Quelltext der Seite Galvanotechnik

{{Weiterleitungshinweis|Galvanik|Siehe auch: [[Galvanik (Presswerk)]].}}
[[Datei:Copper electroplating principle (multilingual).svg|lang=de|mini|Galvanische Verkupferung eines Metalls&nbsp;(Me) im [[Kupfersulfat]]<nowiki></nowiki>bad]]

'''Galvanotechnik''' oder '''Galvanik''' bezeichnet die [[Elektrochemie|elektrochemische]] [[Abscheidung]] [[Metalle|metallischer]] [[Fällung|Niederschläge]], also von [[Beschichtung|Überzügen]] auf [[Substrat (Materialwissenschaft)|Substrate]] ([[Werkstück]]e) in einem [[Elektrolyse|elektrolytischen]] Bad.

Bei der Galvanik wird [[elektrischer Strom]] ([[Gleichstrom]]) durch ein [[elektrolyt]]isches Bad geleitet. Am Pluspol ([[Anode]]) befindet sich in der Regel ein Metall wie [[Kupfer]] oder [[Nickel]], welches aufgelöst und zum Minuspol ([[Kathode]]) transferiert wird. Die im elektrolytischen Bad [[Lösung (Chemie)|gelösten]] [[Metallion]]en lagern sich durch [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] auf einem Werkstück ab, das mit dem Minuspol elektrisch verbunden ist und so als Kathode dient. Alternativ können die Metallionen auch bereits im Elektrolyt als Lösung enthalten sein.

Die Metallionen lagern sich relativ gleichmäßig auf dem Werkstück am Minuspol ab, die [[Schichtdicke (Beschichten)|Schichtdicke]] nimmt mit der Zeit zu. Häufig ist vor dem galvanischen Prozess eine [[Vorbehandlung in der Galvanotechnik|Vorbehandlung des Substrats]] nötig.<ref>{{Literatur |Autor=Nasser Kasnani |Titel=Galvanotechnik – Grundlagen, Verfahren und Praxis einer Schlüsseltechnologie |Auflage=2., überarb. u, erw. Aufl |Verlag=Hanser |Ort=München/Wien |Datum=2009 |ISBN=978-3-446-41738-0 |Seiten=16}}</ref>

Das '''Elektroplattieren''' (auch '''Galvanostegie''', engl. {{lang|en|''electroplating''}}) ist die häufigste Anwendung der Galvanotechnik. Dieses [[Beschichtungsverfahren]] dient der Herstellung metallischer Überzüge auf Substratkörpern.

Der zweite Bereich der Galvanotechnik ist die '''[[Galvanoplastik]]''' (auch '''Galvanoformung''' oder '''Galvanoforming''', engl. {{lang|en|''electroforming''}}). Größere Schichtdicken lassen hierbei solide metallische Körper entstehen. Das Verfahren wurde ab dem 19.&nbsp;Jahrhundert zur Herstellung künstlerischer [[Skulptur]]en sowie von [[Gussform]]en eingesetzt. Heute wird es im [[Formenbau]] zum [[Spritzgießen]] von [[Kunststoff]]en sowie in jüngster Zeit in der [[Mikrosystemtechnik]] als ''Mikrogalvanoformung'' angewendet, siehe [[LIGA (Fertigungsverfahren)|Lithografisch-galvanische Abformungstechnik]] (LIGA).

Als '''[[Galvano]]''' wird einerseits ein [[Druckverfahren]] bezeichnet, bei dem der [[hölzern]]e [[Druckstock]] durch eine galvanisch erzeugte [[Faksimile]]-[[Druckform]] ersetzt wird.
Andererseits bezeichnet ''Galvano'' auch die Kopie einer [[Münze]] oder [[Medaille]] sowie gelegentlich auch [[Skulptur]]en, die auf galvanischem Wege hergestellt wurden.

Auch die Anwendung niederfrequenten („galvanischen“) Stroms in der medizinischen [[Galvanotherapie]] wird missverständlich als ''Galvanisation'' bezeichnet.<ref>Wolfgang Miehle: ''Gelenk- und Wirbelsäulenrheuma.'' Eular Verlag, Basel 1987, ISBN 3-7177-0133-9, S. 174.</ref>

== Geschichte ==
[[Datei:VoltaBattery.JPG|mini|Die voltasche Säule ermöglichte die ersten Versuche zur Galvanik.]]
Die Geschichte der Galvanik, wie die Galvanotechnik umgangssprachlich bezeichnet wird, geht zurück auf den italienischen Arzt [[Luigi Galvani]] (1737–1798), der Ende des 18. Jahrhunderts den nach ihm benannten [[Galvanismus]] entdeckte, als er bei Versuchen mit Froschschenkeln bemerkte, dass diese beim Berühren mit zwei Elektroden aus verschiedenen miteinander verbundenen Metallen zuckten.

[[Alessandro Volta]] erkannte, dass der Effekt durch die verschiedenen Metalle verursacht wurde. Diese erzeugen in Kombination mit einem Elektrolyten eine elektrische Spannung, die sich im Tiermuskel entlädt. Er baute daraufhin seine Batterie, die [[Voltasäule]], die eine wichtige Rolle bei der Begründung der Elektrotechnik spielte. Wahrscheinlich war sie die erste Batterie überhaupt, auch wenn es Vermutungen gibt, Menschen hätten schon vor Jahrtausenden Batterien gebaut: Bestimmte Tongefäße, die bei Bagdad gefunden worden sind und in denen ein Kupferzylinder mit Eisenstab eingelassen war, wurden als die ersten Batterien gedeutet. Der verwendete [[Elektrolyt]] ist unbekannt. Sie werden auf ca. 2000&nbsp;v.&nbsp;Chr. datiert und werden gewöhnlich als [[Bagdad-Batterie|„Batterie von Bagdad“]] bezeichnet. Heute zweifelt man allerdings an, dass es sich wirklich um eine Batterie gehandelt hat.<ref>{{Internetquelle |autor=Harald Eggebrecht |url=https://www.sueddeutsche.de/leben/dem-geheimnis-auf-der-spur-der-ur-strom-1.3098384 |titel=Der Ur-Strom |titelerg=Dem Geheimnis auf der Spur |werk=Süddeutsche Zeitung SZ.de |hrsg=Süddeutsche Zeitung Digitale Medien GmbH |datum=2016-07-29 |abruf=2020-04-16 |sprache=de}}</ref> Dementsprechend ist auch fraglich, ob das Galvanisieren schon im Altertum möglich war. Die Vermutung, dass in der Antike die Vergoldung von Gegenständen mithilfe von Galvanotechniken bekannt gewesen sei,<ref>{{Literatur |Autor=Hans-Gert Bachmann, Günter Bachmann |Titel=Oberflächenvergoldung: Alte und neue Techniken |Sammelwerk=[[Chemie in unserer Zeit]] |Band=23 |Nummer=2 |Datum=1989-04 |Seiten=46–49 |DOI=10.1002/ciuz.19890230203}}</ref> ist daher nicht bewiesen.

[[Datei:Early Electro-Plating.jpg|mini|Historischer Galvanikbetrieb, um 1900]]
Die erste belegte galvanische Vergoldung fand 1805 durch einen Schüler Voltas statt. 1840 erhielt der englische Unternehmer [[George Richards Elkington]] ein Patent auf ein Verfahren zum galvanischen [[Versilbern]] mit [[cyanid]]haltigen Lösungen. In der mit seinem Cousin gegründeten Firma nutzte er das Verfahren. Sie beschäftigte 1865, als Elkington starb, fast tausend Arbeiter und galt damals als führender Galvanikbetrieb.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.npg.org.uk/research/programmes/british-bronze-founders-and-plaster-figure-makers-1800-1980-1/british-bronze-founders-and-plaster-figure-makers-1800-1980-e.php |titel=British bronze sculpture founders and plaster figure makers, 1800-1980 – E – National Portrait Gallery |werk=National Portrait Gallery |hrsg=National Portrait Gallery |abruf=2020-04-16 |sprache=en}}</ref> Ab der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden lebensgroße Statuen wie [[Reiterstandbild]]er galvanoplastisch hergestellt, beispielsweise auch die bekannte Statue des [[Großer Kurfürst|Großen Kurfürsten]] in Berlin, die nach Entwürfen von Andreas Schlüter entstand.<ref>[https://www.rdklabor.de/wiki/Galvano,_Galvanoplastik Darstellung der Galvanoplastik mit Nennung konkreter metallisierter Figuren], abgerufen am 26. Dezember 2020.</ref>

Das relativ ungiftige Aufbringen metallischer Überzüge konnte weitgehend die Technik der [[Feuervergoldung]] bzw. -versilberung ablösen, die durch das hierbei verwendete [[Quecksilber]] gesundheitsschädlich ist.

== Anwendungen ==
Teilweise wird zwischen [[Verzierung|dekorativer]] und funktionaler Galvanotechnik unterschieden. Erstere dient vorwiegend der Verschönerung von Gegenständen und muss für diesen Zweck gewisse technische Mindesteigenschaften aufweisen. Beispiele für die ''dekorative Galvanotechnik'' sind die [[Kunststoffgalvanisierung]], die [[Chromelektrolyte#Glanzverchromung|Verchromung]] von Stahlrohrmöbeln, Armaturen und Motorrädern sowie die [[Vergolden|Vergoldung]] von [[Schmuck]] und [[Essbesteck]].

Die ''funktionelle Galvanotechnik'' dient dem [[Korrosionsschutz]], dem [[Verschleiß]]schutz, der [[Katalyse]], der Verbesserung [[Elektrizität|elektrischer]] [[Elektrische Leitfähigkeit|Leitfähigkeit]] und der Reduzierung von [[Reibung|Friktionskräften]]. Auch die Duktilität und Verformbarkeit von Werkstücken kann durch galvanische abgeschiedene Überzüge verbessert werden.<ref>{{Literatur |Autor=Nasser Kanani |Titel=Galvanotechnik : Grundlagen, Verfahren, Praxis |Auflage=2., überarb. u, erw. Aufl |Verlag=Hanser |Ort=München |Datum=2009 |ISBN=978-3-446-41738-0 |Seiten=24}}</ref> Folgend einige Beispiele:

* [[Verzinken#Galvanische Verzinkung|Verzinkung]] von Schrauben (Korrosionsschutz)
* Beschichtung von [[Maschine]]nteilen mit [[Chromelektrolyte#Hartverchromung|Hartchrom]] (Verschleißschutz)
* Beschichtung mit metallischen, meist [[nickel]]- oder [[platin]]haltigen [[Katalysator]]en für die chemische Industrie oder [[Brennstoffzelle]]n (Katalyse)
* [[Vergolden#Galvanische Verfahren|Vergoldung]] und [[Versilbern#Galvanische Versilberung|Versilberung]] elektrischer Kontakte (elektrische Leitfähigkeit)
* Blei-Zinn-Kupfer Schichten für Gleitlager (Reduzierung der Friktion)
* Verkupfern beim Drahtziehen (Verbesserung der Verformbarkeit)
* [[Rhodinieren]] von Ringen und Brillengestellen

Hartchromschichten können aufgrund ihrer Verschleißfestigkeit und ihren guten Gleiteigenschaften auch als Beschichtung von Hydraulikzylindern oder für Tauchrohre in Federgabeln genutzt werden. Die Endeigenschaften dieser Bauteile sind nach der Beschichtung erheblich besser als z.&nbsp;B. die ihrer Grundmaterialien.

== Galvanotechnik in der Praxis ==
=== Allgemeines ===
[[Datei:PCB copper layer electroplating machine.jpg|mini|Industrielle Galvanikanlage zur Herstellung von [[Leiterplatte]]n]]
Die Galvanotechnik kann in den Produktionsablauf eines metallverarbeitenden Betriebs integriert sein (''Betriebsgalvanik'') oder aber als Dienstleister, –&nbsp;also durch Fertigung von Auftragsarbeiten (''Lohngalvanik'')&nbsp;– fungieren. Im weiteren Sinne werden auch [[Eloxal]]anlagen und andere (meist [[Elektrischer Strom|stromgetriebene]]) Verfahren als ''Galvanik'' bezeichnet.

Galvanische Anlagen sind in der Regel eine sehr lange Reihe von Wannen, in denen die verschiedenen Prozessschritte nacheinander erfolgen. Moderne Anlagen sind mehr oder weniger vollständig [[automat]]isch [[Steuerungstechnik|gesteuert]]. Sie werden von Oberflächentechnikern bedient. Die frühere Bezeichnung ''[[Galvaniseur]]'' wurde durch die Berufsbezeichnung ''Oberflächenbeschichter'' ersetzt. Es wird zwischen den Verfahren ''Stückgalvanisierung'' (Warenträger mit Waren werden getaktet durch einzelne Becken befördert), ''Massengalvanisierung'' (Schüttgut in rotierenden Trommeln wird durch unterschiedliche Becken befördert) und ''Durchlaufgalvanisierung'' (Permanentes Durchlaufen von Bauteilen durch eine Anlage ohne einzelne ''Takte'') unterschieden.<ref>{{Literatur |Autor=Nasser Kanani |Titel=Galvanotechnik : Grundlagen, Verfahren, Praxis |Auflage=2., überarb. u, erw. Aufl |Verlag=Hanser |Ort=München |Datum=2009 |ISBN=978-3-446-41738-0 |Seiten=12-14}}</ref>

=== Wirtschaftliche Bedeutung ===
Die Zahl der Galvanikanlagen in der EU wurde 2005 mit ca. 18.000 angegeben.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/419/dokumente/bvt_galvanik_vv.pdf |titel=Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung |titelerg=Merkblatt zu den besten verfügbaren Techniken für die Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen |werk=BVT-Merkblätter und Durchführungsbeschlüsse |hrsg=Umweltbundesamt UBA |datum=2005-09 |abruf=2020-04-16 |format=PDF |sprache=de}}</ref> Die Zahl der Beschäftigten liegt nach Angaben des Branchenverbandes im Jahr 2020 europaweit bei rund 440.000.<ref name="ZVO2020">{{Internetquelle |url=https://www.zvo.org/verband |titel=Zentralverband Oberflächentechnik e.&nbsp;V. |titelerg=Stimme der Galvano- und Oberflächentechnik |hrsg=Zentralverband Oberflächentechnik e.&nbsp;V. ZVO |abruf=2020-04-16 |sprache=de}}</ref> In der Schweiz sind etwa 80 Galvanikbetriebe im Branchenverband Swissgalvanic organisiert.<ref>{{Internetquelle |url=https://swissgalvanic.ch/galvanofinder/galvano-mitglieder |titel=Swissgalvanic – Mitglieder |abruf=2020-04-16}}</ref> Nach einer Branchenanalyse aus dem Jahr 2006 arbeiteten zu dieser Zeit in Deutschland in ungefähr 2100 Betrieben etwa 49.000 Menschen in der Galvanotechnik.<ref name="ZVO">{{Internetquelle |autor=sofia, Ökopool, ZVO |url=https://www.reach-helpdesk.info/fileadmin/reach/dokumente/Anhang01Branchenanalyse.pdf |titel=Branchenanalyse der deutschen Galvano- und Oberflächentechnik |datum=2006 |abruf=2020-04-16 |format=PDF |sprache=de}}</ref> Zu den Betrieben gehörten etwa 50 Fachlieferanten für Galvanik-Chemikalien, 550 Dienstleistungs-Galvaniken aus dem Bereich Handwerk und 1500 industrielle Lohn- und inhouse-Galvaniken.<ref name="ZVO" /> Der Gesamtumsatz dieser Betriebe in Deutschland wurde damals auf fast 6&nbsp;Mrd. Euro geschätzt<ref name="ZVO" />, im Jahr 2020 wurde er bei einer Mitarbeiterzahl von rund 60.000 mit 8,3 Mrd. Euro angegeben.<ref name="ZVO2020" /> Ferner wurde als Schätzwert angegeben, dass die galvanischen Schutzschichten Korrosionsschäden und damit Kosten von 150&nbsp;Mrd. € pro Jahr verhindern würden.<ref name="ZVO" /><ref name="UBA">{{Internetquelle |autor=Systemadmin_Umwelt |url=https://www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft-konsum/industriebranchen/herstellung-verarbeitung-von-metallen/galvanische-oberflaechenbeschichtung |titel=Galvanische Oberflächenbeschichtung |werk=Umweltbundesamt > Themen > Wirtschaft {{!}} Konsum > Industriebranchen > Herstellung und Verarbeitung von Metallen |hrsg=Umweltbundesamt |datum=2013-01-29 |abruf=2020-04-16 |sprache=de}}</ref>

=== Grundmaterial ===
Labortechnisch lassen sich heutzutage alle gängigen Grundwerkstoffe aus Metall sowie die meisten nichtleitenden Polymere (Kunststoffe) und Keramiken beschichten.

Bei der [[Kunststoffgalvanisierung]] haben sich großtechnisch nur zwei gängige Verfahren der Polymerbeschichtung etabliert. Direktmetallisieren nach dem sogenannten [[Futuron-Verfahren]], sowie die konventionelle Prozessreihenfolge über die aktivierte stromlose Metallisierung als erste metallische Prozessstufe (Schichtfolge: Vornickel, Glanzkupfer, Glanznickel, Chrom) sind hier speziell im dekorativen Segment anzutreffen. In der Automobilbranche ist man durch hohe Qualitätsmerkmale und Forderungen der Hersteller gezwungen, bis zu vier verschiedene Nickelschichten im Verbund abzuscheiden, um optimale Beständigkeit, Funktion und Aussehen zu erreichen.

=== Glanz ===
Die Qualität eines Werkstückes wird oft anhand des [[Glanz]]es bestimmt. Dabei ist der physiologische Eindruck des Glanzes metallischer Schichten nicht ohne weiteres mit physikalischen Messmethoden (Reflexionsgrad o.&nbsp;ä.) bestimmbar. Die Wahrnehmung des Menschen kann von diesen physikalisch bestimmten Größen abweichen. Speziell bei dekorativen Anwendungen ist er von hoher Bedeutung. Für einen hohen Glanz werden in den verschiedenen Verfahren spezielle Glanzbildner eingesetzt. Es muss darauf geachtet werden, dass ein hoher Glanz andere physikalische Eigenschaften (z.&nbsp;B. elektrische Leitfähigkeit, Härte, Lötfähigkeit) einer Schicht verändern kann.

Metallüberzüge können Gegenständen Glanz und ein eindrucksvolles Aussehen verleihen. So kann z.&nbsp;B. Besteck, das aus billigem Metall besteht, mit einem teureren Metall überzogen werden. Um beispielsweise einen Löffel aus [[Nickel]] zu versilbern, wird der Löffel zuerst gereinigt und dann mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden. Der Löffel ist dann also die Kathode. Als Anode dient ein Silberstab. Beide Elektroden werden in eine [[Silbernitrat]]-Lösung getaucht. Nach dem Anlegen der Spannung gehen Silberatome durch Abgabe von Elektronen als Silberionen in die Lösung über. Diese Ionen werden von der Kathode angezogen und scheiden sich auf dem Löffel, unter Elektronenaufnahme, ab. So wird der Löffel aus Nickel mit einer dünnen Silberschicht überzogen.
Die Reaktionsgleichungen lauten:
: Anode: Ag → Ag<sup>+</sup> + e<sup>−</sup>
: Kathode: Ag<sup>+</sup> + e<sup>−</sup> → Ag

=== Einebnung ===
Ist ein Grundmaterial rau, kann durch die geeignete Auswahl des galvanischen Verfahrens die Oberfläche geebnet werden. Der technisch bessere Ausdruck für Einebnung ist der Begriff Mikro[[streufähigkeit]]. Diese Eigenschaft wird beispielsweise bei [[Lager (Maschinenelement)|Lagern]], Walzen oder dekorativen Anwendungen (Glanz) genutzt.

Bei der Einebnung muss zwischen geometrischer Einebnung (Mögliche Einebnung durch Geometrie der Unebenheit) sowie zwischen einer echten Einebnung unterschieden werden. Bei einer echten Einebnung wird in tieferen Stellen „Tälern“ mehr Material als an den erhobenen Stellen „Bergen“ abgeschieden. Die Einebnung kann durch die Zugabe von Additiven, den sogenannten „Einebnern“ verbessert werden.<ref>{{Literatur |Autor=Nasser Kanani |Titel=Galvanotechnik : Grundlagen, Verfahren, Praxis |Auflage=2., überarb. u, erw. Aufl |Verlag=Hanser |Ort=München |Datum=2009 |ISBN=978-3-446-41738-0 |Seiten=127-130}}</ref>

=== Galvanogerechtes Konstruieren ===
Ein Werkstück konstruiert man galvanogerecht, indem man bestimmte Grundsätze berücksichtigt, welche den geplanten Galvanisierprozess begünstigen und mögliche Probleme vermeiden. Die Notwendigkeit für galvanogerechtes Konstruieren beruht beispielsweise auf der Ausbildung von Feldlinien im elektrischen Feld und einer damit verbundenen unterschiedlich schnellen (inhomogenen) Abscheidung des Materials.
* Durchgangslöcher sind günstiger als Sacklöcher. Letztere können je nach Durchmesser und Tiefe das Eindringen und Auslaufen der Prozessflüssigkeiten erschweren oder verhindern (Luftblasen). Verspätetes Austreten von Flüssigkeiten aus den Sacklöchern erschwert die Spülprozesse und kann zu nachträglicher Korrosion führen.
* Abgerundete Konturen sind günstiger als scharfkantige Außen- und Innenwinkel: Erhöhte Abscheidung (bis hin zu Grat- oder Knospenbildung) an scharfen Außenkanten. Verminderte oder keine Abscheidung an scharfen Innenwinkeln.
* Eine durchgehende V-Naht ist günstiger als ein Überlappungsstoß oder eine punktgeschweißte Verbindung: Werden zwei Flächen nicht dicht verschweißt, dann werden die Flüssigkeiten mittels Kapillarwirkung im Spalt festgehalten. Die Schicht wird beim Trocknen durch diese Flüssigkeiten wieder zerstört. Dasselbe gilt für [[Bördelung]]en und Nietverbindungen.
* [[Faradayscher Käfig]]: Bei einem rundherum geschlossenen Werkstück mit zu kleinen Öffnungen kann in dem Werkstück kein elektrisches Feld entstehen. In diesem Bereich wirken nur rein chemische Prozesse. Bei einem elektro-chemischen Verfahren ist die Eindringtiefe normalerweise gleichzusetzen mit der Öffnung, d.&nbsp;h., bei einem Rohr mit einem Innendurchmesser von 2&nbsp;cm wird eine Beschichtung bis zu der Tiefe von 2&nbsp;cm in das Rohr erreicht.
* Werkstoffauswahl: Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt können die Haftfähigkeit der Schicht verschlechtern. Bei hochfestem Stahl besteht die Gefahr der Versprödung. Kombinationen verschiedener Werkstoffe an einem Werkstück können zu Problemen führen, z.&nbsp;B. wenn es bei der Vorbehandlung verschiedene Indikationen und eine gegenseitige Kontraindikation gibt.

Konstruktion und Werkstoffauswahl haben sehr großen Einfluss auf einen späteren Galvanisierprozess in Bezug auf mögliche Probleme und Wirtschaftlichkeit. Deshalb sollte bei Neukonstruktionen von Beginn an eine interdisziplinäre Arbeitsweise gewählt werden.

=== Nachbehandlung ===
Zu den Nachbehandlungsverfahren, beispielsweise bei verzinkten Waren, kann das Aufbringen einer [[Konversionsschicht]] (durch [[Phosphatierung]] oder [[Chromatieren]]) gehören, sowie eine [[Lackierung]].

=== Bandgalvanik ===
Bei der Bandgalvanik wird ein Metallband als Vollband oder mit vorher [[Stanzen (Verfahren)|ausgestanzten]], jedoch noch aneinanderhängenden Teilen kontinuierlich durch alle nötigen Bäder gezogen.

Die Vorteile der Bandgalvanik sind:
* die Schichtdicke variiert nur wenig.
* die Teile müssen nicht einzeln kontaktiert oder eingehängt werden.
* mit unlöslichen Anoden ist eine sehr schnelle Beschichtung mit hoher Qualität möglich (z.&nbsp;B. über&nbsp;1&nbsp;[[µm]]/s bei Silber)
* durch Abdecken mit Riemen ist es möglich, nur einzelne Streifen vom Band zu beschichten (Selektiv-Beschichtung). Dadurch wird weniger Beschichtungsmaterial verbraucht.

Die Bandgalvanik wird u.&nbsp;a. zur [[Vergoldung]] [[elektrischer Kontakt]]e und zur Beschichtung von [[Halbleiter]]-Kontakt-Unterlagen (siehe [[Chipbonden]]) verwendet.

Bandgalvanik-Anlagen sind meist weniger gesundheitsschädlich als andere Galvanik-Anlagen, da die Anlagen meist vollständig abgedeckt und mit Luft-[[Absauganlage|Absaugungen]] versehen sind und keine Handarbeit nötig ist. Dadurch werden giftige Gase und Dämpfe vom umgebenden Raum ferngehalten.

=== Zahntechnik ===
Mit der Galvanotechnik kann in der [[Zahntechnik]] [[Zahnersatz]] hergestellt werden, der aus dünnen Goldkappen besteht und mit Keramik verblendet wird. Durch den elektrochemischen Prozess werden selbsttragende Metallgerüste aus Gold hergestellt. Beim Auro-Galvano-Crown-Verfahren (AGC) wird im zahntechnischen Laboratorium auf die mit Silberpulver vorbereiteten Zahnstümpfe eine Goldschicht von ca. 200&nbsp;µm abgeschieden. Die Gerüste haben eine Reinheit von 99,99 % Gold. Die Galvanotechnik eignet sich für die Herstellung von [[Zahnkrone|Einzelkronen]], [[Modellgussprothese|Prothesenbasis]], keramisch verblendete Teilkronen und [[Inlay (Zahnmedizin)|Einlagefüllungen]] (Inlays/Onlays), [[Teleskopkrone]]n, [[Brücke (Zahntechnik)|Zahnbrücken]] für den Ersatz eines Zahnes und [[Zahnimplantat]]-Suprastrukturen.<ref>{{Literatur |Autor=Gabriele Dietrichs, Paul Rosenhain |Titel=Galvanoforming: Bio-Ästhetik in der restaurativen Zahnheilkunde |Verlag=Verlag Neuer Merkur GmbH |Datum=1995 |ISBN=978-3-921280-99-7 |Seiten=25– |Online={{Google Buch|BuchID=mu2yjv3h2SoC|Seite=25}}}}</ref>

== Elektrochemische Vorgänge ==
=== Grundlagen ===
Das Galvanisieren ist eine [[Elektrolyse]], bei der chemische Vorgänge ([[Redoxreaktion]]en; siehe [[chemische Reaktion]]) unter Einwirkung von elektrischem Strom ablaufen. Die Metallabscheidung, die beim Galvanisieren abläuft, ist eine Umkehrung der Metallauflösung. Beispielsweise kann man die Vorgänge bei der galvanischen Verzinkung als Umkehrung der Auflösung einer [[Zinkelektrode]] betrachten, die in vielen [[galvanische Zelle|galvanischen Zellen]] stattfindet, z.&nbsp;B. im [[Daniell-Element]] oder in der [[Zink-Kohle-Zelle]].

In der Versuchsanordnung und im realen Betrieb der Elektrolyse legt man eine [[Gleichspannung]] an zwei [[Elektrode]]n an, die dadurch polarisiert werden, es entstehen [[Kathode]] und [[Anode]]. Befinden sie sich in einer [[Leiter_(Physik) #Elektrischer Leiter|leitenden]] Flüssigkeit, so fließt Strom. Flüssigkeiten, z.&nbsp;B. [[Säure]]n, [[Alkalische Lösung|Lauge]]n oder [[Wasser]] mit gelösten [[Salze]]n, leiten Strom. Diese Substanzen heißen auch Elektrolyte. Legt man eine Spannung an, so bewegen sich die positiven [[Kation]]en zur Kathode (daher deren Name) und die negativen [[Anion]]en zur Anode. Dabei findet an der Anode eine [[Oxidation]] statt. Kationen, die nahe genug an die Kathode gelangen, nehmen von der Kathode [[Elektron]]en auf. Sie werden also [[Reduktion (Chemie)|reduziert]] und lagern sich als Metall an der Kathode an.

=== Lösliche Anoden ===
[[Löslich]]e Anoden sind nur bei Silber-, Kupfer- oder Nickelbädern üblich. Auch Zinn, Zink, Cadmium (heute verboten) und [[Legierung]]s<nowiki></nowiki>anoden wie Zinn/Blei ([[Lötzinn]]) wurden bzw. werden oft verwendet. In das Bad wird der entsprechende Elektrolyt gegeben, bei Silber z.&nbsp;B. [[Silbercyanid]] und [[Kaliumcyanid]]. Die Anode besteht in diesem Fall aus [[Feinsilber]][[blech]]. Während der Elektrolyse überzieht sich die Kathode mit einer reinen Silberschicht, wobei sich die Anode auflöst.

Bei allen löslichen Anoden gibt das Metall (vor allem Kupfer, Silber oder Nickel, im Labor auch Zink oder Gold) Elektronen ab und wird oxidiert. Im Idealfall würden an der Anode gleichviele Ionen (z.&nbsp;B. Ag<sup>+</sup> beim Silber) in Lösung gehen, wie an der Kathode durch Reduktion verbraucht werden. In diesem Idealfall würde also die [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]] der Lösung während der Elektrolyse unverändert bleiben, solange das Metall an der Anode noch nicht komplett gelöst ist.

=== Unlösliche Anoden ===
An der Kathode erfolgt wie immer bei der Galvanik die Reduktion der Metallionen zum Metall. In diesem Fall wird jedoch eine unlösliche Anode verwendet, z.&nbsp;B. aus [[Edelstahl]]. Die Kationen, die nach der Reaktion das Metall des Überzugs bilden, befinden sich im Bad, z.&nbsp;B. im Vergoldungsbad als [[Gold(III)-chlorid|Goldchlorid]]. Legt man eine [[Elektrische Spannung|Spannung]] an, so wird der [[Stromkreis]] durch die Oxidation der Anionen im Elektrolyten geschlossen. Bei [[Chlorid]]<nowiki></nowiki>lösungen entsteht dabei [[Chlor]], ansonsten [[Sauerstoff]]. Der Vorgang läuft solange, bis die Konzentration der Metallionen (der Goldionen im Beispiel) im Bad zu klein wird. Daher muss zum Aufrechterhalten des Prozesses immer wieder [[Metallsalz]] zugegeben werden.

=== Berechnung der Umsätze ===
Die Berechnung der umgesetzten [[Stoffmenge]]n erfolgt wie bei jeder Elektrolyse mit Hilfe der Gleichung, die aus den [[Faradaysche Gesetze|Faradayschen Gesetzen]] folgt und [[Faradaysche Gesetze#Heutige Formulierung|dort]] angegeben ist. In der Regel muss dabei die [[Stromausbeute (Elektrochemie)|Stromausbeute]] berücksichtigt werden.

== Qualitätssicherung ==
Die [[Qualitätssicherung]] nimmt in der Galvanotechnik einen sehr hohen Platz ein. Zu ihr gehören die ständige [[Analyse]] der Badparameter, wie Säure- und Metallgehalt, Kontrolle des Aussehens und Farbe der Schichten, Schichtdickenmessungen mittels [[Röntgenfluoreszenz]], [[Ultraschall]], [[Wirbelstrom]]verfahren, Ablöseverfahren, aber auch die Überprüfung des Rohmaterials.

Des Weiteren können noch überprüft werden:
[[Rauheit|Oberflächenrauheit]], [[Härte]], Haftfestigkeit und [[Duktilität]] der Schicht, Oberflächenfehler (z.&nbsp;B. Poren, Risse) und Prüfung der [[Korrosionsbeständigkeit]] mittels [[Salzsprühtest]], [[Schwitzwasserklima]], [[Corrodkote-Prüfung]], [[CASS-Test]] ([[Essigsäure]]-Salzlösung).

Die elektrochemischen Eigenschaften der [[Elektrolyt]]e können mittels Praxisversuchen (z.&nbsp;B. [[Hull-Zelle]]) oder Vergleichsmessungen ([[Haring-Blum-Zelle]] oder [[Cyclovoltammetrie]]) beurteilt werden.

Die Qualität sowie die Endeigenschaften einer Beschichtung hängen unter anderem von den folgenden Parametern ab:
* Stromdichte
* [[pH-Wert]]
* Badtemperatur
* Menge der Metallionen im Bad
* Verschmutzungsgrad des Bades (Metallpartikel im Bad führen, je stärker der Strom ist, zu mehr Einschlüssen in der Beschichtung)
* Dauer des Galvanisierens
* Abstand zwischen Kathode und Anode
* [[Entfettung]] des Werkstückes
* Reinheit des Wassers; es ist [[Demineralisiertes Wasser|demineralisiertes]] Wasser zum Ansetzen (Mischen) des Bades nötig.
* Größenverhältnis zwischen Anode und Kathode, wobei die Faustregel ''Anode: mindestens zweimal so große Oberfläche wie die Kathode'' verwendet wird

== Gefährdungen, Umweltproblematik ==
Weitere wichtige Punkte innerhalb der Galvanotechnik sind die [[Kläranlage|Abwasseraufbereitung]] und der damit verbundene Umweltschutz, die Belehrung im Umgang mit gefährlichen Chemikalien und das Arbeiten im Labor. Die Dicke des entstehenden Metallüberzug variiert je nach Anwendung: dekorative Schichten (z.&nbsp;B. Gold oder Glanzchrom) haben oft Schichtstärken kleiner 1&nbsp;[[Meter#Mikrometer|Mikrometer]] (µm), während funktionelle Schichten deutlich dicker sind (Zink oder Nickel als Korrosionsschutz etwa 10&nbsp;µm, Hartchrom oder Nickel als mechanisch funktionelle Schichten (z.&nbsp;B. in [[Hydraulikzylinder]]n) meist 100–500&nbsp;µm).

In der Galvanik können die Beschäftigten gegenüber [[Gefahrstoff]]en exponiert sein. Im Rahmen der [[Gefährdungsbeurteilung]] müssen die am Arbeitsplatz auftretenden Gefahrstoffe ermittelt und geeignete Schutzmaßnahmen festgelegt werden. Die DGUV Information 213-716 der [[Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung|Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung]] gibt Verfahrensweisen und Schutzmaßnahmen in der Galvanotechnik an, sodass für Stoffe mit [[Arbeitsplatzgrenzwert]] (AGW) dessen Einhaltung sichergestellt ist. Für Stoffe ohne AGW ist der Stand der Technik dokumentiert.<ref>{{Internetquelle |autor=Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (DGUV) |url=https://publikationen.dguv.de/regelwerk/regelwerk-nach-fachbereich/holz-und-metall/oberflaechentechnik-und-schweissen/554/galvanotechnik-und-eloxieren-empfehlungen-gefaehrdungsermittlung-der-unfallversicherungstraeger-egu |titel=Galvanotechnik und Eloxieren – Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) nach der Gefahrstoffverordnung |abruf=2019-10-15}}</ref>

== Galvanische Elektrolyte ==
<!-- Einleitungssatz fehlt, siehe oben -->
{{Mehrspaltige Liste |anzahl=3 |liste=
* [[Aluminiumelektrolyte]]
* [[Antimonelektrolyte]]
* [[Bleielektrolyte]]
* [[Bronzeelektrolyte]]
* [[Cadmiumelektrolyte]]
* [[Cobaltelektrolyte]]
* [[Chromelektrolyte]]
* [[Eisenelektrolyt]]e
* [[Goldelektrolyt]]e
* [[Indiumelektrolyte]]
* [[Kupferelektrolyt]]
* [[Manganelektrolyte]]
* [[Messingelektrolyte]]
* [[Vernickeln|Nickelelektrolyte]]
* [[Nickel-Eisen-Elektrolyte]]
* [[Palladiumelektrolyte]]
* [[Platinelektrolyte]]
* [[Rheniumelektrolyte]]
* [[Rhodiumelektrolyte]]
* [[Rutheniumelektrolyte]]
* [[Silberelektrolyte]]
* [[Bismutelektrolyte]]
* [[Wolframelektrolyte]]
* [[Zinkelektrolyte]]
* [[Zinnelektrolyte]]
}}

== Galvanisierverfahren (Überblick) ==
Diese technisch ähnlichen Galvanisierverfahren beschränken sich jeweils auf spezielle Substrate oder Beschichtungsmaterialien und erhielten dadurch ihre spezifischen Namen.
{{Mehrspaltige Liste |anzahl=3 |liste=* [[Bandgalvanisieren]]
* [[Galvanisch Nickel]]
* [[Pulsstrom|Gepulste Elektrodeposition]]
* [[Gestellgalvanisieren]]
* [[Kunststoffgalvanisierung]]
* [[Textilgalvanik]]
* [[Leiterplatte]]nherstellung
* [[Tampongalvanisieren]]
* [[Tauchverfahren]] (früher Sudverfahren)
* [[Trommelgalvanisierung]]
* [[Veralisieren]]
* [[Verchromen]]
* [[Versilbern#Galvanische Versilberung|Versilbern]]
* [[Eisenelektrolyt|Verstahlen]]}}
Zu den Verfahren, die zwar in Galvanikbetrieben durchgeführt werden, aber selbst keine galvanischen Prozesse sind, gehören die Erzeugung von [[Konversionsschicht]]en durch [[Phosphatierung]] oder [[Chromatieren]] sowie das [[Brünieren]] und die stromlose Erzeugung von Metallschichten über chemische Prozesse bzw. Reduktionsmittel, siehe [[Außenstromlos]] (insbesondere [[Chemisch Nickel]]). Auch das Färben von Metallen und die [[Anodische Oxidation]] des [[Aluminium]]s beim [[Eloxieren]] sind keine galvanischen Prozesse im Sinne einer Metallabscheidung.

== Verwandte Verfahren ==
Die [[Elektrophoretische Abscheidung|elektrophoretischen Abscheidung]] (Tauchlackierung) ist wie die Galvanik ein Verfahren, das mit Hilfe eines Gleichstroms eine [[Beschichtung]] erzeugt. Diese Beschichtung ist allerdings ''nicht'' metallisch, und sie entsteht durch die [[pH-Wert]]-Änderung bei der Zersetzung von Wasser.

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=Thomas Walter Jelinek |Titel=Praktische Galvanotechnik: Ein Lehr- und Handbuch |Verlag=Leuze |Ort=Bad Saulgau |Datum=2005 |ISBN=3-87480-207-8}}
* {{Literatur |Autor=Bernhard Gaida |Titel=Technologie der Galvanotechnik |Verlag=Leuze |Ort=Bad Saulgau/Württ. |Datum=1996 |ISBN=3-87480-114-4}}
* {{Literatur |Autor=Bernhard Gaida |Titel=Einführung in die Galvanotechnik: Grundlagen der chemischen, elektrochemischen, physikalischen und elektrotechnischen Begriffe |Verlag=Leuze |Ort=Bad Saulgau/Württ. |Datum=1999 |ISBN=3-87480-143-8}}
* {{Literatur |Autor=Wolfgang Autenrieth |Titel=Neue und alte Techniken der Radierung und der Edeldruckverfahren – Vom „Hexenmehl und Drachenblut“ zur Fotopolymerschicht – Tipps, Tricks, Anleitungen und Rezepte aus 5 Jahrhunderten |Auflage=7. |Datum=2020 |ISBN=978-3-9821765-0-5 |Kommentar=Einige Hinweise zu galvanischen Radierverfahren und Rezepte zum Verstahlen, Vercadmen und Versilbern von Kupfer}}
* {{Literatur |Autor=Gerhard Pinke |Titel=Fachkunde Edelmetallgewerbe |Auflage=7. |Verlag=Rühle-Diebener-Verlag |Ort=Stuttgart |Datum=1992 |ISBN=3-7935-5493-7}}
* {{Literatur |Autor=[[Hans Rudolf Christen]], Gerd Meyer |Titel=Grundlagen der allgemeinen und anorganischen Chemie |Auflage=9. |Verlag=Diesterweg |Ort=Frankfurt a. M. |Datum=1988 |ISBN=3-7935-5394-9}}
* [https://publikationen.dguv.de/widgets/pdf/download/article/554 DGUV Information 213-716: Galvanotechnik und Eloxieren – Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) nach der Gefahrstoffverordnung].

== Weblinks ==
{{Commonscat|Galvanization|Galvanisierung}}
* [https://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/galvan5.swf Animation einer Galvanisierung] ([[Adobe Flash|Flash]]; 541&nbsp;kB)
* [https://www.electrical-contacts-wiki.com/index.php?title=Galvanische_Beschichtung Galvanische Beschichtung] im Wiki der elektrischen Kontakte
* [https://www.goldschmiedebedarf.de/cms/File/Produktblaetter/Sonstige/9102-Praktische-Galvanotechnik-Leseprobe.pdf Praktische Galvanotechnik] (abgerufen am 18. Juni 2020)
* [https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lot/ressourcen/dateien/studium/lehrveranstaltungen/download_vorlesungen_ft1/VL4-5_Jan18_ChemVerf-GenFert_kurz_brue.pdf?lang=de VORLESUNG FERTIGUNGSTECHNIK I] (abgerufen am 18. Juni 2020)
* [https://www.hartchrom.at/wp-content/uploads/2016/03/Informationsblatt-Galvanotechnik.pdf Grundlagen Galvanotechnik] (abgerufen am 18. Juni 2020)

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Galvanotechnik| ]]
[[Kategorie:Beschichtungsverfahren]]
[[Kategorie:Korrosionsschutz]]
[[Kategorie:Verschleißschutz]]
[[Kategorie:Elektrochemie]]
[[Kategorie:Luigi Galvani als Namensgeber]]