Obwohl es bei den „Jungen Kollegen“ keine vorgegebene Themengebiete für die Beiträge gibt, konnte man in diesem Jahr einen starken Fokus auf Batterietechnik und andere nachhaltige Technologien erkennen. Es gab aber erfreulicherweise auch Arbeiten zu grundlegenden Themen der Galvanotechnik, die potenziell auch dem gegenwärtigen Mainstream der Beschichter-Branche zugutekommen.

Die Vorträge im Einzelnen

Christoph Kiesl vom fem in Schwäbisch Gmünd widmete sich dem Thema „Post-Lithium-Batterien“. Wenn bei der Defossilisierung einseitig auf die Elektrisierung durch Lithium-Ionen Technologie gesetzt wird, dann birgt das bekanntermaßen strategische Risiken durch die begrenzte Verfügbarkeit von Lithium-Mineralien. Unter dem Schlagwort „Post-Lithium“ sammeln sich alternative Ansätze wie beispielsweise Kalziumanoden. Herr Kiesl hat sich in seiner Arbeit vor allem mit der Abscheidung von Kalzium aus nicht-wässrigen Elektrolyten zur Herstellung der Anoden beschäftigt.

Dr. Mathias Weiser (Fraunhofer IKTS, Dresden) berichtete von Ergebnissen, die im Rahmen des IGF-Projekts „Elektro-SnOx“ erarbeitet wurden. Dabei geht es um poröses Zinnoxid als Elektrodenmaterial für hoch-effiziente Lithium-Ionen-Batterien. Der Herstellungsprozess besteht aus der Zinnabscheidung aus einem handelsüblichen Zinn-Elektrolyten und der anodischen Oxidation des Zinns zur Erzeugung des porösen Oxids.

Abgerundet wurde die erste Session der „Jungen Kollegen“ durch einen weiteren Vortrag aus dem generellen Bereich „erneuerbare Energien“, namentlich der Wasserstofftechnologie. Dr. Johannes Näther von der Hochschule Mittweida zeigte, dass für die Herstellung von Elektroden für die saure Wasserspaltung gleich zweimal elektrochemisches Know-How gefragt ist: Einmal bei der Fragestellung, welche Elektrodenmaterialien besonders geeignet für die effiziente Wasserspaltung sind, und einmal, wie Edelmetallkatalysator-Partikel (hier IrRu) besonders materialsparend abgeschieden können, um die Elektroden herzustellen.

Der erste Vortrag der zweiten „Junge Kollegen“ -Session wurde von Lukas Esper von der TU Ilmenau präsentiert. Es ging dabei generell um die elektrochemische Politur von durch Lasersintern hergestellten Werkstücken, die bekanntlich eine hohe Oberflächenrauheit aufweisen. Als konkretes Beispiel diente ein medizinisches Implantat (ein „Stent“) aus Edelstahl 316L. Diese Art von Implantaten wird auch bei klassischen Fertigungsverfahren teilweise durch Elektropolieren bearbeitet, um die Oberfläche zu glätten. Die momentan geforderte Oberflächengüte kann bei lasergesinterten Teilen noch nicht erreicht werden.

Nurul Amania Binti Omar von der HS Mittweida hat bereits im letzten Jahr eine spannende Methode vorgestellt, NiPB-Schichten herzustellen, bei der Bor-Partikel zunächst in chemisch NiP co-abgeschieden werden, und dann durch Wärmebehandlung die ternäre Phase mit vielversprechenden Eigenschaften entsteht. Im diesjährigen Beitrag hat sich Frau Omar mit der Korrosionsbeständigkeit der einzigartigen Legierung beschäftigt, und sich dabei auf das Gebiet der Vergleichbarkeit von Salzsprühnebeltest und elektrochemischen Polarisations- bzw. Impedanzmessungen gewagt. Die Ergebnisse wurden erwartungsgemäß kontrovers diskutiert.

Klassische Oberflächentechnik und erneuerbare Energien trafen im Beitrag von Lea Breu von der Robert Bosch Manufacturing Solutions GmbH aufeinander. Parameter wie Stromstärke und Prozesszeit beeinflussen die Struktur der Oxidschicht bei der anodischen Oxidation von Aluminium. Frau Breu hat untersucht, wie diese Parameter die Wasserstoffpermeation beeinflussen, so dass die Aluminiumbauteile in Anwendungen im Bereich Wasserstofftechnologie eingesetzt werden können.

Thematisch sehr schön anschließend hat sich auch Lukas Böttger von der TU Chemnitz mit den Eigenschaften von Anodisierschichten auseinandergesetzt. Ihm ging es darum, mit den porösen Oxidschichten die Haftung von PLA-Kuststoff in Aluminium-Kunststoff-Kompositbauteilen zu verbessern. Der PLA-Kunststoff wird hier im Schmelzauftragverfahren appliziert, und die Parameter in diesem Schritt haben erwartungsgemäß einen großen Einfluss auf das Ergebnis. Herr Böttger, hat bei der Planung seiner Experimente und der Aufbereitung und Präsentation der Ergebnisse eine beeindruckende wissenschaftliche Sorgfalt gezeigt. Die Studie wurde im Rahmen einer Projektarbeit durchgeführt.

Einflussgrößen bei der elektrochemischen Abscheidung verschiedenster Legierungen gehören seit jeher zum Wissens- und Erfahrungsschatz der Galvanotechnik. Dass es auch auf diesem Wissensgebiet noch Neuland zu entdecken gibt, hat uns Scott Dombrowe von der Hochschule Mittweida eindrucksvoll bewiesen. Herr Dombrowe hat Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der Nickel-Rhenium Legierungsabscheidung geleistet, und dabei teils drastische Einflüsse der Abscheidebedingungen auf Wirkungsgrad und Legierungszusammensetzung herausgearbeitet.

Herr Stephan Daniel Schwöbel, der in der Arbeitsgruppe von Prof. Lampke an der TU Chemnitz tätig ist, berichtete über Fortschritte bei der Modellierung und Simulation elektrochemischer Abscheidungsprozesse. Er wählte dabei zunächst das einfache Modellsystem einer additiv-freien (oder „-armen“) sauren Kupferabscheidung. Schon hier sind teilweise stundenlange Berechnungen auf leistungsfähigen Rechnern notwendig, sobald man die Betrachtung von der primären zur sekundären Stromdichte erweitert. Herr Schwöbel kann dabei als Mathematiker auf der Ebene der Optimierungsalgorithmen arbeiten und ist nicht auf kommerzielle Programme angewiesen, was einer zukünftigen Anwendung auf komplexere Systeme zugutekommen wird.

Mit dem Beitrag von Jonas Rehbein (TU Ilmenau) erfolgte eine Rückkehr zur klassischen Galvanotechnik mit einem konkreten, praktischen Anwendungsfall: Der Zusatz von Schwefel in löslichen Nickelanoden führt zu einer Depolarisation und damit einer effizienteren und gleichmäßigeren Auflösung. Werden reine Nickelanoden verwendet, so hat das potentiell einen Einfluss auf Schichteigenschaften abgeschiedener Nickelschichten, wie beispielsweise der inneren Spannung. Ein topaktueller Aspekt ist die Beeinflussung der Schichteigenschaften durch PFAS-freie gegenüber PFAS-haltigen Netzmitteln.

Suvetha Logeswaran von der Hochschule Aalen hat sich der Herausforderung gestellt, das Verständnis für die Partikel-Co-Abscheidung durch eine energetische Betrachtung zu verbessern. Das gewählte Modellsystem war dabei eine Nickelmatrix mit SiO₂-Partikeln. Um die Grenzflächenenergie SiO₂(Glas)/Nickel zu bestimmen, wurden Glassubstrate mithilfe PVD metallisiert und dann einem Abzugstest („PosiTest“) unterzogen. In der nachfolgenden Diskussion gab es wertvolle Hinweise, bestehende praktische Hürden bei diesem Ansatz zu überwinden.