Fachwörter-Lexikon
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Titan
Titan (Ti) ist ein silberglänzendes Metall mit der Ordnungszahl 22 im Periodensystem der Elemente. Es ist ein Übergangsmetall der 4. Nebengruppe, der Titangruppe und gehört mit einer Dichte von 4,5 kg/dm3 zu den Leichtmetallen. Titan besitzt eine hohe Festigkeit in Relation zu einem niedrigen Gewicht sowie einen hohen Schmelzpunkt von 1660 °C und einen hohen Siedepunkt von 3287 °C. Obwohl es mit einem Gehalt von 0,565 % an 9. Stelle der Elementhäufigkeit in der Erdkruste vorkommt, ist es meist nur in geringer Konzentration vorhanden. Reines Titan kommt in der Erde kaum vor. Der aufwendige Herstellungsprozess des reinen Titans macht es ca. 35-mal teurer als verbreitete Stahllegierungen beziehungsweise ca. 200-mal teurer als Rohstahl.
Gefügebild von Tital – Ti-Al6V4
Kupferschichten – Eigenschaften
Die Kupfer- beziehungsweise Kupferlegierungsschichten sind durch einen weiten Bereich der Härte und Duktilität charakterisiert. In der Regel steigt der elektrische Widerstand der Schichten mit dem Anteil an Fremdstoffen (Zusätze, die eingebaut werden) beziehungsweise Legierungspartner, weshalb für elektrotechnische Anwendungen bevorzugt hochreines Kupfer verwendet wird. Fremdstoffe und Legierungsmetalle erhöhen die Härte und reduzieren die Dehnung der Kupferschichten. Letzteres macht sich bei sehr dicken Schichten auch im Verhalten der beschichteten Teile bemerkbar, insbesondere dann, wenn die Schichtdicken in den Bereich von einigen Millimetern gehen. Je nach Einsatzgebiet liegen die üblichen Kupferschichtdicken im Bereich von wenigen Mikrometern (für elektrotechnische Anwendungen) bis zu mehreren Millimetern, wenn die mechanischen Eigenschaften gefragt sind. Für dekorative Zwecke sind zwischen etwa 5 µm und 40 µm dicke Schichten gebräuchlich.
Metallabscheidung – galvanische - Besonderheiten
Die galvanische Metallabscheidung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die unterschiedlichsten Metallkombinationen aus Grundmaterial und Beschichtung aufgebaut werden können und dadurch dem Grundmaterial unterschiedliche zusätzliche Eigenschaften verliehen werden können. Die Metallschichten lassen sich des Weiteren relativ gleichmäßig auf alle Bereiche auftragen, die mit der wässrigen Lösungen (Abscheideelektrolyten) in Kontakt sind und nicht vollständig vom elektrischen Feld des Abscheidestrom abgeschirmt sind.
An Punkten mit höhere Feldstärke (Ecken, Kanten, Spitzen) wird bei vielen Elektrolyttypen mehr Metall abgeschieden, als in Vertiefen. Daraus ergeben sich dann Unterschiede in der Schichtdicke, die bei Teilen mit geringen Passungstoleranzen zu berücksichtigen sind. Dieser Effekt ist auch unter der Bezeichnung Hundeknocheneffekt bekannt, da bei einem länglichen Gegenstand die Kanten an den Enden verstärkt werden und damit eine einem Knochen ähnliche Verdicken aufweisen. Dieser Effekt ist jedoch nur bei Präzisionsteilen und höheren Schichtdicken (> 5 µm bis 10 µm) wirklich kritisch. In sehr ungünstigen Fällen kann bei einer angestrebten Schichtdicken von beispielsweise ca. 15 µm an den Kanten eine Dicke zwischen 20 µm und 25 µm auftreten. Hochgenaue Passungen können dadurch fehlerhaft werden.
Ein wesentlicher Vorteil der galvanischen Abscheidung ist der außerordentlich effiziente und sparsame Einsatz von Metallen. Mit geringsten Mengen an Metall wird einem Grundwerkstoff eine bestimmt Eigenschaft verliehen. So werden beispielsweise Eisenwerkstoffe gegen Korrosion durch galvanische Zinkschichten mit Dicken zwischen 10 µm und 15 µm geschützt. Ein Bauteil mit einer Oberfläche von 1 m2 verbraucht bei einer Dicke der Zinkschicht von 15 µm lediglich 107 g Zink. Das im Prozess gelöste Zink kann vollständig aufgearbeitet werden, so dass daraus praktisch kein Verlust entsteht. Mit Hilfe von speziellen Abdecktechniken lassen sich zudem bei nahezu allen galvanischen Verfahren die Schichten auch partiell dort aufbringen, wo sie ihre Funktion erfüllen müssen (Anmerkung: 1000 µm = 1 mm).