Beschleunigung der galvanischen Abscheidung bei industriellen Prozessen mittels geführter akustischer Wellen (BeGaW)

Das Institut für Sensor und Aktortechnik (ISAT) forscht intensiv an der Wechselwirkung von sogenannten geführten akustischen Wellen (GAW) mit elektrochemischen Grenzflächenprozessen. Ziel dieser Forschungsaktivitäten ist es, über die Anregung von GAW auf Elektroden elektrochemische Prozesse zu beschleunigen. Die Forschungsarbeiten des ISAT bauen darauf auf, dass durch die Einleitung von geführten akustischen Wellen Mikrokonvektionsströmungen in der Nähe der Elektroden erzeugt werden, mit denen die Nernstsche Diffusionsgrenzschicht und damit die Transportlimitierung abgebaut werden kann.

Die GAW-Technologie des ISAT verspicht durch Beschallung einer großen Elektrodenfläche bei geringeren Schallintensitäten im Vergleich zu Standard-Ultraschalltechnologien einen deutlich höheren Effekt auf die Steigerung des Massetransports bei gleichzeitiger Vermeidung kavitationsbedingter Materialschäden.

Die ISAT-Technologie verfügt vor allem bei Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Bauteilen in der Oberflächentechnik und Prozesstechnik über ein enormes Potential.

In dem vorliegenden Vorhaben soll daher systematisch untersucht werden, wie durch akustisch induzierte grenzflächennahe Strömungen, die über geführte akustische Wellen unmittelbar auf der Elektrode an Grenzfläche zu Elektrolyt angeregt, die Abscheidegeschwindigkeit bei galvanischen Prozessen erhöht werden kann. Der Fokus soll auf die galvanische Abscheidung dicker Nickelschichten > 100 µm auf industriell relevanten komplexen Bauteil Geometrien liegen. Im Vorhaben soll sowohl experimentell als auch simulationsgestützt untersucht werden, wie der Massentransport in galvanischen Systemen mittels GAW beeinflusst werden kann.

Ein wesentliches Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung des innovativen akustischen Verfahrens zur Beschleunigung chemischer Grenzflächenprozesse von der Validierung unter Laborbedingungen zu einer Qualifizierung der Prototypen in einer industriellen Versuchsanlage. Vorgesehen ist die Entwicklung einer prozesstauglichen Schalleinkoppeleinheit zur Anregung von GAW auf den zu galvanisierenden Bauteilen. Neben einer Ermittlung der Abscheidegeschwindigkeit bei konstanter Stromstärke soll ein Schwerpunkt des Vorhabens auch auf einer Verbesserung der Schichteigenschaften durch akustisch unterstützte galvanische Abscheidung gelegt werden.

Die Ergebnisse des Vorhabens sollen eine finale Abschätzung der Integrierbarkeit der Technologie in industrielle Anlagen ermöglichen.