. Das Vorhabens zielt auf die Realisierung von effizienten Solarzellenkontakten mittels galvanischer Metallisierungen. Der wesentliche Aspekt ist die Untersuchung der Dotierstoffsegregation im Emitter bei der Ausbildung eines Nickelsilizids. Unter Nutzung dieses Effektes kann ein hocheffizienter Emitter mit niedriger Dotierung einen guten metallischen Kontakt ausbilden, was zu höherer Effizienz der Solarzelle führt. Der Einsatz von porösem Silizium beeinflusst die Ausbildung des Silizids und der Dotierstoffsegregation. Im Projektverlauf sollen die Bäder und Prozesse der galvanischen Abscheidung entstehen für eine spätere Umsetzung auf Industrieanlagen. Als zweiter Aspekt werden Metallisierungsprozsse für die Durchkontaktierung von Siliziumsubstraten bearbeitet. Hier bietet die Nickelsilizidbildung Vorteile als haftfeste Startschicht und Barriere sowie für Anforderungen an hermetische Kapselung. Ziel ist, einen Prozess zu realisieren, um metallische Durchkontaktierungen in dicken Substraten zu erzeugen, im Gegensatz zu TSV-Technologien für relativ dünne Substratdicken und Stapelaufbauten. Es werden Solarzellen mit hohen Emitterwiderständen mit galvanischen Nickel beschichtet. Die Silizidbildung wird mit und ohne porösem Silizium untersucht. Es werden elektrische Untersuchungen und Mikroskopuntersuchungen der Silizidausbildung durchgeführt. Es werden Halbleiterwafer mit Durchgangslöchern versehen und mittels chemischer Abscheidung mit Nickel und Kupfer gefüllt.
Das Projekt "Materialeffizienz durch Teilstrombehandlung chromathaltiger Spülwasser - Teilprojekt 1: Teilstrombehandlung chromathaltiger Spülwasser sowie Analytik zum Abbauverhalten nicht perfluorierter Tenside (GALVAREC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Abteilung Sicherheitstechnik, Fachgebiet Sicherheitstechnik , Umweltchemie durchgeführt. Das Verbundvorhaben GALVAREC hatte die Entwicklung eines Teilstrom-Reinigungsverfahrens für die Spülwässer galvanischer Prozesse insbesondere bei der Verchromung zum Ziel. Dafür wurde zunächst ein analytisches Verfahren für die selektive und sensitive Bestimmung von PFBS, PFOS, 6:2 FTS sowie eines nicht-fluorierten Tensids in den chromathaltigen Prozesswässern der Galvanik und dem Wasser der nachfolgenden konzentrierten Spülen entwickelt. Bei der PFT Analytik erfolgt die Abtrennung von der salzhaltigen Matrix mit einer Flüssig-Flüssig-Extraktion unter Einsatz eines Ionenpaarreagenzes. In Verbindung mit der LC-MS-Analyse zeigt diese Methode eine gute Reproduzierbarkeit und hohe Wiederfindungsraten von 82-118Prozent. In den beiden am Vorhaben beteiligten Galvaniken wurde eine Prozessanalyse durchgeführt, um die Voraussetzungen zum stofflichen Recycling zu ermitteln. Die im Labor- und im technischen Maßstab untersuchte Adsorption der Fluortenside an Aktivkohle und an einem schwach basischen, makroporösen Ionentauscher war abhängig vom Chromatgehalt. Die Abhängigkeit der PFT-Adsorptionsrate von den Chromatgehalten war bei den Tensiden PFBS und 6:2 FTS bei hohen Chromatkonzentrationen stärker ausgeprägt als bei PFOS. PFOS wurde auch aus einer Lösung mit 4,0 g/L Chrom(VI)-oxid mit hoher Effizienz (95 Prozent bzw. 98 Prozent im kleintechnischen Versuch) auf dem Ionentauscher adsorbiert. Der Anschluss einer Pilotanlage, die mit dem makroporösen Aniontauscher befüllt war, an der Kreislaufspüle hinter dem Chromelektrolyten der Kunststoffgalvanik führte zu einer Reduktion des 6:2 FTS von 40 myg/L auf eine Konzentration kleiner als 2 myg/L im Eluat und Rücklauf zur Kreislaufspüle. Bei der Regenerierung zur Desorption des Chromates blieb PFOS auf dem Ionentauscherharz zurück, wohingegen 6:2 FTS und insbesondere PFBS bei identischen Bedingungen z.T. desorbierten. Neben dem Einsatz von ammonalkalischem Methanol stellt die Extraktion der PFT von den Ionentauschern mit Ethylacetat und Tetrabutylammoniumbromid eine verhältnismäßig einfache Methode zur Rückgewinnung der PFT, insbesondere von PFOS, dar. Die Methode ermöglicht es, sowohl die PFT als auch das zur Extraktion verwendete Ethylacetat zur erneuten Verwendung zu erhalten. Die Oxidation von 6:2 FTS mit Peroxodisulfat führte zu einem teilweisen Abbau und weiteren (per-)fluorierten Produkten. Bei den Abbauversuchen des nicht-fluorierten Netzmittels Oleyl aminethoxylat mit stöchiometrischen Mengen Chromat im Mikrowellenreaktor konnte eine Vielzahl von Abbauprodukten charakterisiert werden. Mit zunehmender Menge an Chromat sind die Abbauprodukte kürzerkettig, verlieren ihre tensidischen Eigenschaften und es entstehen z.T. Dicarboxylate, die sich durch ein hohes Komplexierungsvermögen auszeichnen und evtl. für die inzwischen in der Praxis beobachteten Korrosionerscheinungen an den Bleianoden im Chromelektrolyten mitverantwortlich sind. (Text gekürzt)
Das Projekt "Nanotechnologisches Beschichtungsverfahren zur Einsparung von Edelmetallen und Reduzierung cyanidhaltiger Galvanikabwässer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NanoCraft Coating GmbH durchgeführt. Edelmetalle wie Gold, Silber, Platin, Palladium oder Rhodium sind besonders korrosionsbeständig. Sie werden bevorzugt in der Schmuckindustrie, aber auch in der Elektronik und Elektrotechnik als elektrische Kontaktwerkstoffe, in der chemischen Industrie als Katalysatorbestandteil oder als Korrosionsschutz eingesetzt. Man stellt aus Edelmetallen sowohl optisch-dekorative wie auch funktionelle Beschichtungen her. Im Zuge der Rohstoffverknappung und steigender Preise für Edelmetalle ist der Verbrauch dieser Rohstoffe bzw. ihre applizierte Schichtdicke ein wichtiges umwelttechnisches, aber auch wirtschaftliches Thema. Weitere Umweltrelevanz besteht im galvanischen Auftrag von Edelmetallschichten in cyanidischen Elektrolyten, deren Galvanikabwässer aufwendig zu entgiften sind. Die Firma NanoCraft beabsichtigte ein nanotechnologisches Verfahren zu entwickeln, mit dem eine signifikante Einsparung von Edelmetallen und Reduzierung cyanidhaltiger Galvanikabwässer gelingen sollte. Indem eine nanotechnische Beschichtung quasi als Schutzschicht auf die Edelmetallschicht aufgebracht wird, sollte die erforderliche Edelmetallschichtdicke um 50-70Prozent reduziert werden können. Die Nutzungseffizienz der Edelmetalle könnte damit erheblich gesteigert werden. Die Entwicklungsarbeiten hatten das Ziel, durch eine nanotechnische Beschichtung als Schutzschicht auf Edelmetallschichten die erforderliche Edelmetallschichtdicke um 50-70Prozent zu reduzieren. Dieses Ziel wurde in Form einer SAM-Beschichtung mit kurzkettigen Molekülen und spezieller Ankergruppe für Edelmetall-Oberflächen, die mit zusätzlichen SAM-Molekülen mit anderen Ankergruppen für oxidische Grundmaterialien vermischt wird, erreicht. Die neue Beschichtung ist unbedenklich für die Umwelt, da sie wasserlöslich und inert ist. Mit Kosten von nur ca. 20Prozent des eingesparten Edelmetalls ist die neue Beschichtung wirtschaftlich sehr interessant. Aus dem Projekt könnte möglicherweise ein Anschlussvorhaben resultieren, indem zur Reduzierung von Edelmetallschichten in technischen Anwendungen eine Nanoschicht mit hoher Leitfähigkeit für Kontakte zur Übertragung niedriger Ströme und Spannungen entwickelt wird.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Chemische Prozessanalyse, Pilotanlage Teilstrombehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Labor Dr. Fülling GmbH & Co. KG durchgeführt. Entwicklung eines Teilstrom-Reinigungsverfahrens für die Spülwässer galvanischer Prozesse. Reinigung von Spülwasser durch Ionenaustauscher und Membranfiltration. Rezyklierung von PFT bzw. Untersuchung von Ersatznetzmitteln. Ökologisch-ökonomische Betrachtung. Steigerung der Material- und Energieeffizienz galvanischer Prozesse. Prozess- und Stoffstromanalyse. Analysen zum Metallgehalt, TOC, Probenahme, Untersuchung oxidative Abbauprodukte, Auslegung Ionentauscher und Membran, Entwicklung Recyclingverfahren, analytische Begleitung zum PFT-Einsatz, Optimierung Recyclingverfahren. Ableiten Maßnahmen zum Recycling von PFT; Vergleich des Auswahlverfahrens bei Einsatz Ionentauscher/UO-Kombianlagen in verschiedenen Stufen galvanischer Prozesse. Bilanz zur Schwermetall- und PFT-Elimination. Mitarbeit bei Teilberichten und Abschlussbericht. Steigerung der Kompetenz zur Prozessanalytik, zur Planung und Auslegung von Wasser-Teilstromanlagen, zukünftig verstärktes Auftreten im wachsenden Markt der Glavanik als Dienstleister zu Entwicklungsfragen und zu Qualitäts- und Umweltfragestellungen. Beteiligung an Publikationen zu den Ergebnissen.
Das Projekt "Teilprojekt 5: Ermittlung Einsparpotentiale bei Kunststoffbeschichtung, Erprobung von Maßnahmen zum Ersatz von PFT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Detlef Bingen GmbH durchgeführt. Entwicklung eines Teilstrom-Reinigungsverfahrens für die Spülwässer galvanischer Prozesse. Reduzierung von Spülwasser durch Ionentauscher und Membranfiltration. Recyclierung von PFT bzw. Untersuchung von Ersatznetzmitteln. Ökologisch-ökonomische Betrachtung. Steigerung der Material- und Energieeffizienz galvanischer Prozesse. Genaue Beschreibung der Prozesse, stoffspezifische Größen. Spez. Verbräuche, Probenahme und Analytik ausgewählte Bäder. Bilanzierung/Frachtermittlung. Test gereinigte Prozessbäder im Laborversuch und PFT-Ersatzprodukte und Cr-III-Gehaltes; Testen Dosiertechnik. Betreuen Pilotanlage Recycling Metallelektrolyt und PFOS und Maßnahmen zu PFT und Aerosolvermeidung. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Mitarbeit bei Berichterstellung. PFT-Tenside sind unverzichtbar für die Verchromung und Chrombeize. Sicherung des Standortes erfordert daher Verfahren zum PFT-Recycling oder ein fluorfreies Ersatztensid. Zusätzlich Recycling der Schwermetallionen und damit bis 10Prozent Kosteneinsparungen. Vorstellen der Ergebnisse anderen Unternehmen der Region. Mitarbeit bei Veröffentlichung.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Ermittlung Prozessbedingungen zum Einsatz PFT-freier Tenside und Chrom-III-Elektrolyte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herbert Schmidt GmbH & Co. KG durchgeführt. Entwicklung eines Teilstrom-Reinigungsverfahrens für die Spülwässer galvanischer Prozesse. Reinigung von Spülwasser durch Ionenaustauscher und Membranfiltration. Rezyklierung von PFTbzw. Untersuchung von Ersatznetzmitteln. Ökologisch-ökonomische Betrachtung. Steigerung der Material- und Energieeffizienz galvanischer Prozesse. Mitarbeit Beschreibung Prozesse, begleitende Prozessanalysen, Prozesssimulation im Labor. Vorversuche mit Prozessbädern/Spülbädern im Technikum. Beurteilung von Qualitätsparametern, Ersatz PFT und Verwendung Chrom-III. Auswerten Prozessdaten und erarbeiten von Vorschlägen zur Aufkonzentrierung Elektrolyte. Entwicklung Test zur Badkontrolle. Ermitteln von Trends, Übertragbarkeit. Mitwirkung Berichterstellung. Nutzung der Ergebnisse zur nachhaltigen, ressoucenschonenden Produktentwicklung und Hilfe bei der Suche von geeigneten Lösungen zu aktuellen Problemen. Optimierung wirtschaftlicher Verfahren mit PFT-freien Einsatzstoffen für die Verchromung. Zuwachs an Kompetenz mit dem Angebot eines verbesserten Services, damit Stärkung der Marktsposition. Vortrag der Ergebnisse auf Fachtagungen und Beteiligung an Veröffentlichungen.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Ermittlung Einsparpotentiale Metalloberflächenbeschichtung und Untersuchungen zum Einsatz nicht perfluorierter Tenside" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Galvano Röhrig GmbH durchgeführt. Entwicklung eines Teilstrom- Reinigungsverfahrens für die Spülwässer galvanischer Prozesse. Reinigung von Spülwasser durch Ionenaustauscher und Membranfiltration. Rezyklierung von PFT bzw. Untersuchung von Ersatz-Netzmitteln. Ökologisch-ökonomische Betrachtung. Steigerung der Material- und Energieeffizienz galvanischer Prozesse. Genaue Beschreibung und Messung der Prozesse, Erstellen stoffspezifischer Größen. Probenhame für Analytik. Veränderung ausgewählter Bäder mit Bilanzierung/Frachtermittlung. Einsetzen gereinigter Prozessbäder im Kleinversuch, Einsatz PFT-Ersatz im Praxisversuch. Testen Pilotanlage an Standspüle, Bilden variabler Kreisläufe. Beurteilung Qualität und Wirtschaftlichkeit, Vergleich zu Standardverfahren. Mitarbeit bei Berichten. Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling perfluorierter Tenside oder mit fluorfreiem Ersatztensid ist zukunftsweisend. Recycling, insbesondere der Schwermetall-Ionen ermöglicht Kostenoptimierung. Insgesamt: Standortsicherung. Ergebnisse sollen anderen Unternehmen der Innung vorgestellt bzw. in Fachzeitschriften veröffentlicht werden.
Das Projekt "Errichtung einer innovativen, recourceneffizienten Zink-/Nickel-Trommel-Galvanik-Anlage - Messprogramm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EJOT SE & Co. KG durchgeführt. Die EJOT GmbH & Co. KG ist ein metallverarbeitendes Unternehmen am Standort Bad Laasphe (Nordrhein-Westfalen), das Verbindungselemente mit galvanischer Oberfläche bzw. aus Edelstahl für den Automobilbau, die Elektro- und Elektronikindustrie, die Telekommunikation und die Sport- und Freizeitgeräteindustrie herstellt. Das Unternehmen beabsichtigt, die bestehende Galvanik um eine innovative, ressourceneffiziente Zink/Nickel-Trommelgalvanikanlage zu erweitern. Für diese Investition stellt das Bundesumweltministerium über 900 000 Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm zur Verfügung. Die Zink/Nickel-Schichten gehören zu den galvanischen Beschichtungssystemen, die sowohl beim Korrosionsschutz wie auch bei den Umwelteigenschaften als Alternative zur EU-weit für zahlreiche Anwendungen verbotene Chrom-VI haltigen Chromatierschichten eingesetzt werden können. Innovativer Kern des neuen Verfahrens ist eine Verdunster-/Verdampfereinheit. Mit dieser Anlage soll sowohl das Spülwasser als auch verbrauchte Elektrolytlösung eingedampft und aufkonzentriert werden, sodass die Zink/Nickel-Prozessstufe vollkommen abwasserfrei arbeiten kann. Zugleich wird der Elektrolyt regeneriert und wieder in den Produktionsprozess zurückgeführt. Insgesamt können durch das Vorhaben die benötigte Frischwassermenge um 50 Prozent gesenkt und bis zu 30 Prozent Neuelektrolyt eingespart werden. Rund 500 Kubikmeter Abwasser weniger müssen pro Jahr entsorgt werden.
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