EP4733452A1

EP4733452A1 - Galvanikvorrichtung und verfahren zur abscheidung einer galvanikschicht sowie werkstück mit einer galvanikschicht

Info

Publication number: EP4733452A1
Application number: EP25209577.3A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Bingel; Michael Wein
Original assignee: Hartchrom Beck GmbH
Current assignee: Hartchrom Beck GmbH
Priority date: 2024-10-24
Filing date: 2025-10-17
Publication date: 2026-04-29
Also published as: DE102024131083A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Galvanikvorrichtung 1 zur Erzeugung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück 2, wobei die Galvanikvorrichtung mindestens eine Kathode und einen Katholyten 11 aufweist, wobei das Werkstück 2 als die Kathode ausgebildet ist oder mit der Kathode elektrisch verbunden ist und wobei der Katholyt 11 das Werkstück 2 kontaktiert. Ferner weist die Galvanikvorrichtung 1 eine Anode 4, einen Anolyten 6 und bevorzugt eine Membran 7 auf, wobei die Anode 4 den Anolyten 6 kontaktiert und die optionale Membran 7 zwischen dem Katholyten 11 und dem Anolyten 6 angeordnet ist. Darüber hinaus weist Galvanikvorrichtung 1 einen Katholytträger 8 auf, wobei der Katholytträger 8 mit dem Katholyten 11 getränkt ist und in einem Kontaktbereich mit dem Werkstück 2 in Kontakt steht, so dass der Katholyt 11 aus dem Katholytträger 8 das Werkstück 2 kontaktiert. Ferner ist die Galvanikvorrichtung 1 dazu ausgebildet, dass der Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8, durch eine Relativbewegung beider verschoben wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abscheidung einer Galvanikschicht auf dem Werkstück 2 mit der Galvanikvorrichtung 1 sowie ein Werkstück 2 mit einer Galvanikschicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Galvanikvorrichtung zur Erzeugung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück und ein Verfahren zur Abscheidung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück, sowie ein Werkstück mit einer Galvanikschicht.
Die Galvanikschicht, auch als galvanische Beschichtung bekannt, ist eine weit verbreitete Methode zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Materialien. Das zugrundeliegende Verfahren, nutzt elektrochemische Prozesse, um eine dünne Metallschicht auf ein Grundmaterial aufzubringen, wodurch dessen Funktionalität und Ästhetik erheblich verbessert werden. In der modernen Industrie hat die Galvanisierung vielfältige Anwendungen und ist ein wesentlicher Bestandteil der Herstellung und Veredelung von Produkten in zahlreichen Branchen.
Die Druckschrift DE 10 2006 035 871 B3 beschreibt ein Verfahren zur Abscheidung von Chrom(III)-Schichten, sowie daraus hergestellte Chrom(III)-Schichten, wobei ein Körper als Kathode geschaltet ist und in einen Katholyten eingetaucht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Galvanikschicht auf einem Werkstück erzeugen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Galvanikvorrichtung zur Erzeugung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Abscheidung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie ein Werkstück mit einer Galvanikschicht nach den Merkmalen des Anspruchs 15.
Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Galvanikvorrichtung zur Erzeugung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück, mit mindestens einer Kathode, wobei das Werkstück als Kathode ausgebildet ist oder mit der Kathode elektrisch verbunden ist, mit einem Katholyten, wobei der Katholyt das Werkstück kontaktiert, mit einem Anolyten und einer Anode, wobei die Anode den Anolyten kontaktiert, wobei die Galvanikvorrichtung einen Katholytträger aufweist, wobei der Katholytträger mit dem Katholyten getränkt ist und in einem Kontaktbereich mit dem Werkstück in Kontakt steht, so dass der Katholyt aus dem Katholytträger das Werkstück kontaktiert und wobei die Galvanikvorrichtung ausgebildet ist eine Relativbewegung zwischen Katholytträger und Werkstück zu erzeugen, so dass sich der Kontaktbereich auf dem Werkstück verschiebt, um die Galvanikschicht auf dem Werkstück zu erzeugen.
Die Galvanikvorrichtung umfasst mindestens die Kathode, wobei die Kathode an dem negativen Pol einer Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen ist, um diese elektrisch negativ zu laden. Ferner ist das Werkstück als die Kathode ausgebildet oder mit der Kathode elektrisch leitfähig verbunden, wobei das Werkstück das zu beschichtende Objekt darstellt. Insbesondere ist das Werkstück so ausgebildet, dass dieses die Fähigkeit aufweist, sich mindestens an der zu beschichtenden Oberfläche elektrisch aufzuladen. Insbesondere ist das Werkstück aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus einem Metall. Des Weiteren kann das Werkstück auch aus einem mit einem Metall beschichteten nichtleitenden Werkstoff, wie z.B. einem mit einem Metall beschichteten Polymer ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die metallisch beschichtete Oberfläche an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen ist.
Ferner weist die Galvanikvorrichtung den Katholyten auf, wobei der Katholyt das Elektrolyt ist, welches in Kontakt mit der Kathode, insbesondere dem Werkstück steht. Insbesondere weist der Katholyt das Metall oder die Metalle und insbesondere auch Nichtmetalle auf, welche auf der Oberfläche des Werkstücks abgeschieden werden und eine Galvanikschicht bilden. Der Katholyt steht dabei mit dem Werkstück in Kontakt. Insbesondere kontaktiert der Katholyt das Werkstück in einem Bereich auf der Oberfläche des Werkstücks, wobei die gesamte Oberfläche oder nur ein Teil der Oberfläche des Werkstücks mit dem Katholyten kontaktiert wird. Insbesondere steht der Teil der Oberfläche des Werkstücks mit dem Katholyten in Kontakt, in dem die Abscheidung einer Galvanikschicht möglich ist. Die Galvanikschicht kann dabei als metallische Galvanikschicht aus einem Metall, als Legierung aus mehreren Metallen oder als Legierung aus einem oder mehreren Metallen und einem Nichtmetall ausgebildet sein. Insbesondere weist der Katholyt feinst verteilte Partikel, beispielsweise aus Feststoffen wie Diamant oder Bornitrid oder aus Kunstostoffen wie PTFE auf, wobei diese durch Dispersionsabscheidung in die Galvanikschicht eingebaut werden.
Die Galvanikvorrichtung weist die Anode auf, wobei die Anode die Elektrode ist, welche mit dem elektrisch positiven Pol der Spannungs- und/oder Stromquelle verbunden ist. Die Anode steht mit dem Anolyten in Kontakt, wobei die Oberfläche der Anode gänzlich oder teilweise mit dem Anolyten kontaktiert vorliegt. Die Anode ist dazu ausgebildet, sich mindestens an der Oberfläche elektrisch positiv aufzuladen. Insbesondere ist die Anode teilweise oder gänzlich aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Bevorzugt ist die Anode mindestens an ihrer Oberfläche, insbesondere dem Teil der Oberfläche, welche mit dem Anolyten in Kontakt steht, aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Anode gänzlich aus einem oder mehreren Metallen ausgebildet sein oder mit einem Metall beschichtet sein.
Der Anolyt enthält eine Säure oder ein Salz der Säure. Insbesondere ist der Anolyt ein Leiter zweiter Klasse und somit ein Ionenleiter, wobei der Anolyt den elektrischen Strom leitet und insbesondere den Stromkreis schließt. Mit der Leitung des elektrischen Stroms findet eine kombinierte Leitung von Ionentransport und Ladungstransport statt. Die Elektrodenoberfläche ist die Phasengrenze von Elektronen- zu Ionenleitung. Da aber das Oxidationspotential für Wasser deutlich niedriger ist, kann eine Sauerstoffenwicklung (Wasseroxidation) an der Anode stattfinden.
Die Galvanikvorrichtung weist bevorzugt eine optionale Membran auf, wobei die optionale Membran zwischen dem Katholyten und dem Anolyten angeordnet ist. Insbesondere dient die optionale Membran dazu den Katholyten und den Anolyten voneinander zu trennen. Bevorzugt verhindert die optionale Membran die Durchmischung des Anolyten und des Katholyten, wobei gleichzeitig ein elektrischer Strom, insbesondere durch Ionenleitung zugelassen wird. Die optionale Membran ist insbesondere dazu ausgebildet, die Oxidation der Metall-Kationen des Katholyten an der Anode zu verhindern oder einzuschränken. Bevorzugt ist die optionale Membran als eine mikroporöse Trennwand ausgebildet. Insbesondere kann die optionale Membran als ein Diaphragma ausgebildet sein.
Des Weiteren weist die Galvanikvorrichtung einen Katholytträger auf, wobei der Katholytträger mit dem Katholyten getränkt ist. Insbesondere ist der Katholytträger ausgebildet, den Katholyten aufzunehmen und zu halten. Insbesondere ist das Aufnahme- und Haltevermögen des Katholytträgers, auf das Material und/oder die Struktur des Katholytträger zurückzuführen. Der Katholytträger ist derart in der Galvanikvorrichtung angeordnet, dass dieser in einem Kontaktbereich mit dem Werkstück in Kontakt steht. Insbesondere ist der Katholytträger so ausgebildet, dass dieser den Bereich der Oberfläche des Werkstücks berührt oder umschließt, in welchem die Abscheidung der Galvanikschicht stattfinden soll. Insbesondere kann der Katholytträger auch so ausgebildet sein, dass dieser das Werkstück in einem Teilbereich entlang der Längsachse vollumfänglich umschließt. Der Katholytträger dient dazu, den Katholyten, in dem Bereich in dem der Katholytträger und das Werkstück in Kontakt stehen, mit dem Werkstück zu kontaktieren. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Katholytträger den Katholyten auf den Bereich des Werkstücks bereitstellt oder ausgibt, auf dem die Abscheidung der Galvanikschicht stattfinden soll.
Bevorzugt ist die Galvanikvorrichtung so ausgebildet, dass der Katholyt auf den Katholytträger ausgegeben wird oder diesem zugeführt wird. Insbesondere kann der Katholyt durch ein Leitungssystem und einen Auslass, z.B. durch einen Schlauch, auf den Katholytträger ausgebgeben werden, wobei sich der Katholytträger mit dem Katholyten vollsaugt, insbesondere von diesem getränkt wird. Ferner kann das Leitungssystem auch direkt an den Katholytträger angeschlossen werden, wobei der Katholytträger von dem Katholyt durchströmt wird. Insbesondere wird der Katholyt dem Katholytträger derart zugeführt, dass der Katholyt erneuert, insbesondere stetig erneuert wird, wobei der verbrauchte Katholyt von dem neu nachfließenden Katholyt verdrängt, insbesondere durch das neu nachfließende Katholyt ausgetauscht wird, wobei der Austausch insbesondere in dem Bereich stattfindet, in dem die Abscheidung der Galvanikschicht stattfindet. Insbesondere wird die zu beschichtende Oberfläche des Werkstücks, von dem Katholyten, welches den Katholytträger durchströmt, angeströmt, wobei der Katholyt der die Oberfläche des Werkstücks kontaktiert bevorzug stetig durch den nachfließenden Katholyten erneuert wird.
Insbesondere ist die Galvanikvorrichtung so aufgebaut, dass das Werkstück in oder an dem Katholytträger anliegt, wobei der Katholytträger bevorzugt neben der optionalen Membran angeordnet ist, wobei die optionale Membran mit dem Katholytträger in direkten Kontakt steht oder durch eine Katholytschicht von diesem getrennt vorliegt. Bevorzugt ist die optionale Membran mit dem Katholytträger verbunden. Insbesondere befindet sich der Anolyt und die Anode in einem Behältnis, wobei das Behältnis vorzugsweise unbeweglich mit dem Katholytträger und/oder der optionalen Membran verbunden ist. Insbesondere bilden Katholytträger, die optionale Membran, Anode sowie der Anolyt und dessen Behältnis eine Einheit, wobei die Einheit durch weitere Elemente ergänzt werden kann.
Ferner ist die Galvanikvorrichtung so ausgebildet, dass diese eine Relativbewegung zwischen Katholytträger und Werkstück erzeugt. Hierdurch verschiebt sich der Kontaktbereich auf dem Werkstück, wodurch die Galvanikschicht auf unterschiedlichen Bereich der Werkstückoberfläche abgeschieden wird. Insbesondere ist die Relativbewegung so ausgebildet, dass unterschiedliche Bereiche der Werkstückoberfläche mehrmals nacheinander mit der Galvanikschicht beschichtet werden. Bevorzugt ist die Relativbewegung so ausgebildet, dass die Zeit zwischen den Beschichtungsvorgängen des gleichen Teilbereichs der Werkstückoberfläche, eingestellt werden kann und bevorzugt konstant bleibt.
Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass eine geringere Menge des Katholyten eingesetzt werden kann, da insbesondere nur der Kontaktbereich zwischen Katholytträger und Werkstück mit dem Katholyten versorgt wird. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Relativbewegung zwischen dem Katholyt getränkten Katholytträger und der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks.
Durch die Abscheidung der Galvanikschicht auf dem Werkstück, insbesondere dem als Kathode ausgebildeten Werkstück, wird Wasserstoff aus dem Katholyten abgespalten/entwickelt. Durch die Relativbewegung des Katholyt getränkten Katholytträgers und dem Kontakt des Katholytträgers mit der Werkstückoberfläche, insbesondere durch die Verschiebung der Kontaktfläche auf der Oberfläche des Werkstücks, wird der Abtransport des Wasserstoffs von der zu beschichtenden und/oder beschichteten Oberfläche des Werkstücks, insbesondere der bereits in der Galvanikschicht eingebundene Wasserstoff, begünstigt, insbesondere gefördert, wodurch eine Galvanikschicht mit verbesserten optischen und/oder technischen Eigenschaften entsteht. Des Weiteren wird das Kornwachstum und das Gefüge der Galvanikschicht positiv beeinflusst. Es entsteht ein feineres und/oder gleichmäßigeres Gefüge, da das Kornwachstum und somit der Aufbau des Gefüges gleichmäßiger stattfinden. Hierdurch wird ein unkontrolliertes Kornwachstum unterdrückt, insbesondere verhindert. Somit entsteht ein feines Gefüge mit gleichmäßigen und kleineren Körnern. Daraus resultiert eine Galvanikschicht mit verbesserten optischen und/oder technischen Eigenschaften.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich aus der Zuführung, insbesondere der Kontaktierung der zu beschichtenden Fläche mit dem Katholyten. Dadurch, dass das Werkstück nicht in einem unbewegten, statischen Katholyten vorliegt, sondern die Zuführung des Katholyten durch den Katholytträger dynamisch erfolgt, werden die im Katholyt vorliegenden Ionen, welche die Galvanikschicht ausbilden, insbesondere einen Teil der Galvanikschicht bilden, näher an die zu beschichtende Oberfläche des Werkstücks transportiert. Hierdurch wird insbesondere das elektrische Potential zwischen Werkstückoberfläche und den abzuscheidenden Ionen erhöht, wodurch der Abscheidungsprozess der Galvanikschicht auf der Oberfläche des Werkstücks gefördert wird.
In einem Ausgestaltungsbeispiel verfügt der Katholytträger insbesondere über Hohlräume, insbesondere offene und durchströmbare Hohlräume, wobei die Hohlräume insbesondere als Poren, Kanäle oder offene Kapillare ausgebildet sind. Ferner sind die Hohlräume insbesondere so ausgebildet, dass diese klein genug sind den flüssigen Katholyten aufgrund von Oberflächenspannungen und/oder dem Kapillareffekt aufzunehmen und bevorzugt zu halten. Insbesondere ist der Katholytträger aus einem textilen Flächengebilde, wobei das Textil insbesondere aus einem natürlichen oder synthetischen Werkstoff bestehen kann, wobei das Material insbesondere chemisch inert ist. Insbesondere ist der Katholytträger aus einem Faser- oder Fadenmaterial gefertigt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Aufnahme- und Haltevermögen von Flüssigkeiten begünstigt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Katholytträger beispielsweise aus einem Vlies, Gewebe, Geflechte, Gewirke, Gestricke, Gelege, Filz oder aus Watte ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Katholytträger als mikroperforiertes Polypropylen-Vlies ausgebildet sein. Als Ausführungsbeispiel dient dabei z.B. das Material "PermaWrap" der Firma Sifco asc. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass der Katholytträger besonders gut geeignet ist Flüssigkeiten aufzunehmen und zu halten und gleichzeitig keine Beschädigungen auf der der zu beschichtenden Oberfläche oder der bereits beschichteten Oberfläche des Werkstücks verursacht.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Relativbewegung als Rotationsbewegung ausgebildet ist. Insbesondere ist die Galvanikvorrichtung so ausgebildet, dass sich der Kontaktbereich zwischen Werkstück und Katholytträger, durch eine Rotationsbewegung auf der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks verändert, insbesondere verschiebt. Insbesondere wird die Rotationsbewegung durch einen Aktor erzeugt, wobei der Aktor z. B. als ein oder mehrere Elektromotoren ausgebildet ist.
Eine erste Ausgestaltungsform sieht vor, dass das Werkstück die feste oder für eine Drehbewegung um die Rotationsachse unbewegliche Komponente darstellt, wobei der Rest der Galvanikvorrichtung, insbesondere die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis, drehbeweglich um eine horizontale und/oder vertikale Achse gelagert ist. Insbesondere ist die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis wirktechnisch mit dem Aktor verbunden, wobei der Aktor die Rotationsbewegung erzeugt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Rotationsbewegung durch die Rotation des Werkstücks erfolgt, wobei der Rest der Galvanikvorrichtung vorzugsweise für eine Drehbewegung um eine Rotationsachse unbeweglich gelagert ist. Insbesondere ist das Werkstück wirktechnisch mit dem Aktor verbunden, wobei der Aktor die Rotationsbewegung erzeugt. Bevorzugt ist der Aktor derart ausgebildet, dass das Werkstück mit diesem kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist und insbesondere auch als Spannvorrichtung für das Werkstück dient. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass eine Rotationsbewegung um eine Achse ausgeführt werden kann, wobei einfache und kostengünstige Aktoren zur Realisierung der Rotationsbewegung verwendet werden können. Des Weiteren bietet die Rotationsbewegung die Möglichkeit, die Zeit zwischen zwei Beschichtungsvorgängen des gleichen Teilbereichs der Oberfläche des Werkstücks einzustellen, wobei die Beschichtungspausen von der Rotationsgeschwindigkeit abhängig sind. Hierdurch kann beispielsweise eine Pulsabscheidung, insbesondere eine mechanische Pulsabscheidung realisiert werden.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Galvanikvorrichtung mindestens einen Höhenaktor zur Erzeugung einer Linearbewegung des Werkstücks aufweist. Beispielsweise kann die Linearbewegung durch hydraulische Kolben, pneumatische Kolben oder elektromechanische Aktoren wie z.B. Elektromotoren oder elektromechanische Zylinder erfolgen. Insbesondere wird eine Linearbewegung entlang einer vertikalen oder horizontalen Achse, parallel zu der zu beschichtenden Fläche, insbesondere parallel zur Fläche der optionalen Membran ausgeführt. Insbesondere ist der Aktor auch als Spannvorrichtung für das Werkstück ausgebildet, wobei das Werkstück stoff- und/oder form- und/oder kraftschlüssig mit dem Aktor verbunden und/oder in diesem gespannt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Linearbewegung durch die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis, ausgeführt wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass der Bereich in dem die Galvanikschicht auf der Oberfläche des Werkstücks abgeschieden werden soll, genau eingestellt werden kann. Darüber hinaus, kann hierdurch auch die Zeit eingestellt werden, in der der Beschichtungsvorgang eines Bereichs unterbrochen wird, wodurch in der Galvanikschicht eingebundener Wasserstoff austreten kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Linearbewegung, zeitgleich und/oder als Überlagerung mit der Rotationsbewegung stattfindet.
Eine erste Ausführung sieht vor, dass das Werkstück, durch einen oder mehrere Aktoren, sowohl die Rotationsbewegung als auch die Linearbewegung ausführt, wobei das Werkstück insbesondere um seine Längsachse rotiert, während es entlang seiner Längsachse parallel zu der zu beschichtenden Fläche auf oder ab bewegt wird. Insbesondere kann hierbei ein Höhenaktor zur Erzeugung der Linearbewegung und ein Aktor zur Erzeugung der Rotationsbewegung eingesetzt werden. Bevorzugt wird ein Aktor verwendet welcher dazu ausgebildet ist sowohl die Rotations- als auch Linearbewegung als Relativbewegung auszuführen.
Eine zweite Ausführung sieht vor, dass das Werkstück, insbesondere der mit dem Werkstück verbundene Aktor, die Rotationsbewegung entlang seiner Längsachse ausführt, wobei die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis die Linearbewegung parallel zur Längsachse des Werkstücks ausführt, wobei die Linearbewegung insbesondere durch einen Aktor erzeugt wird.
Eine dritte Ausführung sieht vor, dass das Werkstück, insbesondere der mit dem Werkstück verbundenen Aktor, die Linearbewegung entlang seiner Längsachse ausführt, wobei die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis um die Längsachse des Werkstücks rotiert, wobei die Rotationbewegung insbesondere durch einen Aktor erzeugt wird. Eine vierte Ausführung sieht vor, dass die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis, sowohl die Rotationsbewegung um die Längsachse des Werkstücks, als auch die Linearbewegung parallel zur Längsachse des Werkstücks ausführt. Insbesondere kann hierbei ein Höhenaktor zur Erzeugung der Linearbewegung und ein Aktor zur Erzeugung der Rotationsbewegung eingesetzt werden. Bevorzugt wird ein Aktor verwendet, welcher dazu ausgebildet ist sowohl die Rotations- als auch Linearbewegung als Relativbewegung auszuführen.
Insbesondere kann die Einheit umfassend den Katholytträger, die optionale Membran, die Anode sowie den Anolyten und dessen Behältnis, nur den Katholytträger umfassen oder aus diesem gebildet sein.
Hierdurch kann vor allem bei zylindrischen Werkstücken, eine gleichmäße Abscheidung der Galvanikschicht auf der Oberfläche des Werkstücks realisiert werden.
In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Höhenaktor zur Erzeugung einer Linearbewegung des Werkstücks und/oder der Aktor zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Werkstücks und/oder der Aktor zur Erzeugung der Linear- und Rotationsbewegung des Werkstücks, mit einer Spannungs- oder Stromquelle verbunden ist, wobei das Werkstück mit mindestens einem der besagten Aktoren elektrisch leitfähig verbunden ist. Hierdurch kann das Werkstück als die Kathode ausgebildet werden, wodurch die Abscheidung der Galvanikschicht ermöglicht wird.
Ein bevorzugtes Ausgestaltungsbeispiel sieht vor, dass das Werkstück als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist. Insbesondere ist das Werkstück so ausgebildet, dass die zu beschichtende Fläche konzentrisch zur Rotationsachse ist und/oder die zu beschichtende Fläche von dem unteren Ende des Werkstücks entlang der Rotationsachse hin zum oberen Ende des Werkstücks verläuft. Insbesondere ist das Werkstück als rotationssymmetrischer Voll- oder Hohlzylinder ausgebildet, wobei der Voll- oder Hohlzylinder bevorzugt einen gleichmäßigen Innen- und/oder Außendurchmesser aufweist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass vor allem rotationssymmetrische Körper, insbesondere zylindrische Körper, gut für die Ausführung einer Rotationsbewegung geeignet sind und mit geringem Aufwand gleichmäßig beschichtet werden können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Galvanikvorrichtung eine Spannungs- und/oder Stromquelle, zur Versorgung der Kathode und/oder Anode mit einer Spannung und/oder einem Strom, wodurch insbesondere eine Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anode erzeugt wird. Insbesondere ist die Spannungs- und/oder Stromquelle so ausgebildet, einen oder mehrere Strom- und/oder Spannungspulse erzeugt werden. Hierdurch können die technischen und/oder optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Galvanikschicht beeinflusst und verbessert werden.
Insbesondere dient die Relativbewegung zwischen Werkstück und Katholytträger dazu eine Pulsabscheidung der Galvanikschicht auf der Oberfläche des Werkstücks zu bewirken. Hierbei wird die Relativbewegung insbesondere so erzeugt oder genutzt, dass der Bereich, in welchem die Abscheidung der Galvanikschicht stattfindet derart auf der Oberfläche des Werkstücks verschoben wird, dass jeder Bereich mehrmals beschichtet wird. Insbesondere wird jeder Bereich mehrmals mit einer durch die Relativbewegung definierten Beschichtungspause beschichtet. Hierdurch können die optischen und technischen Eigenschaften der Galvanikschicht beeinflusst und verbessert werden. Beispielsweise kann hierbei das Kornwachstum und die Korngröße der abgeschiedenen Metallschicht reguliert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, ist die optionale Membran als eine semipermeable Membran, insbesondere als eine anionenselektive Membran ausgebildet, wobei diese insbesondere durchlässig für Anionen und undurchlässig für Kationen ist. Insbesondere ist die Membran durchlässig für die Anionen, welche auf der Kathodenseite vorliegen. Die optionale Membran ist so ausgebildet, dass die im Katholyt enthaltenen Metalle, insbesondere die auf der Kathodenseite vorliegenden Metall-Kationen nicht zur Anode gelangen können, wodurch eine Oxidation der Metall-Kationen an der Anode verhindert oder eingeschränkt wird. Insbesondere kann die optionale Membran auch dazu eingerichtet sein eine Aufsalzung des Katholyten bzw. eine Anreicherung des Katholyten mit Salz oder Salzen einzuschränken oder zu verhindern. Bevorzugt ist die optionale Membran aus einem Polymer ausgebildet oder weist ein Polymer auf. Beispielsweise kann die optionale Membran als eine Anionenaustauschmembran, wie z.B. das Produkt "FM-FAS- PET-75" der Firma Quintech ausgebildet sein. Des Weiteren kann auch eine PTFE-Membran, wie sie von der Firma Rescom (DuPont) vertrieben wird, als die optionale Membran verwendet werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die Abscheidungsreaktion nicht durch die Oxidation der Metall-Kationen an der Anode verlangsamt wird oder zum Erliegen kommt.
Die Galvanikvorrichtung dient zur Abscheidung der Galvanikschicht auf der Oberfläche des Werkstücks, wobei die Galvanikschicht als eine Metallschicht ausgebildet ist. Insbesondere wird die Galvanikschicht aus dem Katholyten abgeschieden, welcher ein oder mehrere Metallsalze enthält. Insbesondere weist der Katholyt weitere Bestandteile, wie z.B. Netzmittel und/oder Komplexbildnern und/oder Puffersubstanzen und/oder Tenside auf. Insbesondere liegen die Metallsalze und/oder die weiteren Bestandteile in einem flüssigen Medium, insbesondere in Wasser vor und sind insbesondere in dem flüssigen Medium, insbesondere in Wasser gelöst. Insbesondere werden die Bestandteile in destilliertem, bevorzugt in demineralisiertem Wasser gelöst. Ferner ist es auch möglich, die Bestandteile in einem organischen Lösungsmittel zu lösen, wodurch auch schwer lösliche Bestandteile gelöst werden können. Die Galvanikschicht wird dabei insbesondere durch die Abscheidung der Metall-Kationen auf der Werkstückoberfläche gebildet, wobei die Metall-Kationen insbesondere gelöst in dem Katholyten vorliegen.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Galvanikschicht als Chromschicht auszubilden und/oder aus einem Chrom(III)-Salz enthaltenden Katholyten abzuscheiden. Insbesondere wird eine Hartchromschicht aus dreiwertigen Chrom-Kationen als Chromschicht auf der Werkstückoberfläche abgeschieden.

Chrom(III)-Kationen: Um die für die Abscheidung nötigen Chrom(III)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,2 bis 2 mol/l der jeweiligen Chromverbindung im Katholyt vorliegen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Chrom(III)-hydroxid-sulfat:	Cr OH (SO₂)
• Chrom(III)-sulfat:	Cr₂(SO₄)₃ x 18 H₂O
• Chrom(III)-formiat:	Cr (COO)₃
• Chrom(III)-kaliumsulfat:	CrK (SO4)₂ x 12 H₂O
• basisches Chrom(III)-acetat:	Cr₃ (CH₃COO)₇ (OH)₂ x 3 H₂O

Um den Abscheidungsprozess zu verbessern, insbesondere zu stabilisieren und/oder die technischen oder optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Galvanikschicht zu verbessern, umfasst der Katholyt, bevorzugt weitere Komponenten.

Pufferkomponenten:

Zur Regulierung des pH-Werts, insbesondere zur Pufferung, umfasst der Katholyt insbesondere eine oder mehrere Pufferkomponenten, bevorzugt mit einer Konzentration von jeweils 0,5 - 3 mol/l, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Aluminiumsulfat: Al₂(SO₄)₃ x 16 H₂O

• Magnesiumacetat: Mg(CH₃COO)₂
Insbesondere zur Pufferung des pH-Werts im Kathodenfilm umfasst der Katholyt eine Pufferkomponente, bevorzugt mit einer Konzentration von 3-6 mol/l oder 25 Gew. %, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Ammoniak: NH₄OH

Komplexbildner:

Weitere Bestandteile, die der Katholyt zur Komplexierung des Chrom(III)-Ions umfassen kann, bevorzugt mit einer Konzentration von jeweils 3-6 mol/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Kaliumformiat: KCOO

• Ammoniumformiat: NH₄COO

• Kaliumacetat: KCH₃COO

• Ammoniumacetat: NH₄CH₃COO

• Kaliumoxalat: K₂ (COO)₂

• Ameisensäure HCOOH
Weitere Bestandteile zur Verbesserung der Benetzung des Werkstücks und/oder der Gas-, insbesondere Wasserstoffabfuhr aus der abgeschiedenen Galvanikschicht, bevorzugt mit einer Konzentration von jeweils 0,5-5 g/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

Anionische Tenside:

• Diisohexylsulfosuccinat:	C₁₆H₂₉NaO₇S
• Diisobutylsulfosuccinat:	C₁₂H₂₁NaO₇S
• Na-Laurylsulfat:	C₁₂H₂₅SO₄Na

Nichtionische Tenside:

Polyethylenglykol (PEG 200)
Polyvinylpyrrolidon (PVP 50)

Schwefelhaltige Verbindungen:

• Natriumsaccarinat:	C₇H₄SO₃NNa
• Kaliumthiocyanat:	KSCN

Der Katholyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 30 bis 60°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, dass dieser im Bereich der zu beschichtenden Stelle, eine Temperatur zwischen 30 und 60°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Des Weiteren wird der Katholyt mit einem pH-Wert zwischen 2 und 6 eingesetzt, insbesondere eingestellt, wobei die Galvanikvorrichtung insbesondere eine pH-Sonde und/oder einen pH-Regler umfasst. Ferner ist das Werkstück derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 20 bis 100 A/dm² an der Werkstückoberfläche, insbesondere in dem zu beschichtenden Bereich entsteht.
Der Anolyt umfasst insbesondere eine oder mehrere Säuren, wobei diese insbesondere in einem Lösungsmittel gelöst werden. Insbesondere können die gleichen Lösungsmittel verwendet werden, welche auch für den Katholyten verwendet werden. Beispielweise kann der Anolyt folgende Säuren und/oder deren Salze umfassen, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 10 bis 20 Gew. % in dem Anolyten vorliegen. Die Säuren und/oder deren Salze sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Ameisensäure: COOH

• Essigsäure: CH₃COOH

• Schwefelsäure: H₂SO₄
Die Anode ist insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Anode aus Graphit oder Metall oder aus einem mit einem Metall beschichteten Metall ausgebildet sein. Die folgende Auflistung, bietet dabei eine Übersicht über mögliche Ausgestaltungsbeispiele der Anode, insbesondere des Anodenwerkstoffs:

Titan mit Platinbeschichtung
Titan mit Mischoxidbeschichtung, beispielsweise eine mit Iridium-Titan-Mischoxid beschichtete Titanelektrode der Firma Umicore
Niob mit Platinbeschichtung
Grafit, insbesondere hochorientierter pyrolytischer Grafit mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie z.B. "HOPG-ZYH" der ursprünglichen Marke "Advanced Ceramik"
Grafit, insbesondere das Produkt "Ridurid V 1017" der Firma Ringsdorf
Edelstahl mit Goldbeschichtung

Der Anolyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 bis 60°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, so dass dieser eine Temperatur zwischen 20 und 60°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Ferner ist die Anode derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 50 A/dm² an der Oberfläche der Anode, insbesondere der Oberfläche der Anode welche mit dem Anolyten in Kontakt steht, aufweist.
Die Abscheidung einer Chromschicht aus einem Chrom(III)-Ionen enthaltenden Katholyten, bietet im Gegensatz zur Abscheidung einer Chromschicht aus einem Chrom(VI)-Ionen enthaltenden Katholyten den Vorteil, dass der Kathodenfilm, welcher während der Abscheidung der Chromschicht als Galvanikschicht an der Kathode entsteht, nicht dauerhaft erhalten bleiben muss. Im Gegensatz zu der Abscheidung einer Chromschicht aus einem Chrom(VI)-Ionen enthaltenden Katholyten, bei der ein komplexer Kathodenfilm auf der zu beschichtenden Fläche des Werkstücks ausgebildet werden muss und vor allem während des gesamten Abscheideprozesses erhalten bleiben muss, ist es bei der Abscheidung aus einem Chrom(III)-Ionen enthaltenden Katholyten nicht notwendig den hierbei vorliegenden Kathodenfilm dauerhaft zu erhalten. Bei der Abscheidung der Galvanikschicht aus einem Chrom(VI)-enthaltenden Katholyten, würde der Katholytträger den Kathodenfilm durch die Relativbewegung zwischen Werkstück und Katholyträger zerstören, wobei die Abscheidung der Chromschicht dann nicht mehr möglich wäre oder behindert werden würde. Bei der Abscheidung der Chromschicht aus einem Chrom(III)-Ionen enthaltenden Katholyten, entsteht zwar auch ein Kathodenfilm auf dem Bereich der Werkstückoberfläche, welcher mit dem Katholyten in Kontakt steht, jedoch ist dieser weniger komplex aufgebaut und bildet sich schneller aus. Somit wird dieser Kathodenfilm, nachdem er durch den Katholytträger durch die Relativbewegung zwischen Werkstück und Katholytträger zerstört wird, sofort erneuert, insbesondere neu ausgebildet, wodurch das Abscheidevermögen bestehen bleibt. Ein weiterer Vorteil der sich bei der Abscheidung einer Chromschicht aus einem Chrom(III)-Ionen enthaltenden Katholyten ergibt, besteht darin, dass die optionale Membran die Oxidation des Chrom(III) zu Chrom(VI) verhindert oder hemmt.
Durch den Katholytträger wird insbesondere die Diffusionsschichtdicke reduziert. Dies hat zur Folge, dass an dem Grenzfilm Elektrolyt/Chrom, insbesondere dem Kathodenfilm zwischen dem Katholyten und der Werkstückoberfläche, insbesondere der abgeschiedenen Chromschicht, immer neuer Katholyt zugeführt wird. Somit findet keine Chromverarmung bzw. kein pH-Anstieg statt. Dadurch wird das Ausfallen von Chrom-Hydroxid unterdrückt oder verhindert. Zudem wird der entstandene Wasserstoff entfernt. Der entstandene Wasserstoff würde zu einer Ausbildung von Chromhydrid, welches dann zur Versprödung der Chromschicht führen. Weiter wird durch den Katholytträger eine Knospenbildung unterdrückt.
Ferner ist es vorgesehen, dass die auf der Werkstückoberfläche abgeschiedene Chromschicht eine Schichtdicke, insbesondere eine an unterschiedlichen Punkten der Chromschicht gemittelte Schichtdicke von mindestens 20 µm, insbesondere 200 µm und/oder eine Vickers-Härte nach EN ISO 6507, insbesondere eine an unterschiedlichen Punkten der Chromschicht gemittelte Vickers-Härte nach EN ISO 6507 von mindesten 800 HV, insbesondere mindestens 900 HV, bevorzugt 1000 HV und besonders bevorzugt 1100 HV aufweist.
Eine Weiterbildung der Galvanikschicht als Chromschicht und/oder der aus einem Chrom(III)-Salz enthaltenden Katholyten hergestellten Chromschicht sieht vor, die Galvanikschicht als Chromlegierungsschicht auszubilden. Hierbei kann die Galvanikschicht als Chrom-Indium-, Chrom-Bismut- oder Chrom-Antimonschicht ausgebildet sein oder werden. Insbesondere wird die Galvanikschicht dabei aus einem Chrom(III)-Salz enthaltenden Katholyten hergestellt, welcher darüber hinaus noch Indium- oder Bismut- oder Antimonkationen und/oder -anionen aufweist. Dabei können die Indium- oder Bismut- oder Antimonanionen als Sulfat- oder Formiatverbindung eingebracht sein. Durch die Zugabe von Indium-, Antimon- oder Bismutkationen können Legierungs-Phasen gebildet sein oder werden, welche eine Rissbildung der Chromschicht reduziert bzw. eine verbesserte Oberfläche mit weniger Rissen zur Folge hat.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Galvanikschicht als Nickel-Phosphorschicht auszubilden und/oder aus einem Nickel(II)-Salz und Phosphor enthaltenden Katholyten abzuscheiden.

Nickel(II)-Kationen:

Um die für die Abscheidung nötigen Nickel(II)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,5-2 mol/l im Katholyt vorliegen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Nickelchlorid: NiCl₂ x 6 H₂O

• Nickelsulfat: NiSO₄ x7 H₂O

• Nickelmethansulfonat: Ni(H₃CSO₃)₂

Phosphor:

Insbesondere werden negativ geladene Phosphorverbindungen an der Kathode mittels Wasserstoff zu elementaren Phoshpor reduziert und in die Schicht mit eingebaut. Um die für die Abscheidung nötigen Phosphor in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,5-3 mol/l in dem Katholyten vorliegen und ausgewählt sind aus der Gruppe, umfassend:

• Phosphorige Säure: H₃PO₃

• Phosphorsäure: H₃PO₄

• Na-Hypophosphit: NaH₂ PO₂
Um den Abscheidungsprozess zu verbessern, insbesondere zu stabilisieren und/oder die technischen oder optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Galvanikschicht zu verbessern, umfasst der Katholyt, bevorzugt weitere Komponenten.

Pufferkomponenten:

Zur Regulierung des pH-Werts, insbesondere zur Pufferung, umfasst der Katholyt insbesondere eine Pufferkomponente, bevorzugt mit einer Konzentration von 0,5-1 mol/l, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Borsäure: B(OH)₃

Komplexbildner:

Weitere Bestandteile, die der Katholyt zur Komplexierung des Nickels umfassen kann, bevorzugt mit einer Konzentration von 0,5-3 mol/l, sind ausgewählt aus der Gruppe der organischen Säuren, wobei diese umfassen:

• Zitronensäure: C₆H₈O₇

• Malonsäure: C₃H₄O₄
Weitere Bestandteile zur Verbesserung der Benetzung des Werkstücks und/oder der Gas-, insbesondere Wasserstoffabfuhr aus der abgeschiedenen Galvanikschicht, bevorzugt mit einer Konzentration von jeweils 0,5-5 g/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

Anionische Tenside:

Der Katholyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 50 bis 75°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, dass dieser im Bereich der zu beschichtenden Stelle eine Temperatur zwischen 50 und 75°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Des Weiteren wird der Katholyt mit einem pH-Wert zwischen 2 und 5 eingesetzt, insbesondere eingestellt, wobei die Galvanikvorrichtung insbesondere eine pH-Sonde und/oder einen pH-Regler umfasst. Ferner ist das Werkstück derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 5 A/dm² an der Werkstückoberfläche, insbesondere in dem zu beschichtenden Bereich entsteht.
Der Anolyt umfasst insbesondere eine oder mehrere Säuren, wobei diese insbesondere in einem Lösungsmittel gelöst werden. Insbesondere können die gleichen Lösungsmittel verwendet werden, welche auch für den Katholyten verwendet werden. Beispielweise kann der Anolyt folgende Säuren und/oder deren Salze umfassen, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 5-20 Gew. % in dem Anolyten vorliegen. Die Säuren und/oder deren Salze sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Phosphorige Säure: H₃PO₃

• Phosphorsäure: H₃PO₄
Die Anode ist insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Anode aus Graphit oder Metall oder aus einem mit einem Metall beschichteten Metall ausgebildet sein. Die folgende Auflistung, bietet dabei eine Übersicht über mögliche Ausgestaltungsbeispiele der Anode, insbesondere des Anodenwerkstoffs:

Titan mit Platinbeschichtung
Titan mit Mischoxidbeschichtung, beispielsweise eine mit Iridium-Titan-Mischoxid beschichtete Titanelektrode der Firma Umicore
Niob mit Platinbeschichtung
Grafit, insbesondere hochorientierter pyrolytischer Grafit mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie z.B. "HOPG-ZYH" der ursprünglichen Marke "Advanced Ceramik"
Grafit, insbesondere das Produkt "Ridurid V 1017" der Firma Ringsdorf

Der Anolyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 bis 60°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, eine Temperatur zwischen 20 und 60°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Ferner ist die Anode derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm² an der Oberfläche der Anode, insbesondere der Oberfläche der Anode welche mit dem Anolyten in Kontakt steht, aufweist.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Galvanikschicht als Nickelschicht auszubilden und/oder aus einem Nickel(II)-Salz enthaltenden Katholyten abzuscheiden.

Nickel(II)-Kationen:

Um die für die Abscheidung nötigen Nickel(II)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,5-2 mol/l im Katholyt vorliegen und ausgewählt sind aus der Gruppe, umfassend:

• Nickelchlorid: NiCl₂ x 6 H₂O

• Nickelsulfat: NiSO₄ x 7 H₂O

• Nickelmethansulfonat: Ni(H₃CSO₃)₂

• Ni-bis-Sulfamidat: Ni(H₂NSO₃)₂
Um den Abscheidungsprozess zu verbessern, insbesondere zu stabilisieren und/oder die technischen oder optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Galvanikschicht zu verbessern, umfasst der Katholyt, bevorzugt weitere Komponenten.

Pufferkomponenten:

Zur Regulierung des pH-Werts, insbesondere zur Pufferung, umfasst der Katholyt insbesondere eine Pufferkomponente, bevorzugt mit einer Konzentration von 0,5-2 mol/l, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Borsäure: B(OH)₃

Weitere Bestandteile:

Weitere Bestandteile zur Verbesserung der Benetzung des Werkstücks und/oder der Gas-, insbesondere Wasserstoffabfuhr aus der abgeschiedenen Galvanikschicht, bevorzugt in einer Konzentration von jeweils 0,5-5 g/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

Anionische Tenside:

Der Katholyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 30 bis 60°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, dass dieser im Bereich der zu beschichtenden Stelle eine Temperatur zwischen 30 und 60°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Des Weiteren wird der Katholyt mit einem pH-Wert zwischen 3 und 5 eingesetzt, insbesondere eingestellt, wobei die Galvanikvorrichtung insbesondere eine pH-Sonde und/oder einen pH-Regler umfasst. Ferner ist das Werkstück derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm² an der Werkstückoberfläche, insbesondere in dem zu beschichtenden Bereich entsteht.
Der Anolyt umfasst insbesondere eine oder mehrere Säuren, wobei diese insbesondere in einem Lösungsmittel gelöst werden. Insbesondere können die gleichen Lösungsmittel verwendet werden, welche auch für den Katholyten verwendet werden. Beispielweise kann der Anolyt folgende Säuren und/oder deren Salze umfassen, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 10-30 Gew. % in dem Anolyten vorliegen. Die Säuren und/oder deren Salze sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Amidosulfonsäure: H₂NSO₃H
Die Anode ist insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Anode aus Graphit oder Metall oder aus einem mit einem Metall beschichteten Metall ausgebildet sein. Die folgende Auflistung, bietet dabei eine Übersicht über mögliche Ausgestaltungsbeispiele der Anode, insbesondere des Anodenwerkstoffs:

Der Anolyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 bis 60°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, eine Temperatur zwischen 20 und 60°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Ferner ist die Anode derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm² an der Oberfläche der Anode, insbesondere der Oberfläche der Anode welche mit dem Anolyten in Kontakt steht, aufweist.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Galvanikschicht als Bronzeschicht auszubilden und/oder aus einem Zinn(II)-Salz und einem Kupfer(II)-Salz enthaltenden Katholyten abzuscheiden.

Zinn(II)-Kationen:

Um die für die Abscheidung nötigen Zinn(II)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,1-1 mol/l im Katholyt vorliegen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Zinn-Methansulfonat: Sn(CH₃SO₃)₂
Um die für die Abscheidung nötigen Kupfer(II)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,1-1 mol/l im Katholyt vorliegen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Kupfer-Methansulfonat: Cu(CH₃SO₃)₂
Um den Abscheidungsprozess zu verbessern, insbesondere zu stabilisieren und/oder die technischen oder optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Galvanikschicht zu verbessern, umfasst der Katholyt, bevorzugt weitere Komponenten.

Oxidationsinhibitor:

Zur Regulierung des pH-Werts, insbesondere zur Verhinderung der Oxidation von Sn(II) zu Sn(IV) und bevorzugt mit einer Konzentration von 0,1-10 g/l umfasst der Katholyt insbesondere eine Pufferkomponente, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Brenzchatechin: C₆H₆O₂

Komplexbildner:

Weitere Bestandteile, die der Katholyt zur Regulierung des pH-Werts umfassen kann, bevorzugt mit einer Konzentration von 100-400 g/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Methansulfonsäure: CH₃SO₃H

Glanzbildner:

Des Weiteren kann der Katholyt weitere Bestandteile, bevorzugt mit einer Konzentration von jeweils 1-5 g/l, insbesondere zur Glanzbildung umfassen, wobei diese ausgewählt sind aus der Gruppe, umfassend:

• 3,3-Thiodipropanol: C₆H₁₄O₂S

• 3,6 Dithiooctanol-1,8: C₆H₁₄O₂S₂
Weitere Bestandteile zur Verbesserung der Benetzung des Werkstücks und/oder der Gas-, insbesondere Wasserstoffabfuhr aus der abgeschiedenen Galvanikschicht, bevorzugt in einer Konzentration von jeweils 0,5-40 g/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

Nichtionische Tenside:

• β-Naphtholethoxylat:	(C₂H₂O)_nC₁₀H₈O
• Nonylphenolethoxitat (z.B. Lutensol AP-14):	C₄₃H₇₉O₁₄

Der Katholyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 bis 30°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, dass dieser im Bereich der zu beschichtenden Stelle eine Temperatur zwischen 20 und 30°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Des Weiteren wird der Katholyt mit einem pH-Wert von <1 eingesetzt, insbesondere eingestellt, wobei die Galvanikvorrichtung insbesondere eine pH-Sonde und/oder einen pH-Regler umfasst. Ferner ist das Werkstück derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 0,2 bis 2 A/dm² an der Werkstückoberfläche, insbesondere in dem zu beschichtenden Bereich entsteht.
Der Anolyt umfasst insbesondere eine oder mehrere Säuren, wobei diese insbesondere in einem Lösungsmittel gelöst werden. Insbesondere können die gleichen Lösungsmittel verwendet werden, welche auch für den Katholyten verwendet werden. Beispielweise kann der Anolyt folgende Säuren und/oder deren Salze umfassen, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 10 - 30 Gew. % in dem Anolyten vorliegen. Die Säuren und/oder deren Salze sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

Methansulfonsäure (70 Gew. %):CH₃SO₃H

Die Anode ist insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Anode aus Graphit oder Metall oder aus einem mit einem Metall beschichteten Metall ausgebildet sein. Die folgende Auflistung, bietet dabei eine Übersicht über mögliche Ausgestaltungsbeispiele der Anode, insbesondere des Anodenwerkstoffs:

Der Anolyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 bis 40°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, eine Temperatur zwischen 20 und 40°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Ferner ist die Anode derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm² an der Oberfläche der Anode, insbesondere der Oberfläche der Anode welche mit dem Anolyten in Kontakt steht, aufweist.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Galvanikschicht als Zinn-Nickelschicht auszubilden und/oder aus einem Zinn(II)-Salz und einem Nickel(II)-Salz enthaltenden Katholyten abzuscheiden.

Zinn(II)-Kationen:

Um die für die Abscheidung nötigen Zinn(II)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,05-0,5 mol/l im Katholyt vorliegen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Zinn(II)-Chlorid: SnCl₂ 2 H₂O

• Zinn-Methansulfonat: Sn(CH₃SO₃)₂
Um die für die Abscheidung nötigen Nickel(II)-Kationen in den Katholyten einzubringen, können beispielsweise die nachfolgend aufgeführten Substanzen in dem Katholyten gelöst sein oder werden, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 0,5-2 mol/l im Katholyt vorliegen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Nickel-Methansulfonat : Ni(CH₃SO₃)₂

• Nickelchlorid: NiCl₂ x 6 H₂O
Um den Abscheidungsprozess zu verbessern, insbesondere zu stabilisieren und/oder die technischen oder optischen Eigenschaften der abgeschiedenen Galvanikschicht zu verbessern, umfasst der Katholyt, bevorzugt weitere Komponenten.

Leitfähigkeitsverbesserer:

Zur Erhöhung der Leitfähigkeit, umfasst der Katholyt insbesondere eine Komponente, bevorzugt mit einer Konzentration von 3-5 mol/l, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Kaliumchlorid: KCl

• Ammoniumchlorid: NH₄Cl

Komplexbilden:

Weitere Bestandteile, die der Katholyt zur Stabilisierung des Elektrolyten umfassen kann, bevorzugt mit einer Konzentration von 0,5-2 mol/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Ammoniumbifluorid: HF NH₄F

• Natriumfluorid: NaF

Glanzbildner:

Des Weiteren kann der Katholyt weitere Bestandteile, insbesondere zur Glanzbildung umfassen, bevorzugt mit einer Konzentration von 0,001-1 g/l, wobei diese ausgewählt sind aus der Gruppe, umfassend:

• Phenylpropionsäureamid: C₉H₁₁N
Weitere Bestandteile zur Verbesserung der Benetzung des Werkstücks und/oder der Gas-, insbesondere Wasserstoffabfuhr aus der abgeschiedenen Galvanikschicht, bevorzugt in einer Konzentration von jeweils 0,001-1 g/l, sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

Anionische Tenside:

• Na-Laurylsulfat: C₁₂H₂₅SO₄Na

Schwefelhaltige Verbindungen:

• 3,6 Dithiooctanol-1,8: C6H14O2S2
Der Katholyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 60 bis 90°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, dass dieser im Bereich der zu beschichtenden Stelle eine Temperatur zwischen 60 und 90°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Des Weiteren wird der Katholyt mit einem pH-Wert <1 eingesetzt, insbesondere eingestellt, wobei die Galvanikvorrichtung insbesondere eine pH-Sonde und/oder einen pH-Regler umfasst. Ferner ist das Werkstück derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 0,5 bis 5 A/dm² an der Werkstückoberfläche, insbesondere in dem zu beschichtenden Bereich entsteht.
Der Anolyt umfasst insbesondere eine oder mehrere Säuren, wobei diese insbesondere in einem Lösungsmittel gelöst werden. Insbesondere können die gleichen Lösungsmittel verwendet werden, welche auch für den Katholyten verwendet werden. Beispielweise kann der Anolyt folgende Säuren und/oder deren Salze umfassen, wobei diese bevorzugt in einer Konzentration von 10-20 Gew. % Salzsäure in dem Anolyten vorliegen. Die Säuren und/oder deren Salze sind ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:

• Kaliumchlorid (300g/I): KCl

• Salzsäure: HCl
Die Anode ist insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Beispielsweise kann die Anode aus Graphit oder Metall oder aus einem mit einem Metall beschichteten Metall ausgebildet sein. Die folgende Auflistung, bietet dabei eine Übersicht über mögliche Ausgestaltungsbeispiele der Anode, insbesondere des Anodenwerkstoffs:

Niob mit Platinbeschichtung
Grafit, insbesondere hochorientierter pyrolytischer Grafit mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie z.B. "HOPG-ZYH" der ursprünglichen Marke "Advanced Ceramik"
Grafit, insbesondere das Produkt "Ridurid V 1017" der Firma Ringsdorf

Der Anolyt wird insbesondere in einem Temperaturbereich von 20 bis 40°C eingesetzt oder derart erwärmt oder abgekühlt, eine Temperatur zwischen 20 und 40°C aufweist. Insbesondere weist die Galvanikvorrichtung hierfür eine Hitzequelle und einen Temperaturregler zur Reglung der Hitzequelle auf. Ferner ist die Anode derart an die Spannungs- und/oder Stromquelle angeschlossen, dass eine Stromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm² an der Oberfläche der Anode, insbesondere der Oberfläche der Anode welche mit dem Anolyten in Kontakt steht, aufweist.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die Galvanikschicht auch als eine Eisen-, Aluminium-, Kupfer-, Gold-, Cobalt-, Zinn- oder Zinkschicht oder als deren Legierung ausgebildet sein. Die Galvanikschicht ist dabei aus einem Katholyten, welcher ein entsprechendes Metallsalz enthält, wobei das Metallsalz insbesondere gelöst in dem Katholyten vorliegt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, ist das Werkstück aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet und/oder verfügt bereits über eine Galvanikschicht auf der Oberfläche. Insbesondere kann das Werkstück auch aus einem Polymer mit einer metallischen Galvanikschicht bestehen, wobei eine weitere Galvanikschicht auf der bereits vorhandenen Galvanikschicht abgeschieden wird. Hierdurch ergibt sich eine Vielzahl von beschichtbaren Werkstücken, wobei die Galvanikschichten auf den Werkstoff und/oder die Werkstückoberfläche abgestimmt werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abscheidung einer Galvanikschicht mit einer Galvanikvorrichtung, wie diese zuvor beschrieben wurde, wobei die Galvanikschicht auf einem Werkstück abgeschieden wird, wobei die Galvanikvorrichtung mindestens eine Kathode umfasst, wobei das Werkstück als die Kathode ausgebildet ist oder elektrisch mit der Kathode verbunden ist. Ferner umfasst die Galvanikvorrichtung einen Katholyten, einen Anolyten und eine Anode, wobei die Galvanikschicht aus dem Katholyten auf dem Werkstück abgeschieden wird und der Katholyt das Werkstück kontaktiert und wobei die Anode den Anolyten kontaktiert. Bevorzugt umfasst die Galvanikvorrichtung eine optionale Membran, wobei die optionale Membran zwischen dem Katholyten und dem Anolyten angeordnet ist, wodurch insbesondere der Übergang von Kationen des Katholyten in den Anolyten verhindert oder eingeschränkt wird. Die Galvanikvorrichtung weist einen Katholytträger auf, wobei der Katholytträger mit dem Katholyten getränkt ist und in einem Kontaktbereich mit dem Werkstück in Kontakt steht, so dass der Katholyt aus dem Katholytträger das Werkstück kontaktiert. Die Galvanikvorrichtung ist ausgebildet eine Relativbewegung zwischen dem Katholytträger und Werkstück zu erzeugen, so dass sich der Kontaktbereich auf dem Werkstück verschiebt um die Galvanikschicht auf dem Werkstück zu erzeugen.
In einer möglichen Ausführung wird die Galvanikschicht nach der Abscheidung auf dem Werkstück thermisch behandelt. Insbesondere ist das thermische Verfahren zur Nachbehandlung der Galvanikschicht als Warmauslagerung, insbesondere als Tempern ausgebildet. Hierbei wird die Galvanikschicht, insbesondere das gesamte Werkstück, erhitzt und für eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten. Abhängig von der Galvanikschicht und dem erwünschten Effekt, wird das Werkstück und/oder die Galvanikschicht auf eine Temperatur zwischen 100 und 400 °C erhitzt und für einen Zeitraum von 0,5 bis 5 h auf dieser Temperatur gehalten. Hierdurch kann beispielsweise in die Galvanikschicht und/oder das Werkstück eingebundener Wasserstoff ausgetrieben werden. Des Weiteren können, je nach dem welches Metall oder welche Metalllegierungen abgeschieden wurden, etwaige Risse in der Galvanikschicht geschlossen oder verkleinert werden. Somit lassen sich die optischen und technischen Eigenschaften der Galvanikschicht verbessern.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Werkstück mit einer Galvanikschicht, wobei die Galvanikschicht, nach dem zuvor beschriebenen Verfahren auf dem Werkstück abgeschieden wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigt:

Figur 1: ein Ausgestaltungsbeispiel einer Galvanikvorrichtung mit vertikal angeordnetem Werkstück;

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Galvanikvorrichtung 1 zur Abscheidung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück 2. Das Werkstück 2 ist über einen elektrischen Anschluss 9a mit einem negativen Pol einer Spannungs- und/oder Stromquelle verbunden und wird mit einer Gleichspannung und/oder einem Gleichstrom versorgt, wobei das Werkstück 2 als Kathode ausgebildet ist.
Ferner ist das als Kathode ausgebildete Werkstück 2, mechanisch mit einem Aktor 3 verbunden. Insbesondere kann der Aktor 3 so ausgebildet sein, dass das Werkstück 2 stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssig mit dem Aktor 3 verbunden oder durch den Aktor 3 fixiert ist. Insbesondere kann der Aktor 3 so ausgebildet sein, dass dieser zusätzlich als eine Spannvorrichtung ausgebildet ist, um das Werkstück 2 zu fixieren, insbesondere zu einzuspannen. Beispielsweise kann das Werkstück 2 durch ein in den Aktor 3 integriertes Spannfutter oder eine Spannzange fixiert werden.
Der Aktor 3 ist gemäß der Darstellung in Figur 1 dazu ausgebildet eine Rotationsbewegung um die Längsachse und/oder eine Linearbewegung entlang der Längsachse des Werkstücks 2 zu erzeugen. Die Längsachse ist dabei als Strichpunktlinie dargestellt. Der Aktor 3 kann dabei als ein oder mehrere Elektromotoren ausgebildet sein oder einen oder mehrere Elektromotoren umfassen, wobei die Rotationsbewegung und/oder die Linearbewegung durch den einen oder die mehreren Elektromotoren erzeugt wird.
Insbesondere kann der Aktor 3 auch so ausgebildet sein, dass dieser die Rotationsbewegung des Werkstücks 2 erzeugt, jedoch von einem weiteren Aktor 3 entlang der Längsachse des Werkstücks 2 bewegt wird, beispielsweise entlang einer Führung. Insbesondere kann der weitere Aktor 3 als reiner Höhenaktor, beispielsweise als pneumatischer, hydraulischer oder elektromechanischer Kolben, ausgebildet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, kann die lineare Relativbewegung zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 entlang der Längsachse des Werkstücks 2 auch durch die Linearbewegung der Einheit aus Katholytträger 8, optionaler Membran 7, Anolytbehälter 5, Anolyt 6, Anode 4 und Katholytleitung 12 erzeugt werden, wobei die Linearbewegung durch einen Höhenaktor erzeugt wird.
Insbesondere ist das Werkstück 2 als rotationssymmetrischer Körper, insbesondere als zylindrischer Körper ausgebildet. Das Werkstück 2 ist so positioniert, dass die Längsachse des Werkstücks 2 parallel zum Katholytträger 8 angeordnet ist, wobei sich das Werkstück 2 und er Katholytträger 8 in einem Kontaktbereich kontaktieren.
Des Galvanikvorrichtung 1 umfasst den Katholytträger 8 die optionale Membran 7, den Anolytbehälter 5, das Anolyt 6 und die Anode 4, wobei diese gemäß des Ausführungsbeispiels in Figur 1 miteinander verbunden sind und ortsfest in der Galvanikvorrichtung 1 angeordnet sind. Die Anode 4 ist dabei so angeordnet, dass diese vollständig oder teilweise von dem Anolyt 6 umgeben ist. Die Anode 4 ist über den elektrischen Anschluss 9b mit einer Spannungs- und/oder Stromquelle, insbesondere mit dem positiven Pol einer Spannungs- und/oder Stromquelle verbunden und wird bevorzugt mit einer Gleichspannung und/oder Gleichstrom versorgt. Der Anolyt 6 steht dabei in direktem Kontakt mit der Anode 4, dem Anolytbehälter 5 und insbesondere der optionalen Membran 7.
Des Weiteren zeigt Figur 1 einen Katholytbehälter 10, wobei dieser unterhalb des Werkstücks 2 angeordnet ist und dazu dient den Katholyten 11 für die Abscheidung der Galvanikschicht bereitzustellen. Des Weiteren dient der Katholytbehälter 10 dazu, den überschüssigen Katholyten 11, insbesondere den Katholyten 11, welcher durch den Katholytträger 8 sickert oder aus dem Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 austritt aufzufangen. Ferner weist die beispielhafte Galvanikvorrichtung 1 ein Heizelement 13 auf, wobei das Heizelement 13 in oder an dem Katholytbehälter 10 angebracht ist und die Temperatur des Katholyten 11 regelt. Insbesondere ist das Heizelement 13 dazu ausgebildet die Temperatur zu erfassen und aufgrund einer Temperaturvorgabe zur regeln.
Um den Katholytträger 8 mit dem Katholyt 11 zu tränken und den Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 mit dem Katholyten 11 zu versorgen dient eine Katholytleitung 12, wobei diese den Katholyten 11 auf den Katholytträger 8 oder den Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 ausgibt. Des Weiteren kann die Katholytleitung 12 auch derart mit dem Katholytträger 8 verbunden sein, dass der Katholyt 12 direkt in den Katholytträger 8 ausgegeben wird. Die Katholytleitung 12 weist dabei insbesondere einen Filter 14, zur Filterung des Katholyten 11 von Unreinheiten und eine Pumpe 15 auf, wobei die Pumpe 15 den Katholyten 11 durch den Filter 14 und die Katholytleitung 12, insbesondere von dem Katholytbehälter 10 zum Katholytträger 8 und/oder dem Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 fördert. Somit entsteht ein Katholytkreislauf wobei der Katholyt 11 im Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 ständig erneuert wird.
Die Abscheidung der Galvanikschicht findet dabei in dem Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 statt, wobei die Galvanikschicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2 abgeschieden wird. Insbesondere wird der Kontaktbereich zwischen Werkstück 2 und Katholytträger 8 durch die Rotationsbewegung und/oder Linearbewegung des Werkstücks 2 auf der Werkstückoberfläche verschoben, wodurch einen gleichmäßige Galvanikschicht abgeschieden wird. Insbesondere ist die Galvanikschicht als Metallschicht ausgebildet und wird aus den Metall-Kationen des Katholyten 11 auf der Werkstückoberfläche abgeschieden.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Galvanikschicht als eine Chromschicht ausgebildet. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der in der Galvanikvorrichtung 1 zusammen verwendeten Katholyten 11, Anolyten 6 und Anodenwerkstoffe, sowie die eingestellten Anoden-, Kathoden, Anolyten und Katholyt-Parameter für die Abscheidung der Galvanikschicht, insbesondere einer Chromschicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2, wobei die enthaltenen Hauptbestandteile der Katholyten 11 und Anolyten 6 aufgeführt sind.

Ausführungsbeispiel 1:

Katholyt:

• Chrom(III)-sulfat-Lösung:	Cr₂(SO₄)₃ x 18 H₂O	0,25 mol/l
• Ammoniumformiat:	NH₄COO	2,5 mol/l
• Aluminiumsulfat:	Al₂(SO₄)₃ x 16 H₂O	0,2 mol/l
• Kaliumthiocyanat:	KSCN	0,05 mol/l
• Temperatur: 45 °C +/- 2
• pH-Wert: 4,5 +/- 0,1
• Stromdichte: 20 A/dm²

Anolyt:

• 20 Gew. % Schwefelsäure	H₂SO₄
• Temperatur: 20 - 40 °C
• pH-Wert <1
• Anodenstromdichte: 5 A/dm²

Anode:

Titan mit Platinbeschichtung

Ausführungsbeispiel 2:

Katholyt:

• Chrom(III)-sulfat-Lösung:	Cr₂(SO₄)₃ x 18 H₂O	0,3 mol/l
• Kaliumformiat:	KCOO	2,5 mol/l
• Aluminiumsulfat:	Al₂(SO₄)₃ x 16 H₂O	0,2 mol/l
• Na-Laurylsulfat:	C₁₂H₂₅SO₄Na	0,05 mol/l
• Temperatur 50 °C +/- 2
• pH-Wert: 4,5 +/- 0,3
• Stromdichte: 30 A/dm²

Anolyt:

• 20 Gew. % Schwefelsäure:	H₂SO₄
• Temperatur: 20 - 40°C
• pH-Wert <1
• Anodenstromdichte: 5 A/dm²

Anode:

Titan mit Platinbeschichtung

Ausführungsbeispiel 3:

Katholyt:

• Chrom(III)-hydroxid-sulfat:

Cr OH (SO₄)

0,35 mol/l

• Ammoniumformiat:	NH₄COO	2,5 mol/l
• Aluminiumsulfat:	Al₂(SO₄)₃ x 16 H₂O	0,2 mol/l
• Na-Laurylsulfat:	C₁₂H₂₅SO₄Na	0,05 mol/l
• Temperatur 50 °C +/- 2
• pH-Wert: 4,5 +/- 0,5
• Stromdichte: 50 A/dm²

Anolyt:

• 20 Gew. % Ameisensäure:	COOH
• 50g/l Natriumsulfat:	Na₂SO₄
• Temperatur: 20 - 40 °C
• pH-Wert <2
• Anodenstromdichte: 5 A/dm²

Anode:

Titan mit Platinbeschichtung

In einer weiteren Ausgestaltung, ist die Galvanikschicht als eine ChromLegierungsschicht, insbesondere eine Chrom-Indiumschicht ausgebildet. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der in der Galvanikvorrichtung 1 verwendeten Katholyten 11, Anolyten 6 und Anodenwerkstoffe, sowie die eingestellten Anoden-, Kathoden-, Anolyten- und Katholyt-Parameter für die Abscheidung der Galvanikschicht, insbesondere einer Chrom-Indiumsicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2, wobei die enthaltenen Hauptbestandteile der Katholyten 11 und Anolyten 6 aufgeführt sind.

Ausführungsbeispiel 1:

Katholyt:

• Chrom(III)-hydroxid-sulfat:	Cr OH (SO₄)	0,35 mol/l
• Ammoniumformiat:	NH₄COO	2,5 mol/l
• Indiumsulfat:	In₂(SO₄)₃ x 9 H₂O	0,01 mol/l
• Na-Laurylsulfat:	C₁₂H₂₅SO₄Na	0,05 mol/l
• Temperatur	50 °C +/- 5
• pH-Wert:	5,2 +/- 0,5
• Stromdichte:	35 A/dm²

Anolyt:

• 10 Gew. % Schwefelsäure:	H₂SO₄
• Temperatur:	20 - 40 °C
• pH-Wert	<1
• Anodenstromdichte:	5 A/dm²

Anode:

Titan mit Platinbeschichtung

Ausführungsbeispiel 2:

Katholyt:

• Chrom(III)-hydroxid-sulfat:	Cr OH (SO₄)	0,3 mol/l
• Ammoniumformiat:	NH₄COO	2,0mol/l
• Bismutsulfat:	Bi₂(SO₄)3	0,01 mol/l
• Na-Laurylsulfat:	C₁₂H₂₅SO₄Na	0,05 mol/l
• Temperatur	50 °C +/- 2
• pH-Wert:	5,2 +/- 0,5
• Stromdichte:	30 A/dm²

Anolyt:

• 10 Gew. % Schwefelsäure:	H₂SO₄
• Temperatur:	20 - 50 °C
• pH-Wert	<1
• Anodenstromdichte:	5 A/dm²

Anode:

Titan mit Platinbeschichtung:

Alternativ zur Ausbildung der Galvanikschicht als Chrom-Indiumschicht, kann die Galvanikschicht auch als Chrom-Bismutschicht oder Chrom-Antimonschicht ausgebildet sein. Dabei ist es möglich, dass die Galvanikschicht ausgebildet ist oder wird, wie dies in der Druckschrift EP 4 151 779 A1 ist, wobei deren Offenbarung durch Referenzierung bevorzugt in die vorliegende Offenbarung übernommen wird.
In einer weiteren Ausgestaltungsform, ist die Galvanikschicht als eine Nickel-Phosphorschicht ausgebildet. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des in der Galvanikvorrichtung 1 zusammen verwendeten Katholyten 11, Anolyten 6 und Anodenwerkstoffs, sowie die eingestellten Anoden-, Kathoden, Anolyten und Katholyt-Parameter für die Abscheidung der Nickel-Phosphorschicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2 aufgeführt, wobei die enthaltenen Hauptbestandteile der Katholyten 11 und Anolyten 6 genannt sind.

Ausführungsbeispiel:

Katholyt:

• Nickelchlorid:	NiCl₂ x 6 H₂O:	166 g/l,
		insbesondere 41 g/l Ni
• Phosphorige Säure:	H₃PO₃	148 g/l
• Phosphorsäure:	H₃PO₄	20 g/l
• Glyoxal:	(40%ig) C₂H₂O₂	20 ml/l
• Zitronensäure:	C₆H₈O₇	10 g/l
• Temperatur:	65 °C
• pH-Wert	<1
• Stromdichte:	1 A/dm²

Anolyt:

• 10 Gew. % Phoshorsäure	H₃PO₄
• Temperatur:	20 - 40 °C
• pH-Wert	<1
• Stromdichte:	5 - 10 A/dm²

Anode:

Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Galvanikschicht als eine Nickelsicht ausgebildet ist. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des in der Galvanikvorrichtung 1 zusammen verwendeten Katholyten 11, Anolyten 6 und Anodenwerkstoffs, sowie die eingestellten Anoden-, Kathoden, Anolyten und Katholyt-Parameter für die Abscheidung der Nickelschicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2 aufgeführt, wobei die enthaltenen Hauptbestandteile der Katholyten 11 und Anolyten 6 genannt sind.

Ausführungsbeispiel:

Katholyt:

• Nickelsulfamat:	Ni(NH₂SO₃)₂ x 4 H₂O	80 g/l (Ni)
• Nickelchlorid:	NiCl₂ x 6 H₂O:	5 g/l
• Borsäure:	B(OH)₃	30 g/l
• Stromdichte:	1 A/dm²
• Temperatur:	30 °C
• pH-Wert:	4,5

Anolyt:

• 20 Gew. % Amidosulfonsäure:	NH₂SO₃H
• Temperatur:	20 - 40 °C
• pH-Wert	<2
• Stromdichte:	5 - 10 A/dm²

Anode:

Eine weitere Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Galvanikschicht als eine Bronzeschicht ausgebildet ist. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des in der Galvanikvorrichtung 1 zusammen verwendeten Katholyten 11, Anolyten 6 und Anodenwerkstoffs, sowie die eingestellten Anoden-, Kathoden, Anolyten und Katholyt-Parameter für die Abscheidung der Bronzeschicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2 aufgeführt, wobei die enthaltenen Hauptbestandteile der Katholyten 11 und Anolyten 6 genannt sind.

Ausführungsbeispiel:

Katholyt:

• Zinn-Methansulfonsäure:	Sn(CH₃SO₃)₂	10 g/l
• Kupfer- Methansulfonsäure:	Cu(CH₃SO₃)₂	50 g/l
• Methansulfonsäure:	CH₃SO₃H	230 g/l
• Nonylphenolethoxylat:	10 g/l
• Bismutsulfonat:	Bi(CH3SO3)2	5 g/l
• Brenzchatechin:	C₆H₆O₂	5 g/l
• 3,6 Dithiooctanol- 1,8:	C₆H₁₄O₂S₂	1g/L
• ß- Naphtholethoxylat:	(C₂H₂O)_nC₁₀H₈O	40g/L

Anolyt:

• 20 Gew. % Methansulfonsäure:	CH₃SO₃H
• Temperatur:	20 - 40 °C
• pH-Wert:	>1
• Stromdichte:	5 - 10 A/dm²

Anode:

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Galvanikschicht als eine Zinn-Nickelschicht ausgebildet ist. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des in der Galvanikvorrichtung 1 zusammen verwendeten Katholyten 11, Anolyten 6 und Anodenwerkstoffs, sowie die eingestellten Anoden-, Kathoden, Anolyten und Katholyt-Parameter für die Abscheidung der Zinn-Nickelschicht auf der Oberfläche des Werkstücks 2 aufgeführt, wobei die enthaltenen Hauptbestandteile der Katholyten 11 und Anolyten 6 genannt sind.

Ausführungsbeispiel:

Katholyt:

• Nickelchlorid:	NiCl₂ x 6 H₂O:	250 g/l
• Zinnchlorid:	Sn Cl₂ x 2 H₂O	15 g/l
• Ammoniumbifluorid:	NH₄F x HF	2 g/l
• Kaliumchlorid:	KCI	200 g/L
• 3,6 Dithiooctanol- 1,8:	C₆H₁₄O₂S₂	0,01 g/L
• Temperatur:	75 °C
• pH-Wert:	<1
• Stromdichte:	1 A/dm²

Anolyt:

• 10 Vol. % Salzsäure (32 Gew. %)	HCl
• Temperatur:	65 °C
• pH-Wert:	>1
• Stromdichte:	1 - 5 A/dm²

Anode:

Bezugszeichenliste

1: Galvanikvorrichtung
2: Werkstück
3: Aktor
4: Anode
5: Anolytbehälter
6: Anolyt
7: Membran
8: Katholytträger
9a, b: Elektrischer Anschluss
10: Katholytbehälter
11: Katholyt
12: Katholytleitung
13: Heizelement
14: Filter
15: Pumpe

Claims

Galvanikvorrichtung (1) zur Erzeugung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück (2),
mit dem Werkstück (2),

mit mindestens einer Kathode, wobei das Werkstück (2) als die Kathode ausgebildet ist oder mit der Kathode elektrisch verbunden ist,

mit einem Katholyten (11),

mit einer Anode (4) und einem Anolyten (6), wobei die Anode (4) den Anolyten (6) kontaktiert,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Galvanikvorrichtung (1) einen Katholytträger (8) aufweist, wobei der Katholytträger (8) mit dem Katholyten (11) getränkt ist und in einem Kontaktbereich mit dem Werkstück (2) in Kontakt steht, so dass der Katholyt (11) aus dem Katholytträger (8) das Werkstück (2) kontaktiert,

und dass die Galvanikvorrichtung (1) ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Katholytträger (8) und dem Werkstück (2) zu erzeugen, so dass sich der Kontaktbereich auf dem Werkstück (2) verschiebt, um die Galvanikschicht auf dem Werkstück (2) zu erzeugen.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katholytträger (8) offene Kapillare und/oder offene Poren aufweist.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katholytträger (8) als ein Vlies, Gewebe, Geflechte, Gewirke, Gestricke, Gelege, Filz oder als Watte ausgebildet ist.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung als Rotationsbewegung und/oder als Linearbewegung ausgebildet ist.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) als rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikvorrichtung (1) eine Membran (7) aufweist, wobei die Membran (7) zwischen dem Katholyten (11) und dem Anolyten (6) angeordnet ist.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Spannungs- und/oder Stromquelle zur Erzeugung eines elektrischen Potentials an Kathode und/oder Anode aufweist.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikschicht als eine Chromschicht oder Chromlegierungsschicht ausgebildet ist und/oder aus einem Chrom(III)-Salz enthaltenden Katholyten (11) abgeschieden ist, wobei der Anolyt (6) eine Säure und/oder ein Salz der Säure enthält.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikschicht als eine Nickelschicht ausgebildet ist und/oder aus einem Nickel(II)-Salz enthaltenden Katholyten (11) abgeschieden ist, wobei der Anolyt (6) eine Säure und/oder das Salz der Säure enthält.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikschicht als eine Bronzeschicht ausgebildet ist und/oder aus einem Kupfer(II)-Salz und Zinn(II)-Salz enthaltenden Katholyten (11) abgeschieden ist, wobei der Anolyt (6) eine Säure und/oder das Salz der Säure enthält.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikschicht als eine Zinn-Nickelschicht ausgebildet ist und/oder aus einem Nickel(II)-Salz und Zinn(II)-Salz enthaltenden Katholyten (11) abgeschieden ist, wobei der Anolyt (6) eine Säure und/oder das Salz der Säure enthält.
Galvanikvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) aus einem Metall ausgebildet ist und/oder bereits eine metallische Galvanikschicht an der Oberfläche aufweist.
Verfahren zur Abscheidung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück (2) mit der Galvanikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Galvanikvorrichtung (1) bereitgestellt ist, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Katholytträger (8) und dem Werkstück (2) erzeugt wird, wobei sich der Kontaktbereich zwischen dem Katholytträger (8) und dem Werkstück (2) auf dem Werkstück (2) verschiebt, wobei eine Galvanikschicht (8) in dem Kontaktbereich zwischen dem Katholytträger (8) und dem Werkstück (2) auf der Oberfläche des Werkstücks (2) erzeugt wird.
Verfahren zur Abscheidung einer Galvanikschicht auf einem Werkstück (2) nach Anspruch 13, wobei die Galvanikschicht nach der Abscheidung auf dem Werkstück (2) thermisch behandelt wird.
Werkstück (2) mit einer Galvanikschicht, wobei die Galvanikschicht mit dem Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 hergestellt wurde.